专利名称：电动数字微压计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于对污染源采样设备的动压测量系统进行校准、检定的电数字微压计。
背景技术：
目前，现有用于校准、检定污染源采样设备动压测量系统的设备为我国从前苏联 引进的机械式补偿微压计，其具有准确度高、重复性好、压力发生稳定的特点。但是现有的 机械式补偿微压计也存在如下缺陷1)静压端(水匣)的升降是通过操作人员手工拨动 “微调盘”实现的，劳动量大，操作不易掌握，操作人员初次使用时易将补偿微压计弄倒，甚 至摔坏，手动发生压力时，若控制不当，极易在高量程或低量程卡死；2)现有的的微压计是 通过度板和微调盘上的刻度数值来计算压力值，不能直接读数；3)现有的微压计其最大测 量范围为-2500 2500Pa，不能满足市场新的需求；4)现有的微压计不能测量大气压、温 度、湿度等环境参数，实验室建设时还需要额外配置相应的仪表设备，使用不便且增加了成 本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动数字微压计，该微压计能够自动完成压力补偿直 接给出压力值，同时还能测量大气压、温度、湿度等环境参数的数值。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为一种电动数字微压计，其包括有壳体、设置于所述壳体内的微压补偿器丝杆和压 力发生器，所述压力发生器包括设有静压气嘴的水匣和通过管路与动压气嘴连接的储水 罐，所述水匣设置于所述微压补偿器丝杆上、并通过连接软管与所述储水罐连接，所述电动 数字微压计还包括能够控制所述水匣作垂直上下运动的电动升降装置和MCU主控板，所述 电动升降装置包括设置在所述壳体内顶端的步进电机、固定在所述步进电机转轴上的小传 动轮、固定在所述微压补偿器丝杆顶端的大传动轮以及用于水平传动连接所述小传动轮与 所述大传动轮的传动带，所述MCU主控板具有受MCU控制并与所述步进电机电连接的步进 电机驱动模块，所述步进电机驱动模块能够驱动所述步进电机运转。所述壳体内的上下两端分别固设有供所述微压补偿器丝杆垂直穿设的上支板和 底座，所述步进电机的转轴垂直向上穿过所述上支板，所述小传动轮与所述大传动轮设置 在所述上支板的上表面。所述电动升降装置还包括有设置在所述壳体内、并与所述MCU主控板电连接能够 限定所述水匣升降范围的上行程限位开关和下行程限位开关；所述上行程限位开关对应于 所述水匣的上端面设置在所述上支板上，所述下行程限位开关对应于所述水匣的下端面设 置在所述底座上；所述上行程限位开关或者所述下行程限位开关与所述MCU主控板的电路 连通后，能够改变所述步进电机的运转方向。所述上支板和所述底座之间还设有支撑杆，所述支撑杆平行于所述微压补偿器丝杆设置。所述MCU主控板还包括有液晶显示模块、数据采集模块、压力测量模块和环境参数测量模块；所述压力测量模块包括与所述动压气嘴和所述静压气嘴通过软管连接的差压 传感器，所述环境参数测量模块包括数字大气压传感器、温度传感器和湿度传感器，所述液 晶显示模块包括设在所述壳体的外侧面板上的数字显示器；所述压力测量模块和所述环境 参数测量模块均与所述数据采集模块电连接，所述数据采集模块、MCU和所述液晶显示模块 依序电连接。所述电动数字微压计，还包括有邻近所述数字显示器设置在所述壳体的外侧面板 上的操作键盘，所述操作键盘通过电路板与所述MCU主控板电连接、并能操控所述步进电 机驱动模块、所述压力测量模块、所述环境参数测量模块、所述数据采集模块和所述液晶显 示模块。所述步进电机为脉冲步进电机。所述储水罐标示有水准线。所述壳体与所述储水罐相对应的位置处开设有观测孔。所述壳体的底部安装有固定脚和调平螺钉，所述壳体的顶部安装有水平泡。本发明电动数字微压计可交直流两用，其利用“U型压力计”测压原理，通过电动升 降装置的传动使水匣上下运动，自动形成液位差来发生压力，并自动跟踪设定压力值，无需 手工操作，对操作人员无培训要求，不会有倾倒的隐患，而且电动发生的压力更稳定。通过 增加微压补偿器丝杆的长度，使压力发生范围为-3000 3000Pa，满足市场新的测量范围 需求。此外，通过液晶显示模块、数据采集模块、压力测量模块、环境参数测量模块以及操作 键盘，可直接显示发生的压力值和大气压、温度、湿度等环境参数值。
图1为本发明电动数字微压计的立体结构示意图。图2为本发明电动数字微压计的平面结构示意图。图3为本发明中MCU主控板的架构方框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明电动数字微压计作进一步地详细说明。如图1和图2所示，本发明电动数字微压计，其包括有壳体1、设置于壳体1内的微 压补偿器丝杆2和压力发生器。压力发生器包括设有静压气嘴3的水匣4和通过管路与动 压气嘴5连接的储水罐6，储水罐6上标示有水准线7，水匣4设置于微压补偿器丝杆2上， 并通过连接软管(图未示出)与储水罐6连接。壳体1主要由顶板8、前盖9、后盖10和外 侧面板11围构而成，为了便于观察储水罐6中的水位相对于水准线7的位置高低，在后盖 10与储水罐6相对应的位置处开设有观测孔12。壳体1的底部安装有主要由调平螺钉13 和固定脚14构成的水平调节装置，壳体1的顶部安装有水平泡15。壳体1的上部还设有双 头气嘴16，因其属于现有技术，因此这里不再赘述。本发明电动数字微压计，其还包括有能够控制水匣4作垂直上下运动的电动升降 装置和MCU主控板20，其中MCU主控板20安装于壳体1的外侧面板11的下面。电动升降装置包括设置在壳体1内部顶端的步进电机(图未示出)、固定在步进电机转轴上的小传动 轮17、固定在微压补偿器丝杆2顶端的大传动轮18以及用于水平传动连接小传动轮17与 大传动轮18的传动带。其中，步进电机可为脉冲步进电机。如图3所示，MCU主控板20具 有受MCU控制并与步进电机电连接的步进电机驱动模块，步进电机驱动模块能够驱动步进 电机运转。由此，当通过MCU主控板20控制的步进电机驱动模块驱动步进电机运转时，可 使固定在步进电机转轴上的小传动轮17转动，并通过传动带带动固定在微压补偿器丝杆 2上的大传动轮18也相应地发生转动，从而能够将步进电机和大小传动轮的水平转动转换 为固定在微压补偿器丝杆2上的水匣4的垂直上下运动。此外，通过改变微压计的构造，增 加微压补偿器丝杆2的长度，可使压力发生范围为-3000 3000Pa，从而能满足市场新的测 量范围需求。 在壳体1内的上下两端可分别固设有供微压补偿器丝杆2垂直穿设的上支板19 和底座26，步进电机的转轴垂直向上穿过上支板19，小传动轮17与大传动轮18设置在上 支板19的上表面，由此可加强稳固电动升降装置的传动。在上支板19和底座26之间设置 有三根平行于微压补偿器丝杆2的支撑杆21，以起到支撑、稳固的作用。电动升降装置还包括有设置在壳体1内、并与MCU主控板20电连接能够限定水匣 4升降范围的上行程限位开关和下行程限位开关(图未示出)，其中上行程限位开关对应于 水匣4的上端面设置在上支板19上，下行程限位开关对应于水匣4的下端面设置在底座26 上。上行程限位开关或者下行程限位开关与MCU主控板20的电路连通后，能够改变步进电 机的运转方向。当水匣4在上升过程中触压上行程限位开关的触点时，使上行程限位开关 与MCU主控板20之间的电路导通，提供给MCU主控板一个电信号，MCU主控板接收到该电 信号后能够操控步进电机驱动模块，使步进电机进行反向运转，从而使水匣4停止上升而 自动下降。当水匣4在下降过程中触发下行程限位开关的触点时，使下行程限位开关与MCU 主控板20之间的电路导通，会再次提供给MCU主控板一个电信号，MCU主控板接收到该电 信号后能够再次操控步进电机驱动模块，使步进电机停止运转，从而使水匣4停止下降。由 此，可确保电动微压计的水匣4在限定的范围内运动。本发明电动数字微压计采用上述结构后具有自动排空功能，即能够自动排除水匣 4与储水罐6之间连接软管内蒸馏水中的气泡。初次使用本发明，加入蒸馏水后，在静压气 嘴3和动压气嘴5空载的条件下，启动步进电机使水匣4自动上升，相应地水匣4中的水位 下降、储水罐6中的水位上升，从而有效消除连接管路中的气泡，直到水匣4的上端面顶压 上行程限位开关，使MCU主控板20能够控制步进电机反向运转，使水匣4停止上升而自动 下降，此时水匣4中的水位相应地上升、动压气嘴5连接储水罐6之间的管路中的水位下 降，再次有效消除连接管路中的气泡，直到水匣4的下端面顶压下行程限位开关，使MCU主 控板20控制步进电机停止运转，从而使水匣4停止下降，完成自动排空功能。如图3所示，本发明中的MCU主控板20，还包括有压力测量模块22、环境参数测量 模块23、数据采集模块24和液晶显示模25。压力测量模块22包括与动压气嘴5和静压气 嘴3通过软管连接的差压传感器，以测量产生的压力值，其压力分辨率为0. IPa0环境参数 测量模块23包括数字大气压传感器、温度传感器和湿度传感器等仪器，可相应地测出大气 压、温度、湿度等环境参数。液晶显示模块25包括设在壳体1的外侧面板11上的数字显示 器。其中，压力测量模块22和环境参数测量模块23中的模拟器件的电路均与数据采集模块24连接，数据采集模块24、MCU和液晶显示模块25依序电连接。压力测量模块22与环 境参数测量模块23中的模拟器件所测量出的电信号数据，通过数据采集模块24数据处理 (即转换为数字信号)后，再经MCU处理后送至液晶显示模块25，通过数字显示器直接以十 进制数字显示出发生的压力值和大气压、温度、湿度等环境参数值。本发明电动数字微压计，其还包括有邻近数字显示器设置在壳体1的外侧面板11 上的操作键盘(图未示出)。操作键盘通过电路板与MCU主控板20电连接，并能够通过控 制电路操控步进电机驱动模块、压力测量模块22、环境参数测量模块23、数据采集模块24 和液晶显示模块25进行相应的功能操作。本发明电动数字微压计可交直流两用，是一台高精度的压力发生仪表和压力测量 仪表。通过电动升降装置的传动使水匣上下运动，自动形成液位差来发生压力，并自动跟踪 设定压力值，无需手工操作，不会有倾倒和卡死的隐患，而且电动发生的压力更稳定。此外， 通过压力测量模块、环境参数测量模块、数据采集模块、液晶显示模块，可直接显示发生的 压力值和大气压、温度、湿度等环境参数值。
权利要求
一种电动数字微压计，其包括有壳体、设置于所述壳体内的微压补偿器丝杆和压力发生器，所述压力发生器包括设有静压气嘴的水匣和通过管路与动压气嘴连接的储水罐，所述水匣设置于所述微压补偿器丝杆上、并通过连接软管与所述储水罐连接，其特征在于其还包括能够控制所述水匣作垂直上下运动的电动升降装置和MCU主控板；所述电动升降装置包括设置在所述壳体内顶端的步进电机、固定在所述步进电机转轴上的小传动轮、固定在所述微压补偿器丝杆顶端的大传动轮以及用于水平传动连接所述小传动轮与所述大传动轮的传动带；所述MCU主控板具有受MCU控制并与所述步进电机电连接的步进电机驱动模块，所述步进电机驱动模块能够驱动所述步进电机运转。
2.根据权利要求1所述的电动数字微压计，其特征在于所述壳体内的上下两端分别 固设有供所述微压补偿器丝杆垂直穿设的上支板和底座，所述步进电机的转轴垂直向上穿 过所述上支板，所述小传动轮与所述大传动轮设置在所述上支板的上表面。
3.根据权利要求2所述的电动数字微压计，其特征在于所述电动升降装置还包括有 设置在所述壳体内、并与所述MCU主控板电连接能够限定所述水匣升降范围的上行程限位 开关和下行程限位开关；所述上行程限位开关对应于所述水匣的上端面设置在所述上支板 上，所述下行程限位开关对应于所述水匣的下端面设置在所述底座上；所述上行程限位开 关或者所述下行程限位开关与所述MCU主控板的电路连通后，能够改变所述步进电机的运 转方向。
4.根据权利要求2所述的电动数字微压计，其特征在于所述上支板和所述底座之间 还设有支撑杆，所述支撑杆平行于所述微压补偿器丝杆设置。
5.根据权利要求1所述的电动数字微压计，其特征在于所述MCU主控板还包括有液 晶显示模块、数据采集模块、压力测量模块和环境参数测量模块；所述压力测量模块包括与 所述动压气嘴和所述静压气嘴通过软管连接的差压传感器，所述环境参数测量模块包括数 字大气压传感器、温度传感器和湿度传感器，所述液晶显示模块包括设在所述壳体的外侧 面板上的数字显示器；所述压力测量模块和所述环境参数测量模块均与所述数据采集模块 电连接，所述数据采集模块、MCU和所述液晶显示模块依序电连接。
6.根据权利要求5所述的电动数字微压计，其特征在于其还包括有邻近所述数字显 示器设置在所述壳体的外侧面板上的操作键盘，所述操作键盘通过电路板与所述MCU主控 板电连接、并能操控所述步进电机驱动模块、所述压力测量模块、所述环境参数测量模块、 所述数据采集模块和所述液晶显示模块。
7.根据权利要求1所述的电动数字微压计，其特征在于所述步进电机为脉冲步进电机。
8.根据权利要求1所述的电动数字微压计，其特征在于所述储水罐标示有水准线。
9.根据权利要求1所述的电动数字微压计，其特征在于所述壳体与所述储水罐相对 应的位置处开设有观测孔。
10.根据权利要求1所述的电动数字微压计，其特征在于所述壳体的底部安装有固定 脚和调平螺钉，所述壳体的顶部安装有水平泡。
全文摘要
本发明为一种电动数字微压计，其包括有壳体、设置于壳体内的微压补偿器丝杆和压力发生器，压力发生器包括设有静压气嘴的水匣和通过管路与动压气嘴连接的储水罐，水匣设置于微压补偿器丝杆上、并通过连接软管与储水罐连接。本发明电动数字微压计还包括其还包括电动升降装置和MCU主控板；电动升降装置包括设置在壳体内顶端的步进电机、固定在步进电机转轴上的小传动轮、固定在微压补偿器丝杆顶端的大传动轮以及用于水平传动连接小传动轮与大传动轮的传动带；MCU主控板具有受MCU控制并与步进电机电连接的步进电机驱动模块，能够驱动步进电机运转。本发明通过电动升降装置的传动能够使水匣上下运动，自动形成液位差来发生压力。
文档编号G01L7/18GK101806648SQ20101015984
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者刘文艺, 张培生, 李虹杰, 杨颖 申请人:武汉市天虹仪表有限责任公司