一种压力控制装置的制作方法

本实用新型属于压力仪器仪表技术领域，具体涉及一种利用压力输出控制旋钮和量程选择按键实现压力控制的量程的可选择，提高压力输出控制旋钮控制压力分辨率的装置。

背景技术：

压力控制装置作为检测、校准仪表的仪器装置，可以检定多种类型的仪表。检定仪表过程中，压力控制装置需要精确地输出一给定压力。

目前，压力控制装置采用带刻度的旋钮控制压力输出，主要是将旋钮的旋转角度与压力输出呈比例关系对应起来，以此进行压力控制。在现有装置中，旋钮的满量程对应其最大的压力输出，其最大输出(即量程)是固定的，因此只能进行单一量程下的压力控制，无法实现多量程范围下的压力输出，但需要输出的压力较小而对应量程的最大值较大时，该装置的压力分辨率可能达不到精度要求，造成压力表检测应用范围受限。例如，压力控制装置的量程最大值为6MPa，但是需要输出的压力为10kPa，则旋钮难以精确地控制输出为10kPa。

因此，确有必要提供一种多量程的压力控制装置，其能够根据输出压力的范围选择合适的量程，进而提高输出压力精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，针对以上不足提供一种能够实现根据输出压力的范围选择合适的量程、提高输出压力精度的压力控制装置。

本实用新型的上述问题是由以下技术方案解决的：

一种压力控制装置，包括控压单元(4)和位于控压单元(4)内部、用于气路连接的第一管路(8)，其中，所述控压单元(4)包括控制电路板(46)以及分别电连接到控制电路板(46)的压力测量模块(43)和压力调节模块(44)，压力测量模块(43)和压力调节模块(44)与所述第一管路(8)相连通，

所述压力控制装置还包括电连接到所述控制电路板(46)的压力输出控制旋钮(22)和量程选择按键(211)，所述压力输出控制旋钮(22)电连接控制电路板(46)的采集电路(461)，所述量程选择按键(211)电连接到控制电路板(46)的按键检测电路(462)，所述按键检测电路(462)和采集电路(461)采集的电信号、压力测量模块(43)测量的压力信号传送到所述控压单元(4)。

上述压力控制装置还包括一主机系统板(9)和电连接到主机系统板(9)的人机交互单元(21)；所述主机系统板(9)电连接控制电路板(46)。

上述压力控制装置中，所述压力输出控制旋钮(22)通过主机系统板(9)与所述控制电路板(46)电连接或者压力输出控制旋钮(22)通过一导线与所述控制电路板(46)电连接。

上述压力控制装置中，量程选择按键(211)通过主机系统板(9)与所述控制电路板(46)电连接或者量程选择按键(211)通过一导线与所述控制电路板(46)电连接。

上述压力控制装置中，所述量程选择按键(211)是人机交互单元(21)中布置的物理量程选择按键或在人机交互单元(21)的触摸屏上显示的虚拟量程选择按键。

上述压力控制装置中，所述压力输出控制旋钮(22)为一电位器或编码器，控制电路板(46)的采集电路(461)电连接到所述电位器或编码器。

上述压力控制装置中，所述采集电路(461)为用于采集所述电位器的位置信号的A/D采集电路，或用于采集所述编码器的位置信号的编码采集电路。

上述压力控制装置中，所述压力输出控制旋钮(22)对应设置有一旋钮盘，所述旋钮盘上的刻度数表示压力量程的百分比，所述压力量程的最大值对应于按键检测电路(462)检测到的由量程选择按键(211)所转换的电信号所对应的压力量程按键的最大值。

上述压力控制装置中，所述控压单元(4)还包括一主阀岛(42)和外部接口阀岛(47)，外部接口阀岛(47)上设置有输入接口(411)、输出接口(412)、排污口(413)和泄压口(414)；所述第一管路(8)位于主阀岛(42)内部，一排空电磁阀(45)直接安装在主阀岛(42)上或者通过一第二管路(7)与所述主阀岛(42)连接。

上述压力控制装置中，一气源连接到所述输入接口(411)，外部待测表连接到所述输出接口(412)，泄压口(414)与排污口(413)分别通过软管连接到污水容器。

采用以上技术方案，本实用新型具有以下技术效果：本实用新型通过压力输出控制旋钮配合量程选择按键的使用，可以根据输出压力的范围选择合适的量程，实现小压力的精确控制，解决了大量程下的小压力控制时的操作不易旋转到位的情况，实现不同量程下便捷、精确地压力控制，极大方便了仪表的快速、精确检测。

附图说明

图1是本实用新型装置的立体结构图；

图2是本实用新型装置的内部结构示意图；

图3是实施例一的操作面板布局示意图；

图4是实施例二的操作面板布局示意图；

图5是控压单元的内部结构示意图；

图6是本实用新型装置实施例一的结构框图；

图7是本实用新型装置实施例二的结构框图。

图中附图标记表示为：

1：机架，11：把手；

2：操作面板，21：人机交互单元，211：量程选择按键，212：触摸屏，213：压力显示盘，214：色条；22：压力输出控制旋钮，23：电源开关；

3：接口面板；

4：控压单元，41：压力接口面板，411：输入接口，412：输出接口，413：排污口，414：泄压口，415：压力通讯接口；42：主阀岛，43：压力测量模块，44：压力调节模块，45：排空电磁阀；46：控制电路板，461：采集电路，462：按键检测电路；47：外部接口阀岛；

5：通讯单元；6：供电单元；7：第二管路；8：第一管路；9：主机系统板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型的压力控制装置进行详细说明。

参照图1和图2，为本实用新型装置的结构示例，该产品为压力控制装置，包括机架1、操作面板2、接口面板3、控压单元4、通讯单元5、供电单元6、主机系统板9以及布置于控压单元4内部的第二管路7和第一管路8，其中：

机架1为两端开口的方形盒体，主体为钣金件，即钢板镀锌后喷塑处理而成，具有重量轻、强度高、耐腐蚀、成本低等特点。机架1相对的两侧壁外侧设置有把手11，用于搬运该装置；通讯单元5、供电单元6、第二管路7和第一管路8都布置在机架1的内部，机架1面向操作人员的一开口端为头部，头部安装操作面板2，另一开口端为尾部，尾部安装接口面板3，控压单元4以插接的方式从接口面板3的安装孔处装入机架1中。

操作面板2上设置有人机交互单元21、压力输出控制旋钮22和电源开关23，电源开关23位于操作面板的下部；人机交互单元21和压力输出控制旋钮22位于操作面板2的上部，为了便于操作人员的操作，上部操作面板向上倾斜一定角度。操作面板通过卡口和螺钉与机架1连接。

图3为实施例一的操作面板2布局示意图。在实施例一中，人机交互单元21包括触摸屏212和量程选择按键211，量程选择按键211为操作面板2上的多个物理量程选择按键，例如机械式量程选择按键，每一个按钮都与控压单元4的控制电路板46电连接，点击量程选择按键211中的任一个按键，控制电路板46接收到相应的电信号，其内部实现该按键所对应量程的切换，量程切换之后，压力输出控制旋钮22的旋钮盘上的各个刻度线对应的压力值与所选择的量程对应；量程选择按键211的个数不限，可以根据实际需要设定，每个量程选择按键211均可以设定为不同压力量程的最大值，量程选择按键211的每个按键上显示的压力值对应于不同压力量程下的最大值。压力输出控制旋钮22的外部设置有一旋钮盘，旋钮盘刻度数表示量程的百分比，压力输出控制旋钮22通过一电位器或编码器电连接到控压单元4的控制电路板46，压力输出控制旋钮22的角度位置对应于电位器或编码器相应的位置，从而通过控制电路板46采集电位器或编码器的位置，可以控制相应的压力输出。顺时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续升压控制，逆时针转动压力输出控制旋钮22可以进行连续降压控制。

优选地，实施例一中物理量程选择按键211可以由图4所示的实施例二的触摸屏212开机后显示的虚拟量程选择按键来替代。如图4所示，人机交互单元21为触摸屏，当触摸屏212通电开启后，显示的界面上设置有量程选择按键211、压力显示盘213和色条214，其中，色条214显示了接入到控压单元4的输入接口411(参考图5)的气源的状态，压力显示盘213显示所述压力控制装置所输出压力占量程的百分比。量程选择按键211显示在触摸屏212上，当点击触摸屏212上量程选择按键211的某一个按键时，触摸屏212将此感应转换为电信号，输入到控制电路板46中，控制电路板46内部实现量程的切换。

接口面板3与机架1为一体式钣金冲压、折弯并焊接而成的板体，接口面板3的中部设有安装孔，用于安装固定控压单元4。如图5所示，控压单元4包括压力接口面板41、主阀岛42、压力测量模块43、压力调节模块44、排空电磁阀45、控制电路板46和外部接口阀岛47，其中，压力接口面板41固定在外部接口阀岛47上，该面板上布置有压力通讯接口415；外部接口阀岛47上设置有输入接口411、输出接口412、排污口413、泄压口414；排空电磁阀45直接安装在主主阀岛42上或通过第二管路7(例如不锈钢管管路)与主阀岛42进行连接；输入接口411、输出接口412、泄压口414通过第一管路8与主阀岛42连接，第一管路8位于主阀岛内部，压力调节模块44和排空电磁阀45位于第一管路8中，由所述第一管路8位于两个压力调节模块44以及排空电磁阀45之间的部分形成一个密闭腔室，在主阀岛42内部，输入接口411和泄压口414分别通过压力调节模块44、一三通阀与输出接口412连通，三通阀向下开孔通过排空电磁阀45连接到排污口413；压力通讯接口415通过航插线与控制电路板46连接。外部气体压力连接到输入接口411，外部待测表连接到输出接口412，泄压口414与排污口413分别通过软管连接到用户的污水容器。压力测量模块43与控制电路板46电连接，其个数不限，根据实际需要设置，在本实施例中，所述压力测量模块43的个数为两个，其均连通到第一管路8中，其中一个与输入接口411相通，可以实时监测外部气体压力，另一个与密闭腔室相通，可以实时监测待测表压力；控制电路板46电连接到操作面板2上的压力输出控制旋钮22；控制电路板46直接驱动排空电磁阀45工作，通过给电和不给电操作使排空电磁阀45打开/关闭。

所述的压力调节模块44可以是控制电磁阀，也可由具有相应功能的流量调节阀替代，即可以用电信号、电机等驱动实现阀体打开和关闭。如图6为压力控制装置实施例一的结构框图，通过人机交互单元21可以进行设置相关参数、量程选择等操作。压力输出控制旋钮22可通过一导线直接电连接到控制电路板46上，人机交互单元21通过主机系统板9与所述控制电路板46电连接，其中，人机交互单元21的量程选择按键211可通过一导线直接电连接到控制电路板46的按键检测电路462，压力输出控制旋钮22通过电位器或编码器电连接到控制电路板46的采集电路461。采集电路461采集压力输出控制旋钮22所对应的电位器或编码器的位置，得到期望压力值；按键检测电路462检测人机交互单元21的量程选择按键211的电信号，进行量程的切换。控压单元4中的压力测量模块43作为压力测量传感器，其数据直接输入到控制电路板46上；根据压力测量模块43的压力测量结果与期望压力值进行比较，控制电路板46产生控制信号进行压力控制，最终达到目标压力。

可选择地，在图7所示的另一实施例中，量程选择按键211可通过主机系统板9与控制电路板46电连接；压力输出控制旋钮22可通过主机系统板9与控制电路板46电连接。

可选择地，所述采集电路461可以为A/D采集电路或编码采集电路，当压力输出控制旋钮22为电位器时，可以采用A/D采集电路对电位器的位置信号进行采集；当压力输出控制旋钮22为编码器时，可以采用编码采集电路对编码器的位置信号进行采集。控压单元4可以利用电磁阀、流量调节阀等控制流量装置实现流量调节，最终实现压力控制；也可以依靠活塞改变体积直接进行压力控制，或由上述两者组合形成的压力控制装置，目的是得到期望的目标压力。

参照图2，通讯单元5的接口主要包括主USB、从USB52、RS232串口和以太网口，上述接口均在机架1内部通过排线与一主机系统板9连接。主机系统板9包括MCU，可以实现以下功能：驱动操作面板2上的人机交互单元21以实现友好的人机交互界面(用户设定被检压力范围、界面显示装置运行数据等)运行；采用SCPI通讯方式与控制电路板46交互(发送被检压力范围、获取装置运行数据等)；经由USB实现U盘操作功能(数据存取、软件升级)；经由RS232串口和/或以太网口实现与远端计算机的交互。

供电单元6包括电源按钮、开关电路板、24V变压器和220V插座，外接电压可以是交流电源(100-240)VAC，频率为50/60Hz，功率为75W；220V电压通过接口面板3引入，连接到机架1内部的开关电路板上，然后连接到24V变压器，通过24V变压器得到24V直流电源，通过一条两芯电缆给主机系统板9供电，通过另一条两芯电缆控压单元4供电；供电单元6的电路与操作面板2的电源开关33串联连接。

如图5所示，控压单元4通过插接方式与操作面板2上的压力输出控制旋钮22和人机交互单元21电连接。在使用时，首先选择压力量程，即点击物理量程选择按键211或者点击触摸屏212上显示的虚拟量程选择按键211，触摸屏212将此感应转换为电信号，并输入到控制电路板46中，控制电路板46内部实现压力量程的切换；之后旋转压力输出控制旋钮22，通过控压单元4的控制电路板46的采集电路采集压力输出控制旋钮的位置(百分比)数据，再乘以选择的压力量程最大值，计算出用户实际给定的压力值作为控压单元4压力自动控制的给定值，并将该给定值通过指令发送到主机系统板9；控压单元4实时接受用户通过旋钮给定的压力给定值，并迅速将实际压力控制到给定值，实现实际压力对旋钮的实时跟随。在模拟表的检定过程中，人通过执行旋钮调压操作，使标准表或被检表的指针移动到期望位置(通常是对准某刻度线)。

以上各部件按照上述关系进行组装形成本实用新型的压力控制装置，该装置为气体控压，可通过连接一增压装置，转化为液体控压，通过气体推动增压装置的活塞，活塞推动液体，从而达到液体控压得目的。该装置进行气体控压的工作过程如下：

步骤1：将气源连接于控压单元4的输入接口411，将标准压力表、被检压力表连接于控压单元4的输出接口412。

步骤2：在操作面板2上点击量程选择按键211的按键选择被检表的压力范围，调整气源压力至合适范围。

步骤3：顺时针(或逆时针)转动压力输出控制旋钮22使压力增大(或减小)，当标准表或被检表的指针移动到期望位置时停止转动压力输出控制旋钮22，记录标准表或被检表的压力即完成一个压力点的检定。

其中，升压过程的工作原理如下：

压力测量模块43实时监测外部气体压力和待测表的压力，用户顺时针操作面板2的压力输出控制旋钮22，则控压单元4的控制电路板46的采集电路采集压力输出控制旋钮的位置(百分比)数据，再乘以选择的压力量程最大值，计算出用户实际给定的压力值，并将该值通过指令发送到主机系统板9；通过压力测量模块43的测量结果比对，传送给压力调节模块44操作指令，打开和关闭该压力调节模块44，则外部气体压力随着用户的旋钮操作陆续进入待测表的容器中，如果用户停止旋钮操作，则压力随之固定，如果用户继续顺时针旋转，则压力继续上升。

降压过程的工作原理与升压过程相似，这里不再赘述。

步骤4：重复步骤3的操作完成所有压力点的检定，待压力输出控制旋钮22逆时针旋转到一定压力区域时，通过排空电磁阀45将内部压力瞬间释放，气体通过413排污口排出。

本实用新型中所用的排空电磁阀45可以为常闭电磁阀，也可以为常开电磁阀，该电磁阀可以使用相同功能已有结构的常闭电磁阀和常开电磁阀。该排空电磁阀45电连接到控压单元4的控制电路板46上，排空电磁阀45的进气口511连接气源，排气口512连接排污口413。常闭型的排空电磁阀45与常开型的排空电磁阀45结构相似，都具有连接气源的进气口511和连接到排污口413的排气口512，不同之处主要在于，电磁阀在默认状态和工作状态下的开/关的动作相反。

下面以量程选择按键211为触摸屏212上显示的虚拟量程选择按键为例，说明本实用新型装置的工作过程(参考图4)：

当实现2MPa控压操作时，首先选择触摸屏212上的量程选择按键211中的2.5MPa量程，触摸屏212感受到按压操作，将此按压操作转化为电信号发送到控制电路板46，控制电路板46接收到该信号，并通过按键检测电路462解析此电信号，得到压力最大值为2.5MPa，将量程切换量程到2.5MPa，并将压力输出控制旋钮22的旋钮盘所对应的压力最大值设定为2.5MPa；需要控压到2MPa时，将压力输出控制旋钮22旋转到总量程的约80％处(约2MPa位置)，控制电路板46上的采集电路461采集压力输出控制旋钮22的旋转角度，并解析得到目标压力，控制电路板46根据该输入信号驱动控制控压单元4进行压力控制，在输出接口412处输出目标压力，该目标压力大约为2MPa。

当需要实现200kPa的控压操作时，将压力输出控制旋钮22旋转到零位置，然后在触摸屏212上的量程选择按键211中的400kPa量程，触摸屏212将按压感应转化为电信号发送到控制电路板46，控制电路板46接收到该电信号，并通过按键检测电路462解析此电信号，得到量程数值400kPa，切换量程到400kPa，并将压力输出控制旋钮22的旋钮盘所对应的压力最大值设定为400kPa；需要控压到200kPa，将压力输出控制旋钮22旋转到总量程的约50％处(约200kPa位置)，控制电路板46上的采集电路461采集压力输出控制旋钮22的旋转角度，并解析得到目标压力，控制电路板46根据该输入信号驱动控制控压单元4进行压力控制，在输出接口412处输出目标压力，该目标压力大约为200kPa。

如果需要控制压力到4MPa，可以通过量程选择按键211选择4MPa的量程，再将压力输出控制旋钮22旋转到量程100％的位置，即可以通过控制电路板46和控压单元4在输出接口412得到4MPa的压力输出；如果控制压力到10kPa，仍然利用4MPa量程，压力输出控制旋钮22需要旋转到0.25％的位置，此位置不易精确的旋转到位，造成有些目标压力值精度不够；如果将量程切换为20kPa，即通过量程选择按键211选择20kPa的量程，则只需要将压力输出控制旋钮22旋转到50％的位置，即可以通过控制电路板46和控压单元4在输出接口412得到10kPa的压力输出，达到期望压力值，操作十分方便，提高了压力输出控制旋钮控制压力分辨率。

以上通过触摸屏212上的量程选择按键211配合压力输出控制旋钮22实现了不同压力的合适控制。如果量程选择按键为物理按键，同样是按键将按压信号转化为电信号发送到控制电路板46中，按键检测电路462解析此电信号，并进行量程切换，同样可以完整实现不同压力的合适控制。

另外量程选择按键211配合压力输出控制旋钮22的使用可以实现小压力的精确控制，解决了大量程下的小压力控制时的操作不易旋转到位的情况，极大方便了仪表的快速、精确检测。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型的范围，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开内容。