专利名称：比例电阻模式的电子式机油压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及压力测量器件，特别是电子式压力传感器。
技术背景机油压力传感器应用于多种领域与场合。如汽车等各种内燃机车辆的发动机都是靠机油来润滑的，一旦机油压力过低就会因缺油发生干摩擦，造成剧烈的磨损和发热，损坏发动机。因此，需要在汽车上安装机油压力测量装置，监测机油压力，防止油压过低而损坏发动机。机油压力传感器是机油压力测量装置的主要构成部分。电子式机油压力传感器相比于传统的电阻式机油压力传感器，具有寿命长、精度高、反应时间短、调试简单的特点。而由于每个仪表厂生产的十字线圈压力表都是按照规定电阻进行匹配生产和校准的，并且每家表厂生产表的内阻不一致，导致已有的电子压力传感器在驱动十字线圈压力表时，不能像电阻式传感器一样达到通配，只能适应一家表厂的要求。为了匹配每家表厂生产的压力表，就必须在同一系列下衍生出很多不同型号的传感器，这样十分不利于传感器的生产和市场推广。
发明内容本实用新型要解决已有电子式机油压力传感器不能广适通配于各家仪表厂生产的压力表，为此提供本实用新型的一种比例电阻模式的电子式机油压力传感器，这种电子式机油压力传感器能适配于各家表厂生产的压力表。为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是在壳体内设有电子线路板和压力检测元件；所述电子线路板上设有信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路和报警电路；所述压力检测元件的硅膜片上所设的压阻等效电路的输出端与所述电子线路板上的信号放大电路连接；所述信号放大电路是与所述压力检测元件的压阻等效电路输出端连接、对输出电压放大的电路；所述温度检测电路是对所述压力检测元件环境温度作检测，并为压力检测元件输出电压提供温度补偿的电路；所述信号处理单元是与所述信号放大电路输出端以及所述温度检测输出端连接，计算实时压力和温度并输出PWM信号的电路；所述PWM输出电路是与所述信号处理单元一输出端连接的输出PWM信号驱动压力表的电路；所述报警驱动电路是与所述信号处理单元又一输出端连接的输出报警信号的电路；其特殊之处是所述线路板上还设有并联电阻控制电路和电压检测电路；所述并联电阻控制电路一端与所述信号处理单元连接，另一端与所述PWM输出电路的输出端和传感器供电电压VCC-IN连接，该并联电阻控制电路具有一并联的参考电阻Rs,当PWM信号发生变化时，所述信号处理单元通过采集传感器供电电压VCC-IN，计算出当前实时电阻值Rx，经调整PWM得到小于电阻Rs阻值的任意电阻值，动态找到和电阻式传感器匹配的PWM值；所述电压检测电路由滤波电路和分压电路组成，电压检测电路一端接传感器供电电压VCC-IN端，另一端接所述信号处理单元，将所述供电电压滤波后分压，将分压值输入
信号处理单元。本实用新型所述并联电阻控制电路具有NPN三级管Q4，三极管Q4基极并接电阻R26和电阻R27，电阻R26另一端接所述信号处理单元，电阻R27另一端接地，三极管Q4发 射极接地，三极管Q4集电极接参考电阻Rs，参考电阻Rs另一端接传感器供电电压VCC-IN端。本实用新型所述PWM输出电路具有NPN三极管Ql，三极管Ql基极并接电阻Rl和电阻R3，电阻R3另一端接所述信号处理单元，电阻Rl另一端接地，三极管Ql发射极接地，三极管Ql集电极接所述参考电阻Rs和供电电压VCC-IN的连接端。本实用新型由于设有并联电阻控制电路，该电路中设并联参考电阻Rs，当PWM发生变化时，信号处理单元可以通过采集供电电压VCC_IN，根据公式Rx = Rs*f (V)，计算出当前的电阻值Rx，通过调整PWM可以得到小于Rs的任意电阻值，从而动态找到和电阻式传感器匹配的PWM值，达到与传统电阻式传感器驱动十字线圈压力表一致的效果，使本实用新型能通配于各家厂商生产的压力表，从而具有十分广阔的推广前景。下面结构附图进一步说明体实用新型。
图I是本实用新型结构示意图；图2是本实用新型中的压力检测元件结构示意图；图3是图2压力检测元件中硅膜片上压阻等效电路图；图4是本实用新型中电子线路板上电路及其所连压力检测元件和外接压力表、信号灯结构示意框图；图5是本实用新型中信号放大电路结构示意图；图6是本实用新型中温度检测电路结构示意图；图7是本实用新型中信号处理单元程序流程框图；图8是本实用新型中电压检测电路结构示意图；图9是本实用新型中PWM输出电路和并联电阻控制电路结构示意图。
具体实施方式
见图I,电子式机油压力传感器，由上部金属外壳5和下部金属外壳9构成的壳体内设有电子线路板7及其电子线路所连接的压力检测元件10，电子线路板7板体厚度
3.Omm 3. 5mm,直径40mm,板体上、下有上部灌封胶2、下部灌封胶3覆合,可以承受16KG的介质压力，壳体内设上部密封垫圈6和下部密封垫圈8;灌封胶和密封垫圈使用温度范围为-40 125°C ;报警输出端I接报警灯，PWM信号输出端4接压力表。[0028]见图2、图3，压力检测元件10为T0-5金属封装元件，用于将压力信号转换成电信号；它具有硅膜片11、盖帽12、底座14和用于封固的硅胶13，用集成电路工艺在所述硅膜片上设制扩散压敏电阻制成图3所示压阻等效电路，当硅膜片受压时，膜片的变形使扩散电阻的阻值发生变化，其中四个电阻构成惠斯顿电桥，在+5V端加5V电压后，在Vout+和Vout-端得到一个差动电压信号。要求硅膜片在压力满量程时，Vout+和Vout-的差动电压信号在80mV 120mV之间。见图4，电子线路板7上的电子线路由信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路、报警输出电路、并联电阻控制电路、电压检测电路和电源电路组成。图5为信号放大电路，它与所述压力检测元件的压阻等效电路输出端连接，对输出电压进行放大；由于压力检测元件10输出的差动电压信号只有毫伏级，无法直接提供给信号处理单元进行处理；信号放大电路将毫伏级差动电压转换成伏级电压信号，提供给信号处理单元。信号放大电路由两个部分组成，一是电压跟随，另一是电压放大。其中运放U3A和U3B用于电压跟随，压力检测元件输出的差分信号分别接到运放U3A和U3B的正相输入端，在U3B7脚输出一个与电阻R11、R12、R13、R14、R15和压力检测单元输出信号成比例·的一个电压信号。图6为温度检测电路，它对所述压力检测元件环境温度作检测，并为压力检测元件输出电压提供温度补偿。由于压力检测元件10的输出的差动电压会随着温度的变化而变化，为了提高压力测量的精度，使用温度检测电路测量压力检测元件10环境温度，为压力检测元件10的输出的差动电压提供温度补偿；图6中，R22为高精度低温漂电阻，Rt为负温度系数热敏电阻，在T_0UTPUT端得到的分压值Vt为Vt = F (Rt)Rt是一个温度变化量，这样就可以在T_0UTPUT得到一个与温度相关的电压值，从而可以算出当前的温度值。见图7，所述信号处理单元与所述信号放大电路输出端、所述温度检测输出端连接，计算实时压力和温度并输出PWM信号。信号处理单元采用PIC单片机为核心，采集信号放大电路和温度检测电路输出的电压信号，计算出当前压力和温度，输出PWM信号给PWM输出电路，输出报警信号给报警驱动电路。程序流程图如图7所示。在程序初始化时，通过采集并联参考电阻Rs上的电压值，动态找出与传统电阻式传感器匹配的PWM值，将找到的PWM值存到EEPROM中，作为正常工作时PWM输出的标准值，以驱动十字线圈仪表。当压力值小于报警压力是，信号处理单元输出一个报警信号，通过报警驱动电路，驱动报警灯。图8为电压检测电路，它由RC滤波电路和分压电路组成；图中VCC_IN为传感器供电电压，V GET端接信号处理单元。R8和EC4组成RC滤波电路，用于对VCC_IN电压进行滤波，R7和R9构成分压电路，将滤波后的分压值送给信号处理单元进行处理。图9为PWM输出电路和并联电阻控制电路。PWM输出电路具有NPN三极管Ql，三极管Ql基极并接电阻Rl和电阻R3，电阻R3另一端PWM0UTPUT接所述信号处理单元，电阻Rl另一端接地，三极管Ql发射极接地，三极管Ql集电极接供电电压VCC-IN端。并联电阻控制电路具有NPN三级管Q4，三极管Q4基极并接电阻R26和电阻R27，电阻R26另一端接所述信号处理单元，电阻R27另一端接地，三极管Q4发射极接地，三极管Q4集电极接参考电阻Rs，参考电阻Rs另一端接传感器供电电压VCC-IN，组成并联参考电阻控制回路。当PWM发生变化时，信号处理单元通过采集VCC_IN上的电压，根据公式Rx = Rs*f (V)，计算出当前的电阻值，通过调整PWM可以得到小于Rs的任意电阻值，动态找到和传统电阻式传感器匹 配的PWM值，从而达到和传统电阻式传感器驱动十字线圈压力表一致的效果。
权利要求1.比例电阻模式的电子式机油压力传感器，壳体内设有电子线路板(7)和压力检测元件(10);所述电子线路板上设有信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路和报警电路； 所述压力检测元件的硅膜片(11)上所设的压阻等效电路的输出端与所述电子线路板上的信号放大电路连接； 所述信号放大电路是与所述压力检测元件的压阻等效电路输出端连接、对输出电压放大的电路； 所述温度检测电路是对所述压力检测元件环境温度作检测，并为压力检测元件输出电压提供温度补偿的电路； 所述信号处理单元是与所述信号放大电路输出端以及所述温度检测输出端连接，计算 实时压力和温度并输出PWM信号的电路； 所述PWM输出电路是与所述信号处理单兀一输出端连接的输出PWM信号驱动压力表的电路； 所述报警驱动电路是与所述信号处理单元又一输出端连接的输出报警信号的电路； 其特征是所述线路板上还设有并联电阻控制电路和电压检测电路； 所述并联电阻控制电路一端与所述信号处理单元连接，另一端与所述PWM输出电路的输出端和传感器供电电压VCC-IN端连接，该并联电阻控制电路具有一并联的参考电阻Rs，当PWM信号发生变化时，所述信号处理单元通过采集传感器供电电压VCC-IN端，计算出当前实时电阻值Rx，经调整PWM得到小于电阻Rs阻值的任意电阻值，动态找到和电阻式传感器匹配的PWM值； 所述电压检测电路由滤波电路和分压电路组成，该电压检测电路一端接传感器供电电压VCC-IN端，另一端接所述信号处理单元，将所述供电电压滤波后分压，将分压值输入信号处理单兀。
2.如权利要求I所述的机油压力传感器，其特征是所述并联电阻控制电路具有NPN三级管Q4，三极管Q4基极并接电阻R26和电阻R27，电阻R26另一端接所述信号处理单元，电阻R27另一端接地，三极管Q4发射极接地，三极管Q4集电极接参考电阻Rs，参考电阻Rs另一端接传感器供电电压VCC-IN端。
3.如权利要求2所述的机油压力传感器，其特征是所述PWM输出电路具有NPN三极管Ql，三极管Ql基极并接电阻Rl和电阻R3，电阻R3另一端接所述信号处理单元，电阻Rl另一端接地，三极管Ql发射极接地，三极管Ql集电极接所述参考电阻Rs和供电电压VCC-IN的连接端。
专利摘要广适性与通配性强的比例电阻模式的电子式机油压力传感器，壳体内设有电子线路板(7)和压力检测元件(10)；所述电子线路板上设有信号放大电路、温度检测电路、信号处理单元、PWM输出电路和报警电路；所述线路板上还设有并联电阻控制电路和电压检测电路；并联电阻控制电路具有一并联的参考电阻Rs，当PWM信号发生变化时，所述信号处理单元通过采集传感器供电电压VCC-IN端，计算出当前实时电阻值Rx，经调整PWM得到小于电阻Rs阻值的任意电阻值，动态找到和电阻式传感器匹配的PWM值。本实用新型适合作机油压力传感器，用于机油压力测量仪器。
文档编号F01M1/20GK202493310SQ20122005358
公开日2012年10月17日 申请日期2012年2月19日 优先权日2012年2月19日
发明者夏晓, 张 杰, 石鹏, 许雄 申请人:杭州科岛微电子有限公司