一种新型温度压力传感器的制作方法

1.本实用新型涉及一种新型温度压力传感器，属于传感器制造技术领域。


背景技术：

2.温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
3.压力传感器(pressure transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。
4.目前使用的温度传感器结构如下：
5.专利号为202221445505.5的专利公开了，一种高精度温度传感器探头，包括：外护罩组件，所述外护罩组件包括外护罩以及同轴心设置在所述外护罩顶部的安装板组件，所述外护罩包括外护罩本体以及同轴心设置在所述外护罩本体底部的刮刀，所述刮刀的底部开设有刃口；伸缩装置，所述伸缩装置相对称的安装在所述安装板组件的底部边缘处，所述伸缩装置的顶部贯穿所述安装板组件的顶部，本实用新型通过伸缩装置带动传感器探头在外护罩的内腔移动，通过与传感器探头上的金属壳体相切的刮刀对传感器探头上的金属壳体表面的水碱以及其他粘附的杂质刮除，提高传感器探头的精度。
6.目前使用的压力传感器结构如下：
7.专利号为201810915879.0，公开了一种电容式压力传感器，包括金属壳体、外密封圈垫、内密封圈垫、陶瓷敏感元件、信号处理电路装置、接插件、密封腔、限位腔、插件内腔和插针，所述金属壳体的一侧设有所述外密封圈垫，所述金属壳体的另一侧设有所述内密封圈垫，所述内密封圈垫的一侧设有所述陶瓷敏感元件，所述陶瓷敏感元件上设有所述信号处理电路装置。
8.可以看出现有的温度传感器、压力传感器使用中存在以下缺陷：
9.1、目前国内传感器企业大多制作单独的温度传感器及压力传感器，无法满足客户集成化的要求，且信号多为模拟信号，无法满足客户多种信号采集的需求。
10.2、密封性较差。
11.根据以上国内传感器现状，我们研发制作了一种新型温度压力传感器，以满足市场的多样化、集成化的需求。


技术实现要素：

12.根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种新型温度压力传感器，既能降低材料成本，同时传递温度信号与压力信号。又能通过使用两个不同尺寸的内密封件分别对热敏注塑支架和方形敏感元进行密封，保证介质不泄漏。
13.本实用新型所述的新型温度压力传感器，其特征在于：包括具有圆柱形内腔金属外壳体，所述圆柱形内腔内置有热敏注塑支架，所述热敏注塑支架的上表面可拆卸的安装有插头，热敏注塑支架的底端中线设置有热敏塑壳，所述热敏塑壳内部注塑有热敏电阻，所述金属外壳体的底部具有封堵圆柱形内腔下部的承接端面，承接端面的下表面连接有空心螺柱，所述空心螺柱中心为供热敏塑壳穿过的螺柱内孔，且承接端面上具有连通圆柱形内腔和螺柱内孔的连通孔，所述热敏塑壳依次贯穿连通孔、螺柱内孔延伸至空心螺柱外侧，热敏注塑支架的下表面与承接端面的上表面之间具有内密封件a进行密封。
14.同时温度信号通过热敏焊针传递至线路板，压力信号通过方形敏感元转换为电容信号，再通过卡箍将线路板与方形敏感元焊接在一起，将电容信号传递到线路板上，与温度信号一起通过插头的引线传递给ecu，既能降低材料成本，同时传递温度信号与压力信号，使用两个不同尺寸的内密封件分别对热敏注塑支架和方形敏感元进行密封，保证介质不泄漏。
15.进一步地，所述热敏注塑支架上表面的中部开设有用于安装方形敏感元的方形敏感元腔，所述方形敏感元腔底部的中心位置开设有用于安装内密封件b的圆形密封腔，所述方形敏感元的上表面通过卡箍连接有线路板，且卡箍的两端分别与方形敏感元、线路板电性连接，压力信号通过方形敏感元转换为电容信号，再通过卡箍将线路板与方形敏感元钎焊在一起，将电容信号传递到线路板上，所述热敏注塑支架的上表面还安装有两组热敏焊针，对称设置在方形敏感元腔的两侧，所述热敏焊针的下部注塑在热敏注塑支架中，且延伸至热敏塑壳内，热敏电阻与热敏焊针下部通过焊接连接，热敏焊针的上部与线路板钎焊连接，将热敏电阻的温度信号传递给线路板。
16.进一步地，所述插头的底部插入圆柱形内腔中且通过卡扣可拆卸的安装在热敏注塑支架上，所述插头与金属外壳体之间的缝隙由密封胶密封。
17.进一步地，所述插头的底端具有插头异形腔，插头异形腔中具有引线，所述线路板与引线进行钎焊焊接，线路板与插头内部的引线进行钎焊焊接，将热敏电阻的温度信号与方形敏感元的压力信号一起传递给ecu。
18.进一步地，所述空心螺柱旋接在需要测量的部件上，所述空心螺柱与金属外壳体的连接处具有外部密封圈安装槽，该外部密封圈安装槽内安装有外部密封圈。
19.进一步地，所述线路板的调理芯片为sent asic芯片，当电容信号传递到线路板上后，通过调理芯片将电容信号转换为sent信号，与温度信号一起通过插头的引线传递给ecu，既能降低材料成本，同时传递温度信号与压力信号，又能提供客户需求的sent信号输出的温度压力传感器。
20.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
21.本实用新型所述新型温度压力传感器，在原压力传感器基础上，增加一个热敏注塑支架，将热敏电阻注塑在热敏塑壳内，使用时，热敏塑壳直接浸没在介质中，能够准确测量温度，同时温度信号通过热敏焊针传递至线路板，压力信号通过方形敏感元转换为电容信号，再通过卡箍将线路板与方形敏感元焊接在一起，将电容信号传递到线路板上，与温度信号一起通过插头的引线传递给ecu，既能降低材料成本，同时传递温度信号与压力信号。
22.本实用新型所述新型温度压力传感器，使用两个不同尺寸的内密封件分别对热敏注塑支架和方形敏感元进行密封，保证介质不泄漏。
23.本实用新型所述新型温度压力传感器，所述线路板的调理芯片为sentasic芯片，当电容信号传递到线路板上后，通过调理芯片将电容信号转换为sent信号，与温度信号一起通过插头的引线传递给ecu，既能降低材料成本，同时传递温度信号与压力信号，又能提供客户需求的sent信号输出的温度压力传感器。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
25.图1为了说明本实用新型的整体结构示意图；
26.图2为了说明本实用新型内部零件的爆炸示意图；
27.图3为了说明本实用新型的金属外壳体示意图；
28.图4为了说明本实用新型的插头示意图；
29.图5为了说明本实用新型的热敏注塑支架示意图。
30.图中：1、金属外壳体2、插头3、热敏注塑支架4、内密封件a5、内密封件b6、方形敏感元7、线路板8、卡箍9、密封胶10、外部密封圈11、插头异形腔12、圆柱形内腔13、引线14、方形敏感元腔15、圆形密封腔16、热敏焊针17、热敏塑壳。
具体实施方式
31.下面结合附图对本实用新型做进一步描述：
32.以下通过具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不用以限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
实施例
33.如图1-5所示，所述新型温度压力传感器，包括具有圆柱形内腔12金属外壳体1，所述圆柱形内腔12内置有热敏注塑支架3，所述热敏注塑支架3的上表面可拆卸的安装有插头2，热敏注塑支架3的底端中线设置有热敏塑壳17，所述热敏塑壳17内部注塑有热敏电阻，所述金属外壳体1的底部具有封堵圆柱形内腔12下部的承接端面，承接端面的下表面连接有空心螺柱，所述空心螺柱中心为供热敏塑壳17穿过的螺柱内孔，且承接端面上具有连通圆柱形内腔12和螺柱内孔的连通孔，所述热敏塑壳17依次贯穿连通孔、螺柱内孔延伸至空心螺柱外侧，热敏注塑支架3的下表面与承接端面的上表面之间具有内密封件a4进行密封。
34.优选地，所述热敏注塑支架3上表面的中部开设有用于安装方形敏感元6的方形敏感元腔14，所述方形敏感元腔14底部的中心位置开设有用于安装内密封件b5的圆形密封腔15，所述方形敏感元6的上表面通过卡箍8连接有线路板7，且卡箍8的两端分别与方形敏感元6、线路板7电性连接，压力信号通过方形敏感元6转换为电容信号，再通过卡箍将线路板与方形敏感元钎焊在一起，将电容信号传递到线路板上，所述热敏注塑支架3的上表面还安装有两组热敏焊针16，对称设置在方形敏感元腔14的两侧，所述热敏焊针16的下部注塑在
热敏注塑支架3中，且延伸至热敏塑壳17内，热敏电阻与热敏焊针16下部通过焊接连接，热敏焊针16的上部与线路板7钎焊连接，将热敏电阻的温度信号传递给线路板7。
35.优选地，所述插头2的底部插入圆柱形内腔12中且通过卡扣可拆卸的安装在热敏注塑支架3上，所述插头2与金属外壳体1之间的缝隙由密封胶9密封。
36.优选地，所述插头2的底端具有插头异形腔11，插头异形腔11中具有引线13，所述线路板7与引线13进行钎焊焊接，线路板7与插头2内部的引线13进行钎焊焊接，将热敏电阻的温度信号与方形敏感元的压力信号一起传递给ecu。
37.优选地，所述空心螺柱旋接在需要测量的部件上，所述空心螺柱与金属外壳体1的连接处具有外部密封圈安装槽，该外部密封圈安装槽内安装有外部密封圈10。
38.优选地，所述线路板的调理芯片为sent asic芯片，当电容信号传递到线路板上后，通过调理芯片将电容信号转换为sent信号，与温度信号一起通过插头的引线传递给ecu，既能降低材料成本，同时传递温度信号与压力信号，又能提供客户需求的sent信号输出的温度压力传感器。
39.工作原理：
40.图2中的金属外壳体1具有圆柱形空腔12，热敏注塑支架3装入金属外壳体1中的圆柱形空腔12，所述热敏塑壳17依次贯穿连通孔、螺柱内孔延伸至空心螺柱外侧，热敏注塑支架3的下表面与承接端面的上表面之间具有内密封件a4进行密封，实现第一道密封。
41.热敏注塑支架3的圆形密封腔15装配内密封件b5以及方形敏感元6，实现第二道密封。
42.图2中的线路板7通过卡箍8焊接在方形敏感元6上。热敏注塑支架3的热敏塑壳17内注塑有热敏电阻及热敏焊针16，热敏电阻与热敏焊针16下部通过焊接连接，热敏焊针16上部与线路板7焊接连接，将热敏电阻的温度信号传递给线路板7，进而通过引线13传递给ecu。插头2的引线13引的脚定义分别为供电、接地、sent信号输出、温度信号输出。
43.本实用新型金属外壳体1中的圆柱形内腔内部设有内密封件a4，内密封件a4装配后为轴向密封压缩，材质为fkm。
44.热敏注塑支架3的内部的热敏焊针16为铜合金材质，共有两根，底部分别与负温度系数的热敏电阻的两个引脚连接在一起，连接方式为电阻焊，然后使用pps材质塑料一起注塑在热敏塑壳内部。
45.热敏焊针16的上部露出热敏塑壳17，与线路板7进行钎焊焊接。
46.如图2所示，热敏塑壳17穿过内密封件a4并压在内密封件a4上方，热敏塑壳继续穿过金属外壳体1的螺纹内部的通孔，包覆着热敏电阻一起暴露在外部介质中。金属外壳体1内部有环形台阶，其作用为控制内密封件a4的轴向压缩率，压缩率约30%左右.
47.如图2及图5所示，内密封件b5装在热敏电阻支架3中的圆形密封腔15内，圆形密封腔15底部有圆形的通孔，用于介质的进入进而传递介质的压力。方形敏感元6为陶瓷电容部件，放在热敏注塑支架3的方形敏感元腔14内，并压在内密封件b5上方，进行轴向密封。内密封件b5的材质为fkm，装配后的压缩率控制在30%左右。
48.方形敏感元6内部印刷有电极，延伸至外部表面，在外部表面印刷有焊盘。线路板7表面同样印刷有焊盘，如图2所示，设有卡箍8将方形敏感元6与线路板7进行焊接连接，卡箍8内部嵌有焊锡，通过回流焊的方式将以上三个部件焊接在一起。
49.方形敏感元7感知介质的压力，并将压力信号通过c-p转换关系转换为电容信号，电容信号再经过线路板上的调理芯片处理，将电容信号转换为sent信号，线路板7与插头2内部的引线13进行钎焊焊接，再通过车载线束将信号传递给ecu。
50.本实用新型在原压力传感器基础上，增加一个热敏注塑支架，将热敏电阻注塑在热敏塑壳内，使用时，热敏塑壳直接浸没在介质中，能够准确测量温度，同时温度信号通过热敏焊针传递至线路板。压力信号通过方形敏感元转换为电容信号，再通过卡箍将线路板与方形敏感元焊接在一起，将电容信号传递到线路板上，通过线路板上的调理芯片转换为sent信号，与温度信号一起通过插头的引线传递给ecu，既能降低材料成本，同时传递温度信号与压力信号，又能提供客户需求的sent信号输出的温度压力传感器。
51.本实用新型使用asic芯片，该芯片是一颗满足aec-q100标准的高集成度的用于电容式传感器的信号调理用芯片。
52.相关术语解释：
53.asic通过c/v转换器将陶瓷电容的容值进行采集并转化为电压信号，c/v转化后是一个24位adc构成了压力测量信号测量通道，将电压信号进行模数转化，asic还拥有一个24位adc构成辅助温度测量通道，将外部温度传感器的信号进行采集和数字化转化然后数字化的温度信号和压力信号将被传输给内置的mcu，内置mcu支持对传感器的零点，灵敏度的二阶温度漂移校准以及最高三阶的非线性校准，校准精度可以达到0.1%以内，其校准系数存储于一组可多次编程的eeprom中。校准后的数据被传输至sent控制器和sent驱动器，以sent协议的框架和特定的sent帧输出至ecu除上述功能外sent还支持过压及反压保护功能，以及多种诊断
54.sent是一种单线单方向的传输协议，以半字节（nibble）为基本单位来进行编码传输。本实用新型帧的sent接口快通道承载的是主信号压力数据和温度数据的传输。具体来讲nibble1-nibble3构成了快通道1，传输为压力信号，其由12bit组成，测量值从最小0到4095，输出数字0表示芯片正在初始化，1表示输出低钳位，2-4087表示正常的压力输出，4088表示高钳位，4089-4095表示诊断代码，根据不同的特征曲线，其压力量程可以适配各位量程压力，如0-1bar的进气压力测量，0-10bar的机油压力测量，最高支持2500bar的高压共轨压力测量。nibble4-nibble6构成了快通道2，传输温度信号，类似于快通道1，由同样由12bit组成，其测量温度范围可以涵盖-73.025-437.85℃。
55.sent接口通道数据流的传输序列是根据serial message循环调度表来生成的。一个完整的循环调度表由不超过64个的serial message构成，可以用于传输包括辅助测量通道信息和其它关于各个快慢通道的参数信息等。asic通过内置mcu来完成对循环调度表的产生。mcu程序预存在芯片rom中，基于enhanced serial message format编码产生，其中的message id对应的数据内容包括温度通道数据、诊断错误代码和与快通道有关的压力校准系数等。36个serial message会依次按照现有编码格式并入快通道压力数据之中进行传输。
56.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新
型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
57.本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。