專利名稱：壓力開關(guān)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)儀表，一種測量壓力信號的壓力開關(guān)傳感器。
背景技術(shù)：
在工業(yè)儀表應(yīng)用領(lǐng)域中，有一些設(shè)備在特殊的環(huán)境下，要求儀表的供電電源要有獨(dú)立性，即自備電源。為了節(jié)省蓄電池的能量，提高整機(jī)設(shè)備的使用壽命，因此要求整機(jī)處于非工作狀態(tài)時，應(yīng)關(guān)閉供給壓力傳感器的電源信號；當(dāng)它處于工作初始階段，則電源信號啟動。人們通常的解決方法是在整機(jī)中安裝一臺機(jī)械式壓力開關(guān)，用作壓力傳感器工作初始時采集壓力信號，控制壓力傳感器電源信號，然而這種分體式方法不足之處是壓力信號滯后大，占空間大，制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是將壓力開關(guān)與壓力傳感器合為一體，克服以上所述的不足，使機(jī)械式壓力開關(guān)信號與壓力傳感器很好地匹配為一體。
本實(shí)用新型的壓力開關(guān)傳感器，其特征是壓力傳感器組件與壓力開關(guān)組件同處于同一殼體15內(nèi)，壓力開關(guān)基座14與傳感器基座4焊接在一起，壓力開關(guān)組件與壓力傳感器組件分別附著于各自的基座上，包容于一個感壓腔內(nèi)，由引壓接口1和外殼15焊接成一體，組成圓柱形壓力開關(guān)傳感器。
本設(shè)計的這種壓力開關(guān)與壓力傳感器溶為一體的壓力開關(guān)傳感器，具有雙功能效果，可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，并能增加整機(jī)的使用壽命，電源利用率有所提高。采用不銹鋼外殼和接頭，可測量液體、氣體壓力的信號?？蛇m合于自帶動力電源的壓力儀表和特殊設(shè)備控制儀表上，適用于野外工作環(huán)境和軍事裝備等特殊領(lǐng)域。其量程范圍寬，抗振動和沖擊，而且開關(guān)過載比大，精度可達(dá)0.2％FS～0.1％FS，有利于實(shí)現(xiàn)壓力開關(guān)傳感器儀表的一體化和小型化。


附圖1是壓力開關(guān)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是壓力開關(guān)傳感器的芯片電路示意圖；具體實(shí)施方式
本設(shè)計的壓力傳感器，見附圖1其特征是壓力傳感器組件與壓力開關(guān)組件分別附著重于焊在一起的壓力開關(guān)基座14和傳感器基座4上；將外殼15、引壓接口1焊成一體，使之處于同一感壓腔體內(nèi)，形成完整的壓力開關(guān)傳感器。
壓力開關(guān)組件是通過壓帽和氧化銅無機(jī)膠壓封將壓力開關(guān)膜片5封在壓力開關(guān)基座14與仿形體8之間；位于仿形體8中心孔內(nèi)的絕緣子7固定在焊有膜片5上的金屬螺紋支柱6上、絕緣子7上端固定有金屬半球體觸點(diǎn)10；支架21支撐在仿形體8上，支架21下面對應(yīng)于觸點(diǎn)10部位，有下凸曲面半球體狀的觸點(diǎn)12，支架21上面有上凸曲面的彈片11；仿形體8上端有引線板13，開關(guān)引線通過引線板13與壓力傳感器引線一起經(jīng)外殼15引線口引出連接控制盒和蓄電電源。
壓力開關(guān)膜片5為不規(guī)則的正弦波形；隔離膜片16為正波形。
傳感器基座4另一端與連接件3焊接在一起，其共有通孔內(nèi)焊有導(dǎo)壓傳遞套2，連接件3另一端與引壓接口1相接；壓力傳感器中芯片18靜電封接玻璃的孔上，玻璃又與導(dǎo)壓管靜電封接，導(dǎo)壓管再與引線座19焊接。硅芯片18上的橋路引線通過硅鋁絲17壓焊在引線基座19的引線上，傳感器引線座19焊接在傳感器基座4上，補(bǔ)償板20焊在引線基座19的背面。壓力傳感器隔離膜片16是帶有正弦波形的膜片，該膜片焊接在引線座19上，芯片容腔灌滿硅油。
傳感器芯片18，見圖2其上的四個擴(kuò)散電阻R1、R2、R3、R4組成惠斯頓電橋，見圖2，供電輸入為恒流或恒壓，輸入+和輸入-為供電電源正端和負(fù)端，輸出+和輸出-為信號輸出的正端和負(fù)端，一般為電壓信號，在受到外界壓力時，芯片硅膜產(chǎn)生形變，擴(kuò)散電阻R1和R4減小，R2、R3增大，在供電恒壓的情況下，由于壓阻效應(yīng)原理，其橋路兩端電壓發(fā)生變化，相應(yīng)的有一定信號輸出。
工作原理初始壓力源壓力P通過引壓螺紋接口1引進(jìn)壓力開關(guān)傳感器腔內(nèi)，使壓力開關(guān)膜片5和隔離膜片16同時感受壓力。壓力開關(guān)膜片5受壓力向上位移，帶動觸點(diǎn)10向上移動，當(dāng)壓力P值達(dá)到一定程度時，觸點(diǎn)10與觸點(diǎn)12接觸，導(dǎo)通電源信號，壓力傳感器芯片18進(jìn)入正常工作狀態(tài)，壓力傳感器開始工作。壓力傳感器測量范圍為0.1MPa～6MPa，壓力開關(guān)動作限0.05MPa～0.1Mpa。初始壓力P也同時加在壓力傳感器隔離膜片16上，此壓力信號通過隔離液傳給硅壓阻芯片18、通過導(dǎo)線17和引線基座19傳到補(bǔ)償板20、再由導(dǎo)線將信號傳到引線板13，引線板將壓力信號和壓力開關(guān)信號統(tǒng)一通過外殼15上端引線口傳到外殼15外。
本設(shè)計的壓力開關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)，具有避免壓力開關(guān)膜片發(fā)生蠕變，起到保護(hù)壓力開關(guān)膜片的功能。當(dāng)壓力值P增加時，并超過壓力開關(guān)動作限值，壓力開關(guān)膜片5與仿形體8貼合一體，仿形體8限制壓力開關(guān)膜片5的位移，當(dāng)壓力值P回到零點(diǎn)時，壓力開關(guān)膜片5又處于原來工作狀態(tài)。這樣，保證壓力開關(guān)工作的穩(wěn)定性和一致性。
權(quán)利要求1.壓力開關(guān)傳感器，其特征是壓力傳感器組件與壓力開關(guān)組件同處于同一殼體(15)內(nèi)，壓力開關(guān)基座(14)與傳感器基座(4)焊接在一起，壓力開關(guān)組件與壓力傳感器組件分別附著于各自的基座上，包容于一個感壓腔內(nèi)，由引壓接口(1)和外殼(15)焊接成一體，組成圓柱形壓力開關(guān)傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力開關(guān)傳感器，其特征是所述壓力開關(guān)組件是通過壓帽和氧化銅無機(jī)膠壓封將壓力開關(guān)膜片(5)封在壓力開關(guān)基座(14)與仿形體(8)之間；位于仿形體(8)中心孔內(nèi)的絕緣子(7)固定在焊有膜片(5)上的金屬螺紋支柱(6)上、絕緣子(7)上端固定有金屬半球體觸點(diǎn)(10)；支架(21)支撐在仿形體(8)上，支架(21)下面對應(yīng)于觸點(diǎn)(10)部位，有下凸曲面半球體狀的觸點(diǎn)(12)，支架(21)上面有上凸曲面的彈片(11)；仿形體(8)上端有引線板(13)，開關(guān)引線通過引線板(13)與壓力傳感器引線一起經(jīng)外殼(15)引線口引出連接控制盒和蓄電電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力開關(guān)傳感器，其特征是所述傳感器組件傳感器基座(4)另一端與連接件(3)焊接在一起，其共有通孔內(nèi)焊有導(dǎo)壓傳遞套(2)，連接件(3)另一端與引壓接口(1)相接；壓力傳感器中芯片(18)靜電封接玻璃的孔上，玻璃又與有導(dǎo)壓管的引線座(19)焊接；硅芯片(18)上的橋路引線通過硅鋁絲(17)壓焊在引線基座(19)的引線上，傳感器引線座19焊接在傳感器基座(4)上，補(bǔ)償板(20)焊在引線基座(19)背面；壓力傳感器隔離膜片(16)是帶有正弦波形的膜片，該膜片焊接在引線座(19)上，芯片容腔灌滿硅油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力開關(guān)傳感器，其特征是所述傳感器芯片(18)電路其上的四個擴(kuò)散電阻(R1)、(R2)、(R3)、(R4)組成惠斯頓電橋，供電輸入為恒流或恒壓，輸入(+)和輸入(-)為供電電源正端和負(fù)端，輸出(+)和輸出(-)為信號輸出的正端和負(fù)端。
專利摘要壓力開關(guān)傳感器，其特征是壓力傳感器組件與壓力開關(guān)組件同處于同一殼體15內(nèi)，壓力開關(guān)基座14與傳感器基座4焊接在一起，壓力開關(guān)組件與壓力傳感器組件分別附著于各自的基座上，包容于一個感壓腔內(nèi)，由引壓接口1和外殼15焊接成一體，組成圓柱形壓力開關(guān)傳感器。該設(shè)計將壓力開關(guān)與壓力傳感器溶為一體，具有雙功能效果，可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，并能增加整機(jī)的使用壽命，電源利用率有所提高。采用不銹鋼外殼和接頭，可測量液體、氣體壓力的信號。可適合于自帶動力電源的壓力儀表和特殊設(shè)備控制儀表上，適用于野外工作環(huán)境和軍事裝備等特殊領(lǐng)域。
文檔編號G01L9/00GK2650099SQ20032010531
公開日2004年10月20日 申請日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者孫?，|, 牛軍, 劉宏偉, 郭麗娟, 劉波, 張志昊 申請人:沈陽儀表科學(xué)研究院