CN102998050B - 多功能工业压力表及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能工业压力表及其控制方法，采用图像化读数模式，结合计算机软件及电子电路技术，可支持多种的压力传感器，适合工业和压力测量系统使用，具有多点控制功能、无纸记录功能、指针式显示功能、及远程监控功能。包括有显示模块、显示驱动部件以及控制部件；显示模块包括有指针和表盘，控制部件包括有作为主控单元的单片机和传感器模块，传感器模块接收传感器传输的信号，并把信号发送给单片机；单片机指令显示驱动部件驱动指针进行转动至表盘相应位置，指示出所述信号的相应数值。控制部件包括有：存储模块、电源模块、周边控制模块和远程监控模块；所述多功能工业压力表包括有设定模块，作为人机对话的输入端。

Description

多功能工业压力表及其控制方法

技术领域

本发明属于工业计量设备技术领域，尤其涉及一种多功能工业压力表及其控制方法。

背景技术

现有技术中，常用的工业压力表为一种指针机械式压力表；指针机械式压力表采用弹簧管式结构或膜盒式结构等，利用弹簧管或膜盒等受到压力后膨胀或负压收缩，带动机芯齿轮机构驱使指针移动，在压力表表盘上指示被测对象压力大小。这种压力表轮输出控制多采用电接点方式，最多有上下限接点金属接触信号，使外接继电器通断电来控制设备执行工作。

指针机械式压力表有其优点：安装方便，监控明确，因人脑有图象记忆功能，使用指针的图像化读数模式，操作者反应快、观察直观；只要在设定使用压力范围内，指针机械式压力表就能确保工作正常，设备中压力表指针无论是正常运行或不运行时都可以用来监视设备。尤其在大设备上，使用多数量的压力表时，使用指针的图像化读数模式，控制人员不容易眼睛疲劳，一目了然。

但是，指针机械式压力表有其缺点，指针机械表用弹簧管式或膜盒式等机构传动，造成传动零件易磨损、磨擦阻力带来迟滞及温度影响导致热涨冷缩等影响；同时，需要远距离监控时管路很长，会有漏气漏液之危险，必须安排控制人员就近巡逻检查，浪费人力资源，管理人员不能及时掌握数据情况。同时，不具备多点控制功能、无纸记录功能、指针式显示功能、及远程监控功能。

现有技术中，另一种常用的工业压力表为智能数显压力表，利用压力传感器或自带压力传感器，传感器信号结合计算机软件使压力表走向数字化智能化。智能数显压力表的的优点是，因为没有指针机械式压力表使用的用彈簧管式或膜盒式等机构传动结构，也不会造成传动零件磨损，磨擦阻力的迟滞，及温度影响的漲冷缩的影响造成指示不准确的现象，相对数显压力表或智能压力表的精度能容易做能准确，不会受上述机械式压力表的缺点影响，具有压力测量，报警，变送，控制及通訉功能。另外，智能数显压力表不受管道长度的限制，支持多种压力传感器、多点控制功能、无纸记录功能、指针式显示功能、及远程监控功能。

智能数显压力表的缺点是：显示数字的变动，在做监控仪表时监控人员因人眼的数字无图象记忆，尤其大型工厂有多数量仪表时人眼容易疲劳，造成误操作或设备损坏。另外数显压力表显示不够清晰，在电压干扰与不稳定的情况，或在压力变动频繁时显示数字会跳动看不清楚，以及在光线强的环境下也很难看清楚。

发明内容

本发明的目的旨在解决智能数显压力表和指针机械式压力表的不足，提供一种多功能工业压力表及其控制方法，采用图像化读数模式，结合计算机软件及电子电路技术，具有多点控制、无纸记录、远程观测等多种功能。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

多功能工业压力表，包括有显示模块、显示驱动部件以及控制部件；其中，所述显示模块包括有指针和表盘，所述控制部件包括有作为主控单元的单片机和传感器模块，所述传感器模块接收传感器传输的信号，并把信号发送给单片机；单片机指令显示驱动部件驱动指针进行转动至表盘相应位置，指示出所述信号的相应数值。

所述控制部件包括有：

存储模块，用以保存多功能工业压力表所有检测数据和工作状态数据；

电源模块，用以提供电源；

周边控制模块，用以接收单片机的指令，控制周边设备执行相应的动作。

所述控制部件包括有：远程监控模块，用以输出数据到远程监控设备并接收来自远程监控设备的控制信号。

所述多功能工业压力表包括有设定模块，作为人机对话的输入端。

上述多功能工业压力表的控制方法，包括如下步骤；

步骤S0001，多功能工业压力表启用后的初始化设定，初始化设定包括指针式显示归零调整、数据存储的初始化、多点控制的设定、警示灯初始状态的控制、周边设备初始状态的控制、背光灯泡初始状态的控制、远程监控的初始设定；

步骤S0002，将初始化设定后的数据初始值或后续多功能工业压力表运转时取得的数据，存储到存储模块；

步骤S0003，判断外部设备有没有连接上多功能工业压力表的数据输出端，当外部设备连接上，单片机判断和确认后，执行步骤S0004；假如外部设备未连接上，直接执行步骤S0005；

步骤S0004，将存储模块内存储的数据输出到外部设备；

步骤S0005，依据最新的数据，驱动步进电机，控制和移动指针位置，及控制警示灯的工作状态；

步骤S0006，将最新的数据发送到远端的监控设备及控制监控设备的警示灯工作状态，并接收远端监控设备对多功能工业压力表发送的控制信号；

步骤S0007，依据最新的数据，控制周边设备的工作状态；

步骤S0008，判断单片机计时是不是达到传感器信号的取样周期，当计时达到取样周期，执行步骤S0009；假如计时未达到取样周期，直接执行步骤S0010；

步骤S0009，单片机计时已达到传感器信号的取样周期，执行对传感器信号的取样，取样数值经单片机模数转换和程式运算处理后，得到新的数据；

步骤S0010，判断有没有接收到设定模块发送的信号，当单片机判断和确认有接收信号，执行步骤S011；假如没有接收到信号，直接执行步骤S002；

步骤S0011，接收到设定模块发送的信号后，依据信号将多点控制的设定数值经过程式运算处理后，得到多点控制的设定数据。

本发明的有益效果如下：

本发明的多功能工业压力表及其控制方法，由于显示模块包括有指针和表盘，所述控制部件包括有作为主控单元的单片机和传感器模块，所述传感器模块接收传感器传输的信号，并把信号发送给单片机；单片机指令显示驱动部件驱动指针进行转动至表盘相应位置，指示出所述信号的相应数值；控制部件包括有存储模块、电源模块、周边控制模块、远程监控模块；可支持多种的压力传感器，适合多种工业和汽车的压力测量系统使用，具有多点控制功能、无纸记录功能、指针式显示功能、及远程监控功能。该多功能工业压力表可作多点设定和控制警示灯和周边设备，指针式显示可清楚的、直观的及图像化的远程观测读数。

附图说明

图1是本发明多功能工业压力表的原理框图；

图2是本发明多功能工业压力表实施例一的主视结构示意图；

图3是本发明多功能工业压力表实施例一的剖视结构示意图；

图4是本发明多功能工业压力表实施例一的后视结构示意图；

图5是本发明多功能工业压力表实施例二的主视结构示意图；

图6是本发明多功能工业压力表实施例二的剖视结构示意图；

图7是本发明多功能工业压力表实施例二的后视结构示意图；

图8是本发明多功能工业压力表单片机3的原理框图；

图9是本发明多功能工业压力表的控制方法流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种多功能工业压力表，如图1，包括有显示模块1、显示驱动部件以及控制部件；其中，所述显示模块1包括有指针和表盘，所述控制部件包括有作为主控单元的单片机3和传感器模块4，所述传感器模块4接收传感器传输的信号，并把信号发送给单片机3；单片机3指令显示驱动部件驱动指针进行转动至表盘相应位置，指示出所述信号的相应数值。

所述控制部件还包括有：

存储模块7，用以存储多点控制的设定数据和时间、日期及传感器数据。

电源模块6，用以提供电源；电源模块6分别与单片机3、传感器模块4、存储模块7、周边控制模块9、远程监控模块8及设定模块5电连接；负责电能供给，并保持各模块电源的稳定；

周边控制模块9，用以接收单片机的指令，控制相连接的周边设备执行相应的动作。

所述控制部件包括有：远程监控模块8，用以输出数据到远程监控设备并接收来自远程监控设备的控制信号。

所述多功能工业压力表包括有设定模块5，作为人机对话的输入端，用以设定多点控制输入。

实施例一：

如图1、2、3、4所示，所述多功能工业压力表为一种自发光型仪表，包括表壳、表圈、透明罩、指针、具有刻度或数字等标识的表盘、警示灯、表盘衬板、背光灯泡、表头、穿过所述表盘和表盘衬板连接表头和指针的转轴，所述表盘衬板为导光板10，在所述导光板10上设有孔位，所述背光灯泡位于所述孔位中，所述背光灯泡发出的水平方向的光线通过导光板扩散使整个仪表可视部分亮度增加，表盘上的刻度或数字等标识清晰可见；导光板10的下方为线路板14。

所述显示驱动部件为电机驱动模块2，所述多功能工业压力表包括有步进电机11，位于表壳的内腔中；所述显示模块1的指针固定在步进电机11的输出轴上；电机驱动模块2用以步进电机的驱动和指针转动控制。

所述设定模块5包括有指示灯51和按键52，用以设置报警控制数值、上下限数值以及多点控制数值，设定模块5将设定的数值发送给单片机3；当多功能工业压力表测量的数值与设定的数值一致时，单片机3控制相应的机构动作。

所述设定模块5内置在表盘上。

所述多功能工业压力表包括有用以传输数据的数据传输接口12和用以连接外部设备、传感器和电源的连接器13，位于表壳的后部。

如图8，单片机3包括计时模块31、模数转换模块33、发送模块34、脉冲宽度调制模块32及控制模块35；计时模块31及模数转换模块33和传感器模块4相连接，控制模数转换模块33对传感器信号的取样周期；发送模块34和远程监控模块8相连接，持续输出数据到远程监控设备并接收来自远程监控设备的控制信号；脉冲宽度调制模块32和电机驱动模块2相连接，持续输出脉冲宽度调制信号，控制和驱动步进电机；控制模块35和计时模块31、显示模块1、存储模块7、周边控制模块9及设定模块5相连接。控制模块35和计时模块31及存储模块7相连接，作存储模块的存储控制，存储多点控制的设定数据和时间、日期及传感器数据；控制模块35和显示模块1相连接，控制背光灯泡和警示灯的工作状态；控制模块35和周边控制模块9相连接，控制周边设备的工作状态；控制模块35和设定模块5相连接，接收多点控制的设定。

传感器模块4可输入多种压力传感器信号，如电压、电流、欧姆信号等中的一种或多种。

实施例二：

如图1、5、6、7所示，本实施例与实施例一不同之处在于，所述设定模块5采用外置结构，通过导线与表壳内的线路板14连接。

请见图9，上述多功能工业压力表的控制方法，包括如下步骤；

步骤S0001，多功能工业压力表启用后的初始化设定，初始化设定包括指针式显示归零调整、数据存储的初始化、多点控制的设定、警示灯初始状态的控制、周边设备初始状态的控制、背光灯泡初始状态的控制、远程监控的初始设定；

步骤S0002，将初始化设定后的数据初始值或后续多功能工业压力表运转时取得的数据，存储到存储模块；

步骤S0003，判断外部设备有没有连接上多功能工业压力表的数据输出端，当外部设备连接上，单片机3判断和确认后，执行步骤S0004；假如外部设备未连接上，直接执行步骤S0005；

步骤S0004，将存储模块内存储的数据输出到外部设备；

步骤S0005，依据最新的数据，驱动步进电机，控制和移动指针位置，及控制警示灯的工作状态；

步骤S0006，将最新的数据发送到远端的监控设备及控制监控设备的警示灯工作状态，并接收远端监控设备对多功能工业压力表发送的控制信号；

步骤S0007，依据最新的数据，控制周边设备的工作状态；

步骤S0008，判断单片机计时是不是达到传感器信号的取样周期，当计时达到取样周期，执行步骤S0009；假如计时未达到取样周期，直接执行步骤S0010；

步骤S0009，单片机计时已达到传感器信号的取样周期，执行对传感器信号的取样，取样数值经单片机模数转换和程式运算处理后，得到新的数据；

步骤S0010，判断有没有接收到设定模块发送的信号，当单片机判断和确认有接收信号，执行步骤S011；假如没有接收到信号，直接执行步骤S002；

步骤S0011，接收到设定模块5发送的信号后，依据信号将多点控制的设定数值经过程式运算处理后，得到多点控制的设定数据。

本发明采用模组一体化，电源模块6负责给其他模块的电能供给，并保持各部模块电源的稳定。设定模块5把来自人员的输入信号传给单片机3计算与执行。传感器模块4将传感器的电压、电流、欧姆信号输入到单片机3内部的模数转换模块33进行模数转换同时对数据进行计算，单片机3并对其他模块控制协调执行。兵分几路微控：

第一路对指针式显示模块1驱动，使步进电机转动带动指针指示在刻度盘上，让人们清楚的、直观的、图像化的读数。

第二路把计算好的数据储存到存储模块，准备于以后的数据读取与採集。

第三路单片机3将处理好的信号提供给远端监控模块8，通过发送模块34传输给远端监控设备，并且接收远端监控设备发送的控制信号。

第四路单片机3会把设定的上限与下限值与现在的工作值作比较结果，和处理远端监控设备的控制信号的结果，输给控制模块35，可对外界的机器或电气进行控制。

本发明公开了一种多功能工业压力表，针对现有技术的两种仪表优点开发而成，将压力传感器信号(可以外接或仪表自含)，利用CPU的强大功能，分割成小单位信号，最高在300角可分割3600微步驱动步进马达，可做高精度仪表(或虑理成磁场角度驱动线圈马达可做成不同等级仪表)。当压力信号正压或负压(汽压，液压)进入压力传感器传感器输出电压，电流，或电阻时可选择不同信号或单独对应的信号输入CPU，CPU运行处理驱动步进马达，指示被测物的力在仪表指针显示，本仪表设有电源模块，CPU，传感器信号处理(或传感器模块)，输出控制模块，设定模块(可外接出缆线)纲路输出信号模块]，本仪表可实现压力测量，高低压报警，自动控制，远距监示，远距控制，纲路监控，无纸记录功能。

本仪表也可实现压力显示模块独立其余模块设在控制盒便利安装及设定，可支持多种的压力传感器，适用于各种工作环境的需求；在光线不足的工作场所能清晰明亮地显示；指针式显示功能，可提供简易、快速、准确、直观、图像化的读数，拥有远程观测的功能；多点控制功能，可作多点设定和控制，控制设备包括警示灯和周边设备；无纸记录功能，拥有数据存储功能，可储存启动之后的各种数据和数据。并且支持读取功能，在外部设备连接到多功能工业压力表的数据输出端，可将存储的数据读取到外部设备；远程监控功能，可持续将最新取得的数据发送到远端的监控设备，远端使用者可直接观测到读数和警示灯工作状态。并且多功能工业压力表可接收远端监控设备发送的控制信号，控制仪表、警示灯及周边设备的工作状态。

上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本发明范围内，进行的各种改进和变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.多功能工业压力表，包括有显示模块(1)、显示驱动部件以及控制部件；其特征在于：所述显示模块(1)包括有指针和表盘，所述控制部件包括有作为主控单元的单片机(3)和传感器模块(4)，所述传感器模块(4)接收传感器传输的信号，并把信号发送给单片机(3)；单片机(3)指令显示驱动部件驱动指针进行转动至表盘相应位置，指示出所述信号的相应数值；所述控制部件还包括有：

存储模块(7)，用以存储多点控制的设定数据和时间、日期及传感器数据；

电源模块(6)，用以提供电源；电源模块(6)分别与单片机(3)、传感器模块(4)、存储模块(7)、周边控制模块(9)、远程监控模块(8)及设定模块(5)电连接；负责电能供给，并保持各模块电源的稳定；

周边控制模块(9)，用以接收单片机的指令，控制相连接的周边设备执行相应的动作。

2.如权利要求1所述的多功能工业压力表，其特征在于：所述控制部件包括有：远程监控模块(8)，用以输出数据到远程监控设备并接收来自远程监控设备的控制信号。

3.如权利要求2所述的多功能工业压力表，其特征在于：所述多功能工业压力表包括有设定模块(5)，作为人机对话的输入端，用以设定多点控制输入。

4.如权利要求3所述的多功能工业压力表，其特征在于：所述多功能工业压力表为一种自发光型仪表，包括表壳、表圈、透明罩、指针、具有刻度或数字标识的表盘、警示灯、表盘衬板、背光灯泡、表头、穿过所述表盘和表盘衬板连接表头和指针的转轴，所述表盘衬板为导光板(10)，在所述导光板(10)上设有孔位，所述背光灯泡位于所述孔位中，所述背光灯泡发出的水平方向的光线通过导光板扩散使整个仪表可视部分亮度增加，表盘上的刻度或数字标识清晰可见；导光板(10)的下方为线路板(14)。

5.如权利要求4所述的多功能工业压力表，其特征在于：所述显示驱动部件为电机驱动模块(2)，所述多功能工业压力表包括有步进电机(11)，位于表壳的内腔中；所述显示模块(1)的指针固定在步进电机(11)的输出轴上；电机驱动模块(2)用以步进电机的驱动和指针转动控制。

6.如权利要求5所述的多功能工业压力表，其特征在于：所述设定模块(5)包括有指示灯(51)和按键(52)，用以设置报警控制数值、上下限数值以及多点控制数值，设定模块(5)将设定的数值发送给单片机(3)；当多功能工业压力表测量的数值与设定的数值一致时，单片机(3)控制相应的机构动作。

7.如权利要求6所述的多功能工业压力表，其特征在于：所述多功能工业压力表包括有用以传输数据的数据传输接口(12)和用以连接外部设备、传感器和电源的连接器(13)，位于表壳的后部。

8.如权利要求7所述的多功能工业压力表，其特征在于：所述单片机(3)包括计时模块(31)、模数转换模块(33)、发送模块(34)、脉冲宽度调制模块(32)及控制模块(35)；计时模块(31)及模数转换模块(33)和传感器模块(4)相连接，控制模数转换模块(33)对传感器信号的取样周期；发送模块(34)和远程监控模块(8)相连接，持续输出数据到远程监控设备并接收来自远程监控设备的控制信号；脉冲宽度调制模块(32)和电机驱动模块(2)相连接，持续输出脉冲宽度调制信号，控制和驱动步进电机；控制模块(35)和计时模块(31)、显示模块(1)、存储模块(7)、周边控制模块(9)及设定模块(5)相连接；控制模块(35)和计时模块(31)及存储模块(7)相连接，作存储模块的存储控制，存储多点控制的设定数据和时间、日期及传感器数据；控制模块(35)和显示模块(1)相连接，控制背光灯泡和警示灯的工作状态；控制模块(35)和周边控制模块(9)相连接，控制周边设备的工作状态；控制模块(35)和设定模块(5)相连接，接收多点控制的设定。

9.如权利要求5至8中任何一项所述多功能工业压力表的控制方法，其特征在于：包括如下步骤；

步骤S0001，多功能工业压力表启用后的初始化设定，初始化设定包括指针式显示归零调整、数据存储的初始化、多点控制的设定、警示灯初始状态的控制、周边设备初始状态的控制、背光灯泡初始状态的控制、远程监控的初始设定；

步骤S0002，将初始化设定后的数据初始值或后续多功能工业压力表运转时取得的数据，存储到存储模块；

步骤S0003，判断外部设备有没有连接上多功能工业压力表的数据输出端，当外部设备连接上，单片机判断和确认后，执行步骤S0004；假如外部设备未连接上，直接执行步骤S0005；

步骤S0004，将存储模块内存储的数据输出到外部设备；

步骤S0005，依据最新的数据，驱动步进电机，控制和移动指针位置，及控制警示灯的工作状态；

步骤S0006，将最新的数据发送到远端的监控设备及控制监控设备的警示灯工作状态，并接收远端监控设备对多功能工业压力表发送的控制信号；

步骤S0007，依据最新的数据，控制周边设备的工作状态；

步骤S0008，判断单片机计时是不是达到传感器信号的取样周期，当计时达到取样周期，执行步骤S0009；假如计时未达到取样周期，直接执行步骤S0010；

步骤S0009，单片机计时已达到传感器信号的取样周期，执行对传感器信号的取样，取样数值经单片机模数转换和程式运算处理后，得到新的数据；

步骤S0010，判断有没有接收到设定模块(5)发送的信号，当单片机判断和确认有接收信号，执行步骤S011；假如没有接收到信号，直接执行步骤S002；

步骤S0011，接收到设定模块(5)发送的信号后，依据信号将多点控制的设定数值经过程式运算处理后，得到多点控制的设定数据。