机车用温湿度复合型变送器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种机车用温湿度复合型变送器，包括连接器、壳体、头部、电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件；壳体两端固定连接器、头部，壳体内腔固定电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件，温敏元件与湿敏元件相互独立地与信号板连接，信号板与电源板通过板级连接器连接；电源板提供供电电路，信号板内集成的电路接收处理温敏元件、湿敏元件的信号，电源板、信号板通过连接器与外界电气连接，壳体内腔通过头部气孔与外界相通。信号板上集成两片运算放大器、零点调节电路、增益调节电路、信号转换电路、温度补偿电路。本实用新型专利技术实现分别检测温度，并且精度高、低温漂、结构紧凑。

【技术实现步骤摘要】
机车用温湿度复合型变送器
本技术涉及温湿度变送器。
技术介绍
温、湿度变送器已广泛应用于医疗卫生、科学实验、工业生产、农业育种育苗等作业环境的温度、湿度的监测与控制，以满足相关环境条件要求，保证生产工艺及产品质量符合有关要求以及实验结果准确可靠。电力机车牵引变流器用温、湿度复合型变送器用以监测机车柜体中的环境湿度、温度，为机车柜体电子器件失效提供环境状态追溯信息。目前多采用板级温、湿度芯片实现对环境中温度与湿度的测量，但这类变送器的芯片安装于印制板上，测温范围及湿度测量范围有限，并且不易于对特殊位置的温度与湿度测量、防尘防湿气等级较弱，由于无外壳及前端抗干扰器件的防护，其抗干扰能力相对较弱。另一类变送器采用分立温度变送器与湿度变送器实现对环境中温度与湿度的测量，这类分立式的温度变送器与湿度变送器占用空间较大，无法满足小型化地设计，成本较高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种机车用温湿度复合型变送器，实现分别检测温度、湿度避免相互干扰，并且实现一体式小型化设计。本技术解决上述问题所采用的技术方案为：机车用温湿度复合型变送器，包括连接器、壳体、头部、电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件；壳体两端固定连接器、头部，壳体内腔固定电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件，温敏元件与湿敏元件相互独立地与信号板连接，信号板与电源板通过板级连接器连接；电源板提供供电电路，信号板内集成的电路接收处理温敏元件、湿敏元件的信号，电源板、信号板通过连接器与外界电气连接，壳体内腔通过头部气孔与外界相通。更好地，所述壳体内设置绝缘支撑套、绝缘支撑柱，电源板、信号板分别固定于绝缘支撑套的上下面，信号板与头部内端面之间由固定在信号板的绝缘支撑柱支撑形成空腔，温敏元件、湿敏元件位于空腔中。优选的固定方式是壳体与连接器、头部采用激光焊接方式固定。更好地，所述电源板上集成有电磁干扰防护电路、直流电压变换电路。更好地，所述信号板上集成两片运算放大器，其中一片运算放大器处理温敏元件输入的温敏信号，另一片运算放大器处理湿敏元件输入的湿敏信号。更好地，所述信号板上还集成有零点调节电路、增益调节电路，所述每片运算放大器均连接有零点调节电路、增益调节电路。更好地，所述信号板上还集成信号转换电路，信号转换电路将温敏信号转换为差分电压信号并输入运算放大器。更好地，所述信号板上还集成温度补偿电路，温度补偿电路中接入的另一温敏元件对湿敏元件输出的电压进行温度补偿并输入运算放大器。与现有技术相比，本技术的优点在于：1、该变送器将温敏元件、湿敏元件等功能器件固定于壳体、连接器、头部围成的腔室内，电源板与信号板的双层设计，减小安装空间，实现占用空间小的一体化设计，结构紧凑，并且防尘防湿气等级较高。2、温敏元件、湿敏元件相互独立的位于壳体腔室内，对温度、湿度进行分别测试，避免由于过高的测试温度而影响湿敏元件的输出；并且两者分别与信号板内的两片运算放大器电气连接，测量精度相对较高。3、设置与运算放大器连接的零点调节电路、增益调节电路，提高运算放大器的精度与高低温下的稳定性。4、设置信号转换电路，提高抗外部干扰信号的能力，使用另一湿敏元件进行温度补偿，降低温漂。附图说明图1是本技术实施例的整体结构示意图。图2是图1的结构爆炸图。图3是本技术实施例的原理框图。图4是本技术实施例的部分电路图。图5是本技术实施例的其中一部分增益调节电路。图6是本技术实施例的另一部分增益调节电路。图7是本技术实施例的温度补偿电路。具体实施方式下面结合附图、实施例对本技术进一步说明。实施例，如图1、图2所示的复合型变送器，包括连接器1、壳体2、头部3、电源板4、板级连接器5、绝缘支撑套6、螺钉7、弹垫8、信号板9、绝缘支柱10、湿敏元件11、温敏元件12。本实施例选用的连接器1为赫斯曼连接器，通过赫斯曼连接器与外部元器件电气连接。壳体2为防尘防湿气性能（IP防护等级）较高的材料制成，壳体2两端分别与连接器1、头部3采用采用激光焊接方式固定，使壳体防护等级满足IP65的要求。头部3带有气孔，以便变送器内外相通，使内部的湿敏元件11、温敏元件12检测外部环境的湿度、温度。壳体2内固定电源板4、信号板9、湿敏元件11、温敏元件12。固定连接方式：壳体2内放置绝缘支撑套6，绝缘支撑套6的下端面设置信号板9，湿敏元件11、温敏元件12固定连接于信号板9并电气连接，信号板9与头部3内端面之间安装绝缘支柱10，以便在信号板9与头部3之间形成容纳湿敏元件11、温敏元件12的腔室，绝缘支柱10通过螺钉7、弹垫8固定于信号板9。绝缘支撑套6的上端面设置电源板4，电源板4位于绝缘支撑套6与连接器1的内端面之间。电源板4与信号板9通过板级连接器5实现电气连接。安装后，电源板4、信号板9由绝缘支撑套6实现上下隔离，湿敏元件11、温敏元件12位于信号板9与头部之间的空腔内，这样结构紧凑，即可以实现小型化设计，有可以通过连接器1、头部3等标准件实现整个变送器的标准化，方便与其它器件连接。本实施例中的温敏元件采用PT100对信息进行转化；湿敏元件采用IP防护等级较高的HIH4602型温湿度敏感元件。本实施例的原理框图如图3所示，电源板4内集成有电磁干扰防护电路(EMC电路)、直流电压变换电路（DC-DC电路）。EMC防护电路很大程度上提升了整个硬件电路的抗干扰能力，使产品满足电磁兼容要求。DC-DC电路将较高的供电电压转换为多种值得电压为后端电路进行供电。信号板9内集成运算放大器、零点调节电路、增益调节电路、信号转换电路、温度补偿电路。运算放大器实现对转换后的温敏信号及湿敏信号进行放大与信号处理，实现信号输出，本实施例中的运算放大器选用两片INA128运算放大器，即图4中的器件N4、N5，其中一片对转换后的温敏信号进行放大与处理，另一片对湿敏信号进行发达与处理。零点调节电路如图4所示，通过电阻器或调节电阻是调整失调电压、抑制零点漂移，提高变送器输出性能。增益调节电路如图5、图6所示，通过电阻器或调节电阻提高变送器的精度与高低温下的可靠性。信号转换电路如图4所示，通过构建单臂惠斯顿电桥，将温度敏感元件（PT100）的电阻信号（温敏信号）转换为微弱的差分电压信号；并且差分输出端增加电容，起到抗外部干扰信号的能力。温度补偿电路如图7所示，由于湿敏元件（HIH4602）输出电压为负温度系数输出，在电路中接入另一温敏元件（HIH4602中的PT1000），利用HIH-4602中PT1000的正温度系数输出，再通过使用低温漂精密电阻，对湿敏元件输出电压进行温度补偿，抵消温度的影响，达到抑制零点漂移的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
机车用温湿度复合型变送器，其特征在于：所述变送器包括连接器、壳体、头部、电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件；壳体两端固定连接器、头部， 壳体内腔固定电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件，温敏元件与湿敏元件相互独立地与信号板连接，信号板与电源板通过板级连接器连接；电源板提供供电电路，信号板内集成的电路接收处理温敏元件、湿敏元件的信号，电源板、信号板通过连接器与外界电气连接，壳体内腔通过头部气孔与外界相通。

【技术特征摘要】
1.机车用温湿度复合型变送器，其特征在于：所述变送器包括连接器、壳体、头部、电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件；壳体两端固定连接器、头部，壳体内腔固定电源板、信号板、温敏元件、湿敏元件，温敏元件与湿敏元件相互独立地与信号板连接，信号板与电源板通过板级连接器连接；电源板提供供电电路，信号板内集成的电路接收处理温敏元件、湿敏元件的信号，电源板、信号板通过连接器与外界电气连接，壳体内腔通过头部气孔与外界相通。2.根据权利要求1所述的机车用温湿度复合型变送器，其特征在于：所述壳体内设置绝缘支撑套、绝缘支撑柱，电源板、信号板分别固定于绝缘支撑套的上下面，信号板与头部内端面之间由固定在信号板的绝缘支撑柱支撑形成空腔，温敏元件、湿敏元件位于空腔中。3.根据权利要求1所述的机车用温湿度复合型变送器，其特征在于：所述壳体与连接器、头部采用激光焊接方式固定。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚福龙，夏状东，张林伟，陈竹健，
申请(专利权)人：宁波中车时代传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33