阅读说明：本技术 一种压力传感器装置及控制方法 (Pressure sensor device and control method ) 是由 孙运中 孙辰龙 李荣玖 靳良真 潘晓 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压力传感器装置及控制方法,装置包括基座、第一压力传感器、第二压力传感器、动力机构、连通轴和主控单元,基座上设置有第一检测通道、第二检测通道、连通通道和介质进入通道,第一压力传感器设在第一检测通道内,第二压力传感器设在第二检测通道内,连通轴设在连通通道内。初始状态下第一压力传感器投入使用,第一检测通道、连通通道和介质进入通道连通,第一压力传感器采集介质压力值不正常时,主控单元启动第二压力传感器,控制动力机构动作去作用连通轴移动,使第二检测通道、连通通道和介质进入通道连通,实现不停机自动切换压力传感器。可见,本发明保证了应用本发明设备比如柴油机运行的可靠性。(The invention discloses a pressure sensor device and a control method, the device comprises a base, a first pressure sensor, a second pressure sensor, a power mechanism, a communicating shaft and a main control unit, wherein the base is provided with a first detection channel, a second detection channel, a communicating channel and a medium inlet channel, the first pressure sensor is arranged in the first detection channel, the second pressure sensor is arranged in the second detection channel, and the communicating shaft is arranged in the communicating channel. The first pressure sensor is put into use in an initial state, the first detection channel, the communication channel and the medium inlet channel are communicated, when the first pressure sensor collects a medium pressure value, the main control unit starts the second pressure sensor, and controls the power mechanism to act to move the communication shaft, so that the second detection channel, the communication channel and the medium inlet channel are communicated, and the automatic switching of the pressure sensor without stopping is realized. It can be seen that the present invention ensures the reliability of operation of devices such as diesel engines in which the present invention is applied.)

一种压力传感器装置及控制方法

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器装置及控制方法。

背景技术

现有的船用柴油机安装有各种压力传感器，用来监测柴油机的各项压力值，保证柴油机的各项压力都在要求的范围内，从而保证柴油机的可靠运行。介质的压力值出现问题的时候，柴油机会发出报警信号，提示船上人员检查柴油机，如果压力值过低或者消失，在不加外部控制的情况下，柴油机将会报警停机。

但是,现有的压力传感器均不具备不停机自动切换的功能。以机油压力传感器为例：船舶在运行的过程中，机油压力传感器一旦损坏不能发出机油压力信号时，在不加外部控制的时候，船舶将会停机，船舶在海上停机后很容易出现倾覆的危险，造成无可挽回的损失。即使进行外部控制，保证柴油机不停机，油道内的机油压力较高，压力传感器无法在高压油的条件下更换。

在无法获取柴油机各状态信息时，对柴油机和船舶的运行都存在风险。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种压力传感器装置及控制方法，能够在不停机的情况下自动切换压力传感器，从而保证了使用本装置的柴油机等设备的运行安全性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种压力传感器装置，包括基座，及设在所述基座上的第一压力传感器和第二压力传感器，所述基座上设置有第一检测通道、第二检测通道、连通通道和介质进入通道；所述第一检测通道内设置所述第一压力传感器的检测端；所述第二检测通道内设置所述第二压力传感器的检测端；所述连通通道内设置有连通轴，且所述连通通道的长度大于所述连通轴的长度；所述基座上还设置有动力机构，所述动力机构作用所述连通轴在所述连通通道内移动，以连通所述第一检测通道和所述介质进入通道或连通所述第二检测通道和所述介质进入通道，且所述连通轴和所述连通通道内壁之间设置有密封结构，所述密封结构隔离密封所述第一检测通道和所述第二检测通道；所述装置还包括主控单元，所述主控单元分别与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述动力机构电连接，所述主控单元根据所述第一压力传感器传输介质压力对应的电信号，控制所述动力机构和所述第二压力传感器工作。

优选方式为，所述连通轴和所述连通通道内壁之间设置有限位结构，所述限位结构限位所述连通轴。

优选方式为，所述连通轴和所述基座之间设置有定位结构，所述定位结构定位所述连通轴位置。

优选方式为，所述动力机构包括设在所述连通轴一端的电磁线圈，所述电磁线圈与所述主控单元电连接，所述主控单元给所述电磁线圈通电，所述电磁线圈通电产生磁场形成电磁铁，该电磁铁作用所述连通轴移动；且所述连通轴靠近所述电磁线圈侧套设有第一回位弹簧。

优选方式为，所述限位结构包括设在所述连通轴上的限位凸台，及设在所述连通通道内壁上的限位槽，在所述连通轴延伸方向上所述限位槽的宽度大于所述限位凸台的宽度，且所述限位凸台设在所述第一检测通道和所述第二检测通道之间。

优选方式为，所述限位凸台的顶端和底端边缘均设置为45°的限位斜面，所述限位槽的槽口设置有与所述限位斜面相配合的限位配合斜面。

优选方式为，所述密封结构为通过硫化工艺设在所述限位斜面和所述限位配合斜面上的密封橡胶层。

优选方式为，所述第一检测通道和所述第二检测通道上下并排设置，所述连通通道的延伸方向与所述第一检测通道的延伸方向垂直设置；所述密封结构还包括设在所述第一检测通道和所述第二检测通道两侧的密封槽，及设在所述密封槽内的密封圈。

优选方式为，所述连通轴上设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽用于与所述第一检测通道连通，所述第二凹槽用于与所述第二检测通道连通，且所述第一凹槽和所述第二凹槽分设在所述限位凸台两侧。

优选方式为，所述定位结构包括设在所述连通轴上的定位槽、设在所述基座上的定位通道、及依次贯穿所述定位通道和所述定位槽的定位销，且所述定位销上套设有第二回位弹簧，所述第二回位弹簧设在所述定位通道内。

一种上述的压力传感器装置的控制方法，定义所述压力传感器装置初始状态下使用所述第一压力传感器，

所述控制方法，包括以下步骤：

S1、获取所述第一压力传感器采集的介质压力值；

S2、判断介质压力值是否在预设定范围内；

S3、如果否，则生成对应的控制信号；

S4、根据控制信号控制所述动力机构动作去作用所述连通轴移动，控制所述第二压力传感器通电工作。

优选方式为，所述S3包括以下步骤：

S30、如果否，启动计时，判断计时时间是否为预设定时间；

S31、如果计时时间不是预设定时间，执行S1至S3；

S32、如果计时时间为预设定时间，则生成对应的控制信号。

优选方式为，还包括以下步骤：

S5、获取所述第二压力传感器采集的介质压力值；

S6、判断介质压力值是否在预设定范围内；

S7、如果否，则生成对应的报警信号；

S8、根据报警信号发出报警。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的压力传感器装置及控制方法，装置包括基座、第一压力传感器、第二压力传感器、动力机构、连通轴和主控单元，基座上设置有第一检测通道、第二检测通道、连通通道和介质进入通道，第一压力传感器设在第一检测通道内，第二压力传感器设在第二检测通道内，连通轴设在连通通道内。初始状态下，第一检测通道、连通通道和介质进入通道连通，定义第一压力传感器投入使用，第一压力传感器采集介质压力值，当介质压力值未在预设定范围时，表明第一压力传感器出现故障，此时主控单元控制第二压力传感器投入使用，控制动力机构动作去作用连通轴移动，使第二检测通道、连通通道和介质进入通道连通，实现不停机的条件下完成压力传感器的切换。可见，本发明在压力传感器出现故障时，可实现不停机切换，保证了应用本发明的设备，比如柴油机的运行安全性。

由于连通轴和连通通道内壁之间设置有限位结构，该限位结构限位连通轴，使连通轴的移动可靠。

由于连通轴和基座之间设置有定位结构，定位结构定位连通轴位置，定位结构使连通轴移动后，位置固定不变。

由于限位结构包括设在连通轴上的限位凸台，及设在连通通道内壁上的限位槽，在连通轴延伸方向上限位槽的宽度大于限位凸台的宽度，且限位凸台设在第一检测通道和第二检测通道之间，使连通轴的移动，能够可靠的切换介质流通通道。

由于限位凸台的顶端和底端边缘均设置为45°的限位斜面，限位槽的槽口设置有与限位斜面相配合的限位配合斜面，结构简单，实现可靠限位。

由于密封结构为通过硫化工艺设在限位斜面和限位配合斜面上的密封橡胶层，可靠密封隔离第一检测通道和第二检测通道。

由于第一检测通道和第二检测通道上下并排设置，连通通道的延伸方向与第一检测通道的延伸方向垂直设置；密封结构还包括设在第一检测通道和第二检测通道两侧的密封槽，及设在密封槽内的密封圈，可靠密封隔离介质流通通道。

由于定位结构包括设在连通轴上的定位槽、设在基座上的定位通道、及依次贯穿定位通道和定位槽的定位销，且定位销上套设有第二回位弹簧，第二回位弹簧设在定位通道内，保证电磁线圈失电后连通轴不会随意移动，便于第一压力传感器的更换。

综上所述，本发明的压力传感器装置及控制方法，解决了现有技术中压力传感器故障、停机更换、维修等所引起的安全隐患，而本发明通过设置两个压力传感器、可完成自动切换两个压力传感器的连通轴、动力机构等，使应用本发明的柴油机等设备，既可获取所需压力值，又可在不停机的条件下，自动切换压力传感器，保证可靠安全的运行。

附图说明

图1是发明的中压力传感器装置初始状态的剖面图；

图2本发明中压力传感器装置自动切换后的剖面图；

图3是本发明中压力传感器装置另一角度的剖面图；

图4是图1中A处局部放大示意图；

图5是本发明的流程示意图；

图中：1-基座，10-介质进入通道，11-第一检测通道，12-第二检测通道，13-密封槽,14-限位配合斜面，15-连通通道，150-限位槽，2-第一压力传感器，3-第二压力传感器，4-连通轴，40-第一凹槽，41-第二凹槽，42-限位凸台，420-限位斜面，44-定位槽，5-电磁线圈，60-第一回位弹簧，62-第二回位弹簧，70-第一密封圈，72-第二密封圈，8-定位销。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一:

如图1至图4所示，一种压力传感器装置，包括基座1，及设在基座1上的第一压力传感器2和第二压力传感器3，基座1上设置有第一检测通道11、第二检测通道12、连通通道15和介质进入通道10；第一检测通道11内设置第一压力传感器2的检测端；第二检测通道12内设置第二压力传感器3的检测端；连通通道15内设置有连通轴4，且连通通道15的长度大于连通轴4的长度；基座1上还设置有动力机构，动力机构作用连通轴4在连通通道15内移动，以连通第一检测通道11和介质进入通道10或连通第二检测通道12和介质进入通道10，且连通轴4和连通通道15内壁之间设置有密封结构，密封结构隔离密封第一检测通道11和第二检测通道12；装置还包括主控单元，主控单元分别与第一压力传感器2、第二压力传感器3和动力机构电连接，主控单元根据第一压力传感器2传输介质压力对应的电信号，控制动力机构和第二压力传感器3工作。当本发明应用于柴油机时，主控单元可为但不限于柴油机的电控单元，主控单元也可单独设置的单片机。

本发明初始状态下，第一检测通道11、连通通道15和介质进入通道10连通，电控单元给第一压力传感器2通电，使其投入使用，此时第二压力传感器3处于断电状态。第一压力传感器2采集介质压力值，并将介质压力值转换成对应电信号传输给电控单元，电控单元将介质压力值与预设定范围进行比较，当介质压力值未在预设定范围时，表明介质压力值不准确，第一压力传感器2有可能出现故障，如不及时处理会引起所应用设备故障，此时主控单元给第二压力传感器3通电使其投入使用，同时给第一压力传感器2断电，主控单元还控制动力机构动作去作用连通轴4移动，连通轴4移动后使第二检测通道12、连通通道15和介质进入通道10连通，即使第一检测通道11、连通通道15和介质进入通道10断开，令介质被第二压力传感器3检测到，以获取介质压力值供所应用设备使用，保证设备正常运行。可见，本发明在压力传感器出现故障时，可不停机自动切换，保证了本发明所应用的设备比如柴油机可靠安全的运行，避免发生停机切换压力传感器所引发的安全隐患。

为了防止误判断，可设置计时单元或利用电控单元内置的计时功能，在预设定时间段内，第一压力传感器2采集的介质压力值，持续不在预设定范围内时，再进行压力传感器自动切换，进一步提高了本发明的可靠性。

本发明还可设置有报警单元，当第二压力传感器3投入使用后，其采集的介质压力值仍旧不在预设定范围内时，电控单元启动报警单元去报警，表明不是本发明出现故障，可能是主油道等出现故障。其中报警单元可为但不限于声光报警单元。

如图1至图3所示，动力机构包括设在连通轴4一端的电磁线圈5，电磁线圈5与主控单元电连接，主控单元给电磁线圈5通电，电磁线圈5通电产生磁场形成电磁铁，该电磁铁作用连通轴4移动；且连通轴4靠近电磁线圈5侧套设有第一回位弹簧60，在初始状态下，第一压力传感器2处于使用状态时，第一回位弹簧60处于拉伸状态，其作用连通轴4的顶端与连通通道15顶端贴紧，以实现密封。当主控单元判断出第一压力传感器2可能出现故障时，其给电磁线圈5通电，电磁线圈5形成的电磁铁克服第一回位弹簧60的拉力，推动连通轴4在连通通道15内移动(本例中是向下移动)，最终连通轴4的底端与连通通道15底端面贴紧，以实现密封。当然，动力机构不限上面所列举的，只要能够推动连通轴4移动即可。

如图1至图4所示，连通轴4和连通通道15内壁之间设置有限位结构，限位结构用于限位连通轴4，采用限位结构可使连通轴4的移动可控，即按照设计去切换介质流通通路。本例中限位结构包括设在连通轴4上的限位凸台42，及设在连通通道15内壁上的限位槽150，在连通轴4延伸方向上限位槽150的宽度大于限位凸台42的宽度，此宽度差可确定连通轴4的位移量，且限位凸台42设在第一检测通道11和第二检测通道12之间，使连通轴4的移动仅用于切换介质流通通道；一种优选方案，限位凸台42的顶端和底端边缘均设置为45°的限位斜面420，限位槽150的槽口设置有与限位斜面420相配合的限位配合斜面14。

如图1至图4所示，本例中第一检测通道11和第二检测通道12上下并排设置，连通通道15的延伸方向与第一检测通道11的延伸方向垂直设置，介质进入通道10与第一检测通道11平行设置，且位于第一检测通道11和第二检测通道12之间。连通轴4上设置有第一凹槽40和第二凹槽41，第一凹槽40用于与第一检测通道11连通，第二凹槽41用于与第二检测通道12连通，且第一凹槽40和第二凹槽41分设在限位凸台42两侧。

如图1至图4所示，密封结构为通过硫化工艺设在限位斜面420和限位配合斜面14上的密封橡胶层。密封结构还包括设在第一检测通道11和第二检测通道12两侧的密封槽13，及设在密封槽13内的密封圈。

如图3所示，连通轴4和基座1之间设置有定位结构，定位结构用于定位连通轴4位置。定位结构包括设在连通轴4上的定位槽44、设在基座1上的定位通道、及依次贯穿定位通道和定位槽44的定位销8，且定位销8上套设有第二回位弹簧62，第二回位弹簧62设在定位通道内。当第二压力传感器3投入使用时，连通轴4在电磁线圈5作用下移，电磁线圈5断电后，定位销8抵在连通轴4上，使连通轴4不会回到原来的位置，确保第二检测通道12、连通通道15和介质进入通道10连通通，介质流到第二检测通道12内被第二压力传感器3检测压力。

如图1至图4所示，本例的压力传感器装置工作过程如下：

初始状态，连通轴4的底端预留有间隙，连通轴4的顶端抵在连通通道15顶端，第一检测通道11、第一凹槽40与连通通道15内壁之间、及介质进入通道10形成一条介质流通通路。此时限位凸台42顶端的45°的限位斜面420与限位槽150槽口上方的限位配合斜面14相贴合，而设在上述斜面上的密封橡胶层和位于下面密封槽13内的密封圈(为了清楚描述，定义此密封圈为第二密封圈72)，使介质流通通道为密封通道，介质不会流向第二检测通道12以及连通通道15其他位置，保证了装置的清洁度。

当电磁线圈5推动连通轴4向下移动，停止后第二检测通道12、第二凹槽41与连通通道15内壁之间、及介质进入通道10形成一条介质流通通路。限位凸台42底端的45°的限位斜面420与限位槽150槽口下方的限位配合斜面14相贴合，而设在上述斜面上的密封橡胶层和位于上面密封槽13内的密封圈(为了清楚描述，定义此密封圈为第一密封圈70)，使介质流通通道为密封通道，介质不会流向第一检测通道11以及连通通道15其他位置。同时，连通轴4被定位销8定位，在定位结构和限位结构的作用下，电磁线圈5断电后，连通轴4不会随意移动。

实施例二:

如图5所示，一种压力传感器装置的控制方法，压力传感器装置为实施例一中所述的压力传感器装置，压力传感器装置初始状态下，第一压力传感器投入使用，第二压力传感器未使用，当然也可初始状态下，第二压力传感器投入使用，包括以下步骤：

步骤S1、获取第一压力传感器采集的介质压力值；

步骤S2、判断介质压力值是否在预设定范围内，预设定范围为预先标定的量，不在预设定范围的情况包括介质压力值过低或者没有采集到的情况；

步骤S3、如果否(介质压力值不在预设定范围内)，则生成对应的控制信号；如果介质压力值在预设定范围内，表明第一压力传感器出现故障，需要执行自动切换；

步骤S4、根据控制信号控制动力机构动作去作用连通轴移动，控制第二压力传感器通电工作。

本发明的压力传感器装置应用于柴油机时，当柴油机正常运行时，压力传感器装置采集各介质压力值给柴油机的电控单元，以供柴油机正常运行。当第一压力传感器出现故障时，不能够为柴油机提供准确的介质压力值，电控单元通过判断出第一压力传感器采集的介质压力值不在预设定范围时，电控单元控制动力单元动作，作用连通轴在连通通道内移动，使供第二压力传感器检测介质压力的介质流通通道导通，同时电控单元给第二压力传感器通电，使第二压力传感器去采集介质压力值，为柴油机服务；还将第一压力传感器断电，保证可靠完成自动切换。可见，本发明的控制方法，能够在柴油机不停机的情况下，控制压力传感器装置自动完成切换，保证了柴油机可靠安全的运行，并且本发明的控制方法，操作简单、成本低并易实现。

其中，步骤S3包括以下步骤：

步骤S30、如果否(介质压力值不在预设定范围内)，启动计时，判断计时时间是否为预设定时间；本例中压力传感器装置可设置计时单元或者利用电控单元内置计时功能；

步骤S31、如果计时时间不是预设定时间，执行S1至S3，以便多次获取第一压力传感器采集的介质压力值，通过多次判断，避免其他因素引起介质压力值不正常引起的误判断情况发生；

步骤S32、如果计时时间为预设定时间，表明第一压力传感器在一段时间内所采集的介质压力值均不正常，需要切换压力传感器，则生成对应的控制信号。

通过上述步骤，避免了误判断的情况发生，提高了压力传感器装置运行的可靠性，也提高了本控制方法的准确性。

本发明的控制方法，还包括以下步骤：

步骤S5、获取第二压力传感器采集的介质压力值；

步骤S6、判断介质压力值是否在预设定范围内；

步骤S7、如果否(介质压力值不在预设定范围内)，则生成对应的报警信号；如果介质压力值在预设定范围内，表明第一压力传感器确实出现了故障；

步骤S8、根据报警信号发出报警。

通过上述步骤，来验证完成压力传感器切换后，第二压力传感器采集的介质压力值是否正常，如果不正常表明不是压力传感器装置的故障，可能主油道出现了故障，发出报警去提醒用户。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优势：

1.不停机自动切换压力传感器装置可被广泛应用；

2.应用于柴油机时，柴油机在运行时，内部介质都有一定的压力，部分介质的压力和温度较高，如果在柴油机运行的过程中更换压力传感器，柴油机内部介质喷溅，弄脏现场甚至给更换人员带来伤害，所以不停机自动切换压力传感器功能是很有必要的；

3.柴油机正常运行时，介质压力低会发出报警，单凭这一项报警，无法判断是压力传感器故障还是其它部件的故障，通过本发明可轻松的将因压力传感器故障导致的压力报警和因其它原因导致的压力报警分开，方便快捷。

本发明中所涉及的第一、第二仅为区别，没有实质顺序意义。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种压力传感器装置的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。