具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，图1为本发明实施例的主视结构示意图；图2为本发明图1中A-A剖面结构示意图；图3为本发明图2中机芯的立体结构示意图；图4为本发明中角度感应器的内部电路原理图；图5为本发明中角度感应器输出电压和磁场的角度关系图。

本发明实施例提供了一种通过测量角度反馈压力信号的压力传感表，包括：表盘1、指针盘2，以及中心轴3，所述表盘1安装在接头主体101上端固定的机芯102上，指针盘2安装于中心轴3上，其中指针盘2上还连接有贯穿至表盘1正面的指针，即在表盘1上留有指针可偏转通过的弧形槽；所述接头主体101底端开孔、内部中空且侧壁连接有弹簧管103，弹簧管103末端通过封口104密封；所述封口104顺序连接有固定连接臂105、连杆106、U形连接臂107，且U形连接臂107上固定有齿轮传动臂108，所述齿轮传动臂108可转动地安装在机芯102中；所述机芯102内部设置所述的中心轴3，其上同轴安装有齿轮109，所述齿轮109与齿轮传动臂108上的齿形相配合；所述中心轴3上设置有游丝110，游丝110的内圈固定在中心轴3上，外圈固定在机芯102上；

所述指针盘2上安装有与中心轴3同轴的环形磁体4，所述表盘1背面正对于环形磁体4的位置安装有角度感应器5。其中，环形磁体4使用铷磁铁N35H，外径7MM，内径2MM，厚度1MM，径向充磁。角度感应器5采用定制各向异性磁阻(AMR)传感器，SOP8外观封装。安装时使磁铁中心与芯片中心对齐，相距1.5-3MM。(AMR)传感器内部电路原理图如图4所示：原理为，芯片内部集成的两对AMR惠斯通电桥会随着外加磁场的方向变化，输出两路正余弦模拟电压信号，信号经过模拟前端电路的放大和滤波后，被送入数模转换器(ADC)，被放大并经数字化的正余弦信号最终进入数字信号处理器(DSP)按照EEPROM的参数进行补偿，校准和求解角度的运算。

如图5所示，AMR感应器输出电压和磁场的角度关系曲线图，此曲线出厂已经固化在EEPROM中，有线性段和非线性段，在非线性段比例曲线变得极度平坦或者陡峭，会对运算输出的角度产生较大的误差，为了弥补这种误差，采用两个角度相差90度的电桥互为补充，根据两个电桥输出的电压，可以先大致判断磁场相对两个电桥的磁场角度，再根据所处角度位于曲线的位置，根据两者权重计算出最终的角度，于以保证在任何角度下都有极高的角度分辨率精度，此为绝对角度求解过程。

在整机装配过程中，因为零件结构及加工装配误差，会导致磁铁的磁场的中心位置与AMR传感器的中心产生轻微偏移，此偏移会导致测量角度的误差。理论状态下，若磁铁磁力线中心与传感器中心对齐，两个电桥输出的电压相位角度相差90度。实际情况中若两者的中心未对齐，则输出电压相位角度不为90度。为了弥补此误差，组装完毕以后有校准过程，在某角度下采集一组数据，通过曲线计算得到绝对角度θ1和两电桥相位差η1，磁铁旋转到另外一个角度，再采集一组数据，通过曲线计算的到绝对角度θ2和两电桥相位差η2，根据绝对角度θ1和θ2的角度差Δθ1和相位差Δη2及两个角度下的电桥绝对值输出，可以计算出两者的圆心差角度及差值距离，此参数标定后存储于EEPROM，芯片加电运行后会读取此参数，以修正绝对角度计算过程，此为补偿运算过程。

在仪表组装过程中，磁铁是随意安装的，也就是每个仪表的磁铁磁力线绝对角度在同样压力下是随机的。在仪表组装完成以后，需要建立起绝对角度和压力及输出电压的相对关系。建立过程如下，假设在标定两个点，假设第一点压力为0，假设第二点压力为满程，假设第一压力点输出电压为0.5V，假设满程电压为4.5V。首先在0压力下采集得到绝对角度1，再在满程压力下采集得到绝对角度2，然后将绝对角度1，绝对角度2，零点电压0.5和满程电压4.5写入EEPROM。此后芯片运行时实时采集求解补偿运算出实时的绝对角度0后，实时输出Vout＝0.5+(绝对角度0-绝对角度1)*(4.5-0.5)/(绝对角度2-绝对角度1)。同时芯片内置有低电压钳位值Vmin和高电压钳位值Vmax，和电平翻转点DP，以保证在绝对角度0小于绝对角度1或者大于绝对角度2时，输出电压钳位在某个电压，以免出现错误的输出电压。此为校准输出过程。

计算得到的输出数据经过数模转换器(DAC)做最后的模拟电压输出。其中，芯片内部的EEPROM可以通过OWI或者SPI总线通讯，可以修改DAC的输出电压与旋转角度的比例关系数据、DAC输出电压的上下限、初始压力零位的磁场角度、多个旋转角度及对应输出电压的校准信息以及其他内部参数，EEPROM在产品组装完毕后进行测试校准。输出的模拟电压可以根据产品需要利用后级电路输出不同量程的模拟电压、模拟电流信号，或者利用MCU通过OWI或者SPI总线直接读取角度的数据并转换为现场数字逻辑链路(485、HART)等进行传输。

该压力传感表具体使用过程中：接头主体101接入压力，如气压力，当感应到压力变化时，弹簧管产生形变并通过固定连接臂、连杆、U形连接臂、齿轮传动臂、齿轮带动中心轴旋转，从而带动环形磁体旋转，角度传感器检测到环形磁体上的磁场变化后会产生相应的电信号，该信号的变化与指针旋转的角度一致，从而不需要现场观察压力表指针，在远程即可知道现场准确的压力值，集成度高。

为了实现角度感应器的安装固定，本实施例中，可选地，所述表盘1背面贴合安装有用于安装角度感应器5的PCB板。

进一步地，所述压力传感表的所有电子元器件通过贴片封装工艺贴在PCB板上。

又进一步地，所述PCB板安装于表盘1下且受力于接头主体101上，增强了PCB板的稳定性。

再进一步地，所述PCB板上设置有信号处理电路，用以将通过角度感应器5感应到的环形磁体4的转动角度信号转换成电信号。

为了更好的安装环形磁体4，本实施例中，可选地，所述指针盘2靠近表盘1的端面上具有用于安装环形磁体4的沉台。

为了避免漏焊，本实施例中，可选地，所述弹簧管103采用不锈钢制成的弯管结构，所述接头主体101和封口104采用铜制成的空腔结构。

为了保证生产指针的一致性，本实施例中，可选地，所述的指针盘2与指针为注塑结构，并通过组合模一体成型。

为了避免漏焊，本实施例中，可选地，所述弹簧管103与接头主体101、以及弹簧管103与封口104通过银钎焊无缝连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。