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采用霍爾開關(guān)進(jìn)行磁翻板液位計進(jìn)行信號變送的設(shè)計方案
磁翻板液位計、浮球液位計等這些常見的液位測量儀表，其提供4-20mA遠(yuǎn)傳信號的部件，當(dāng)前絕大都數(shù)的廠家都采用的是干簧管元器件進(jìn)行信號的傳輸，其生產(chǎn)技術(shù)和工藝也相當(dāng)成熟，比如安量儀表一直就采用的干簧管進(jìn)行此類液位計信號傳輸部件的組裝與生產(chǎn)，由于是采購的俄羅斯的進(jìn)品元件，所生產(chǎn)與銷售的磁翻板液位計和浮球液位變送器的品質(zhì)一直都非常穩(wěn)定。但是相比較于其他類型的液位測量儀表，采用干簧管進(jìn)行信號傳輸?shù)淖兯推魅耘f存在著很大的提升空間。本文向大家介紹一種行使開關(guān)式霍爾元件作為敏感元件設(shè)計的液位傳感器，建議有條件的單位可以加以推廣，采用此元件生產(chǎn)的液位儀表的好處在于，液位變送信號的穩(wěn)定性與度都得到了很大的提升。該設(shè)計的產(chǎn)品還可行使ANSYS軟件對磁性浮子進(jìn)行了磁場仿真計較，通過分析可根據(jù)測量精度確定所需永磁體大小，簡化工藝流程，縮減了工作量。該傳感器可根據(jù)需要輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號4、20 m A或數(shù)字通訊RS-485，并可配備LED現(xiàn)場指示器，實(shí)驗(yàn)表明:該傳感用具有有效距離大、不易受干擾、響應(yīng)速度快、可靠性高等特點(diǎn)。
0引言
常見的遠(yuǎn)傳液位傳感器是行使磁鐵驅(qū)動干簧管吸合改變同路中的阻抗實(shí)現(xiàn)液位測量的，但是這種原理有很多缺點(diǎn)。由于干簧管的觸點(diǎn)相當(dāng)小而精致，所以難以承受高壓或大電流。電流過大時，會因過熱失去彈性，接觸點(diǎn)極易產(chǎn)生抖動，并且接點(diǎn)接觸電阻大等等。
本文設(shè)計的液位傳感器行使陣列式霍爾開關(guān)作為敏感元件感受液位變化，與磁翻板液位計配合可真止實(shí)現(xiàn)液位現(xiàn)場顯示和遠(yuǎn)傳。磁翻板液位計是將與磁鐵組成為一體的浮球置于非磁性的金屬管中，浮球隨養(yǎng)管中的液位上升或下降，管外裝有指示單元，指示單元為一系列止而為白色，背而為紅色的磁性翻板組成。翻板受磁性浮球挪動的吸引而翻轉(zhuǎn)1800，通過顏色的變化來指示液體的液位。指示單元還可以做成LED光柱顯示而板，同樣通過LED光柱顏色變化指示液位，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為液綠汽紅[3 ]。該液位計除了木地顯示功能外，還可以配備遠(yuǎn)傳液位傳感器，將液位信號轉(zhuǎn)換成4一20 m A電流輸出或者數(shù)字通訊RS-485輸出，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測和}控制。該系列產(chǎn)品特別適合高溫高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕性條件下液位的檢測。
1傳感器工作原理
圖1 傳感器布局表示圖
2傳感器設(shè)計方案
2.1電路設(shè)計
圖2 傳感器電路原理框圖
2.2磁場計較
磁翻板液位計在工程上通常用于鍋爐等大型裝備液位的測量，因此該液位計長度長，重量大，如若被測裝備里面存在較大壓力，相應(yīng)地需要將液位計的壁厚增加，勢必會導(dǎo)致液位計重量加大，在傳感器調(diào)試階段，需要將浮子里面的磁鐵和霍爾開關(guān)相匹配，為了避免虛假液位和保證測量的度，必須保證任一時候*多只有2個霍爾開關(guān)處于開啟狀況。若僅行使試驗(yàn)手段反復(fù)測試磁鐵和霍爾開關(guān)的匹配度，需要多次拆裝液位計，因此需要在設(shè)計階段準(zhǔn)確計較出霍爾開關(guān)周圍的磁通密度，進(jìn)而減少工作量[5,6]
圖3 霍爾開關(guān)與磁鐵位置圖
圖4 磁鐵與空氣層節(jié)點(diǎn)磁通密度云圖
圖5 35mm空氣層節(jié)點(diǎn)磁通密度趨勢
磁鐵大小確定后，根據(jù)阿基米德定律計較出浮子的高度，保證磁鐵的中心位置與水而處于同一位置，可根據(jù)式(1)計較得到磁鐵在浮子內(nèi)的安裝位置
4結(jié)束語
磁性浮子式液位傳感器行使霍爾開關(guān)替代了干簧管，提升了傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，更適合應(yīng)用于惡劣環(huán)境條件下。在布局設(shè)計中，行使ANSYS仿真軟件等輔助手段較準(zhǔn)確地計
算出磁性浮子的磁場分布，根據(jù)測量度、霍爾開關(guān)的磁場強(qiáng)度閡值、霍爾開關(guān)到浮子的距離等己知條件計較出浮子內(nèi)磁鐵的大小，簡化了工藝流程，減少了工作量。在程序設(shè)計時，
同一時候僅使一只霍爾開關(guān)處于工作狀況，降低了功耗，避免了虛假液位。