霍爾開關(guān)磁翻板液位計(jì)變送相關(guān)方案
發(fā)布時(shí)間：2021-10-21 23:25:28
磁翻板液位計(jì)、浮球液位計(jì)等常用液位測(cè)量?jī)x表提供4-20mA遠(yuǎn)傳信號(hào)元件。例如，江蘇麥倫儀表使用的干簧管已用于此類液位計(jì)信號(hào)傳輸部件的組裝和生產(chǎn)，由于從俄羅斯購(gòu)買了進(jìn)口部件，生產(chǎn)和銷售的磁翻板液位計(jì)和浮球液位變送器的質(zhì)量一直非常穩(wěn)定。
然而，與其他類型的液位測(cè)量?jī)x表相比，采用簧管進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)淖兯推魅杂泻艽蟮母倪M(jìn)空間。介紹了一種以開關(guān)霍爾元件為敏感元件設(shè)計(jì)的液位傳感器。有人建議，有條件的單位可以促進(jìn)它。該元件生產(chǎn)的液位儀的優(yōu)點(diǎn)是大大提高了液位傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品還可以利用ANSYS軟件對(duì)磁浮子的磁場(chǎng)進(jìn)行模擬。
通過分析，可以根據(jù)測(cè)量精度確定所需永磁體的尺寸，簡(jiǎn)化工藝流程，減少工作量。傳感器可根據(jù)需要輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)4、20mA或數(shù)字通信RS-485，并可配備LED現(xiàn)場(chǎng)指示燈。實(shí)驗(yàn)表明，該傳感器具有有效距離大、不易受干擾、響應(yīng)速度快、可靠性高等特點(diǎn)。
常用的遠(yuǎn)程液位傳感器在同一電路中采用磁鐵驅(qū)動(dòng)簧片改變阻抗來測(cè)量液位，但該原理存在諸多缺點(diǎn)。由于干簧片的觸點(diǎn)和簧片都很小很精致，很難承受高電壓或大電流。當(dāng)電流過大時(shí)，簧片會(huì)因過熱而失去彈性，接觸點(diǎn)容易抖動(dòng)，接觸電阻大等
本文設(shè)計(jì)的液位傳感器采用陣列霍爾開關(guān)作為敏感元件來感知液位的變化。結(jié)合磁翻板液位計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)液位的現(xiàn)場(chǎng)顯示和遠(yuǎn)程傳輸。磁性翻板液位計(jì)是將與磁鐵集成的浮球放置在非磁性金屬管中。浮球隨檢修管內(nèi)的液位上升或下降。指示裝置安裝在管道外部。指示裝置由一系列帶白色擋塊和紅色背面的磁性活門組成。
活門被磁性浮球的運(yùn)動(dòng)吸引，翻轉(zhuǎn)1800，通過顏色變化指示液位。指示單元也可以做成LED燈柱顯示板，也可以通過LED燈柱的顏色變化來指示液位。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為液體綠和蒸汽紅[3]。液位計(jì)除具有木質(zhì)顯示功能外，還可配備遠(yuǎn)程液位傳感器，將液位信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA電流輸出或數(shù)字通信RS-485輸出，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。本系列產(chǎn)品特別適用于高溫、高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕條件下的液位檢測(cè)。
1傳感器工作原理
圖1 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
2傳感器設(shè)計(jì)方案
2.1電路設(shè)計(jì)
圖2 傳感器電路原理框圖
2.2磁場(chǎng)計(jì)算
磁翻板液位計(jì)在工程上通常用于鍋爐等大型設(shè)備液位的測(cè)量，因此該液位計(jì)長(zhǎng)度長(zhǎng)，重量大，如若被測(cè)設(shè)備內(nèi)部存在較大壓力，相應(yīng)地需要將液位計(jì)的壁厚增加，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致液位計(jì)重量加大，在傳感器調(diào)試階段，需要將浮子內(nèi)部的磁鐵和霍爾開關(guān)相匹配，為了避免虛假液位和保證測(cè)量的精確度，必須保證任一時(shí)刻*多只有2個(gè)霍爾開關(guān)處于開啟狀態(tài)。若僅利用試驗(yàn)手段反復(fù)測(cè)試磁鐵和霍爾開關(guān)的匹配度，需要多次拆裝液位計(jì)，因此需要在設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確計(jì)算出霍爾開關(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(shì)
磁鐵大小確定后，根據(jù)阿基米德定律計(jì)算出浮子的高度，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(jì)算得到磁鐵在浮子內(nèi)的安裝位置
結(jié)束語(yǔ)：磁性浮子式液位傳感器利用霍爾開關(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。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，利用ANSYS仿真軟件等輔助手段較準(zhǔn)確地計(jì)
算出磁性浮子的磁場(chǎng)分布，根據(jù)測(cè)量精確度、霍爾開關(guān)的磁場(chǎng)強(qiáng)度閡值、霍爾開關(guān)到浮子的距離等己知條件計(jì)算出浮子內(nèi)磁鐵的大小，簡(jiǎn)化了工藝流程，減少了工作量。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，
同一時(shí)刻僅使一只霍爾開關(guān)處于工作狀態(tài)，降低了功耗，避免了虛假液位。
181-5507-8261
