霍爾開關磁翻板液位計變送相關方案
發布時間：2021-10-21 23:25:28
磁翻板液位計、浮球液位計等常用液位測量儀表提供4-20mA遠傳信號元件。例如，江蘇麥倫儀表使用的干簧管已用于此類液位計信號傳輸部件的組裝和生產，由于從俄羅斯購買了進口部件，生產和銷售的磁翻板液位計和浮球液位變送器的質量一直非常穩定。
然而，與其他類型的液位測量儀表相比，采用簧管進行信號傳輸的變送器仍有很大的改進空間。介紹了一種以開關霍爾元件為敏感元件設計的液位傳感器。有人建議，有條件的單位可以促進它。該元件生產的液位儀的優點是大大提高了液位傳輸信號的穩定性和準確性。設計的產品還可以利用ANSYS軟件對磁浮子的磁場進行模擬。
通過分析，可以根據測量精度確定所需永磁體的尺寸，簡化工藝流程，減少工作量。傳感器可根據需要輸出標準電流信號4、20mA或數字通信RS-485，并可配備LED現場指示燈。實驗表明，該傳感器具有有效距離大、不易受干擾、響應速度快、可靠性高等特點。
常用的遠程液位傳感器在同一電路中采用磁鐵驅動簧片改變阻抗來測量液位，但該原理存在諸多缺點。由于干簧片的觸點和簧片都很小很精致，很難承受高電壓或大電流。當電流過大時，簧片會因過熱而失去彈性，接觸點容易抖動，接觸電阻大等
本文設計的液位傳感器采用陣列霍爾開關作為敏感元件來感知液位的變化。結合磁翻板液位計，真正實現液位的現場顯示和遠程傳輸。磁性翻板液位計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動吸引，翻轉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。行業標準為液體綠和蒸汽紅[3]。液位計除具有木質顯示功能外，還可配備遠程液位傳感器，將液位信號轉換為4-20mA電流輸出或數字通信RS-485輸出，實現遠程監控。本系列產品特別適用于高溫、高壓、高粘度、強腐蝕條件下的液位檢測。
1傳感器工作原理
圖1 傳感器結構示意圖
2傳感器設計方案
2.1電路設計
圖2 傳感器電路原理框圖
2.2磁場計算
磁翻板液位計在工程上通常用于鍋爐等大型設備液位的測量，因此該液位計長度長，重量大，如若被測設備內部存在較大壓力，相應地需要將液位計的壁厚增加，勢必會導致液位計重量加大，在傳感器調試階段，需要將浮子內部的磁鐵和霍爾開關相匹配，為了避免虛假液位和保證測量的精確度，必須保證任一時刻*多只有2個霍爾開關處于開啟狀態。若僅利用試驗手段反復測試磁鐵和霍爾開關的匹配度，需要多次拆裝液位計，因此需要在設計階段準確計算出霍爾開關周圍的磁通密度，進而減少工作量[5,6]
圖3 霍爾開關與磁鐵位置圖
圖4 磁鐵與空氣層節點磁通密度云圖
圖5 35mm空氣層節點磁通密度趨勢
磁鐵大小確定后，根據阿基米德定律計算出浮子的高度，保證磁鐵的中心位置與水而處于同一位置，可根據式(1)計算得到磁鐵在浮子內的安裝位置
結束語：磁性浮子式液位傳感器利用霍爾開關替代了干簧管，提升了傳感器的穩定性和可靠性，更適合應用于惡劣環境條件下。在結構設計中，利用ANSYS仿真軟件等輔助手段較準確地計
算出磁性浮子的磁場分布，根據測量精確度、霍爾開關的磁場強度閡值、霍爾開關到浮子的距離等己知條件計算出浮子內磁鐵的大小，簡化了工藝流程，減少了工作量。在程序設計時，
同一時刻僅使一只霍爾開關處于工作狀態，降低了功耗，避免了虛假液位。
181-5507-8261
