AMR磁开关应用之液位计

、背景

液位计是用来测量液体位置,如油、水或者其他液体,典型应用有汽车,石油化工,油箱,环保,医疗,自来水等自动化控制系统的液体位置检测等。

目前市面上的液位计根据原理不同,主要分为雷达、微波、磁致伸缩、磁浮子、磁翻板液位计几类。其中应用比较广泛的磁浮子和磁翻板液位计大都是采用干簧管进行液位测量,但是干簧管接触点易产生抖动,易碎,体积大,不方便运输,长期工作触点易老化粘连。现介绍一种利用AMR磁开关作为敏感元器件的液位传感器,用AMR磁开关芯片替换干簧管,可以避免干簧管的诸多缺点,同时还能提高磁场检测灵敏度和灵活调整BOP和BRP阈值(详见下面对比表),下面以磁翻板液位计为例详细介绍如下。

图1 AMR磁芯片和传统干簧管的对比

二、原理

液位传感器利用阵列式AMR开关作为敏感元器件感应检测液位变化,与变送器,磁翻板液位计配合可真正实现液位的现场测量显示和远传控制。磁翻板液位计是将与磁铁组成一体的浮球置于非磁性的金属浮筒中,浮筒内的磁性浮子随容器中被测液位的升降而升降,浮子内的永久磁铁通过磁性耦合驱动浮筒外部的磁性翻片翻转180°。翻片两面分别涂有不同颜色(通常为红色和白色),以指示液位的位置,一般地,当容器内液位上升时,翻片由白色转变为红色,当容器内液位下降时,翻片由红色转变为白色,指示器的红白交界处为容器内液位的实际高度。

磁翻板液位计是工业生产中非常普遍使用的液位测量仪表,一般情况下,通过对红白翻柱指示器,用户便可以在现场实现对液位进行观测与记录。传统磁翻板液位计必须用户到现场观测红白翻柱指示器,液位测量精度低的同时又需花费巨大人力,因此能精确测量液位并能够实现液位数据远程实时传输的微传AMR新型液位计迅速成为工业液位计的最佳选择,VCS136X也成为了广大液位计厂家的首选。

 

三、应用

液位远传装置由UB型R/I转换模块和微传AMR芯片做成的阵列型长条电路板组成,变送器的传感器以捆绑的形式固定在磁翻板液位计的主导管外侧,使其处于液位计同一磁耦合系统中。

远传装置用于测量感应位置的长条电路板其结构是通过一个与浮子测量管长度相同与接近的变送测量管,这个变送测量管内就是整齐排列的一排AMR磁开关VCS136X芯片,当磁性浮子随液位上下移动时,对应液位位置的AMR磁开关芯片受浮子内磁场的作用导通,电阻链阻值发生变化,通过转换模块变送器将变化的电阻信号转换成二线制4~20mA DC标准信号输出,该信号可方便地通过相应的传输电缆传送到控制室与电动型仪表、显示仪配套使用,亦可与光柱指示、数字显示调节报警仪配套使用,从而达到显示、控制、调节和报警的目的。

图2 变送器(电阻信号转换成二线制4~20mA DC标准信号输出)

 

图3 液位测量控制原理图

四、磁开关产品特性

 

五、典型应用电路

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4 液位计30cm原理图参考设计电路

 

本文以13pcsVCS136X为例(前面两颗为0欧电阻调零位)进行详细电路解说。

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图5 13pcs磁开关电路详解图

1)VCS136X电阻网络,如上图所示。13个VCS136X共电源VDD,共地GND。

2)Vout和 GND之间的阻值为 Rs,由 VCS136X 和电阻组成的电路确定。

3)在VCS136X感应到磁场时,VCS136X中输出引脚(VOUT)和地(GND)导通。

4)随磁场位置移动,U1~U13依次导通和断开,RS阻值发生变化如下:

U1导通时其它断开,RS=R1。

U2导通时其它断开,RS=R1+R2。

U3导通时其它断开,RS=R1+R2+R3。

U4导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4。

U5导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5。

U6导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5+R6。

U7导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7。

U8导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8。

U9导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9。

U10导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10。

U11导通时其它断开,RS= R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10+R11。

U12导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10+R11+R12。

U13导通时其它断开,RS=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10+R11+R12+R13。

(其中R2和R3为0欧姆,前面三颗位置为起始调零位,防止跳变)

说明:当磁性浮子随液位上下移动时,对应液位位置的磁开关VCS136X受浮子内磁场的作用,电阻链阻值发生变化,通过转换模块将变化的电阻信号转换成二线制4~20mADC标准信号输出,该信号可方便地与电动型仪表、显示仪配套使用,亦可与光柱指示、数字显示调节报警仪配套使用,从而达到显示、控制、调节和报警的目的。

 

六、模组实物图

图6 液位长条板

 

七、应用场景图

图7 磁浮子液位计应用

图8 磁翻板液位计应用