霍尔开关磁翻板液位计变送相关方案
发布时间：2021-10-21 23:25:28
磁翻板液位计、浮球液位计等常用液位测量仪表提供4-20mA远传信号元件。例如，江苏麦伦仪表使用的干簧管已用于此类液位计信号传输部件的组装和生产，由于从俄罗斯购买了进口部件，生产和销售的磁翻板液位计和浮球液位变送器的质量一直非常稳定。
然而，与其他类型的液位测量仪表相比，采用簧管进行信号传输的变送器仍有很大的改进空间。介绍了一种以开关霍尔元件为敏感元件设计的液位传感器。有人建议，有条件的单位可以促进它。该元件生产的液位仪的优点是大大提高了液位传输信号的稳定性和准确性。设计的产品还可以利用ANSYS软件对磁浮子的磁场进行模拟。
通过分析，可以根据测量精度确定所需永磁体的尺寸，简化工艺流程，减少工作量。传感器可根据需要输出标准电流信号4、20mA或数字通信RS-485，并可配备LED现场指示灯。实验表明，该传感器具有有效距离大、不易受干扰、响应速度快、可靠性高等特点。
常用的远程液位传感器在同一电路中采用磁铁驱动簧片改变阻抗来测量液位，但该原理存在诸多缺点。由于干簧片的触点和簧片都很小很精致，很难承受高电压或大电流。当电流过大时，簧片会因过热而失去弹性，接触点容易抖动，接触电阻大等
本文设计的液位传感器采用阵列霍尔开关作为敏感元件来感知液位的变化。结合磁翻板液位计，真正实现液位的现场显示和远程传输。磁性翻板液位计是将与磁铁集成的浮球放置在非磁性金属管中。浮球随检修管内的液位上升或下降。指示装置安装在管道外部。指示装置由一系列带白色挡块和红色背面的磁性活门组成。
活门被磁性浮球的运动吸引，翻转1800，通过颜色变化指示液位。指示单元也可以做成LED灯柱显示板，也可以通过LED灯柱的颜色变化来指示液位。行业标准为液体绿和蒸汽红[3]。液位计除具有木质显示功能外，还可配备远程液位传感器，将液位信号转换为4-20mA电流输出或数字通信RS-485输出，实现远程监控。本系列产品特别适用于高温、高压、高粘度、强腐蚀条件下的液位检测。
1传感器工作原理
图1 传感器结构示意图
2传感器设计方案
2.1电路设计
图2 传感器电路原理框图
2.2磁场计算
磁翻板液位计在工程上通常用于锅炉等大型设备液位的测量，因此该液位计长度长，重量大，如若被测设备内部存在较大压力，相应地需要将液位计的壁厚增加，势必会导致液位计重量加大，在传感器调试阶段，需要将浮子内部的磁铁和霍尔开关相匹配，为了避免虚假液位和保证测量的精确度，必须保证任一时刻*多只有2个霍尔开关处于开启状态。若仅利用试验手段反复测试磁铁和霍尔开关的匹配度，需要多次拆装液位计，因此需要在设计阶段准确计算出霍尔开关周围的磁通密度，进而减少工作量[5,6]
图3 霍尔开关与磁铁位置图
图4 磁铁与空气层节点磁通密度云图
图5 35mm空气层节点磁通密度趋势
磁铁大小确定后，根据阿基米德定律计算出浮子的高度，保证磁铁的中心位置与水而处于同一位置，可根据式(1)计算得到磁铁在浮子内的安装位置
结束语：磁性浮子式液位传感器利用霍尔开关替代了干簧管，提升了传感器的稳定性和可靠性，更适合应用于恶劣环境条件下。在结构设计中，利用ANSYS仿真软件等辅助手段较准确地计
算出磁性浮子的磁场分布，根据测量精确度、霍尔开关的磁场强度阂值、霍尔开关到浮子的距离等己知条件计算出浮子内磁铁的大小，简化了工艺流程，减少了工作量。在程序设计时，
同一时刻仅使一只霍尔开关处于工作状态，降低了功耗，避免了虚假液位。
181-5507-8261
