一種新型液位傳感器裝置的製作方法

2023-10-17 09:24:29

本實用新型涉及液體測量技術領域，尤其是一種新型液位傳感器裝置。

背景技術：

在很多場合需要準確測量液體的深度，對於不同介質、不同環境下的液體，採用的液位傳感器也不同，目前市場上的液位傳感器主要有差壓式、磁致伸縮式、電容式、磁浮子式這四大類，這些產品都有各自的優缺點(1)、差壓式液位變送器主要利用不同高度的液體產生的壓強不同計算得到液體的高度，這種液位變送器能夠測量的液體高度範圍較窄，且對於不同密度的液體需要對後續電路做不同參數的調整，普適性較差；(2)、磁致伸縮式液位傳感器主要是利用磁致伸縮原理而設計的，這類液位計主要是通過磁致伸縮原理而設計的。傳感器工作時，其電路部分發出一個脈衝電流，電流沿著波導絲傳導，強電流在波導絲周圍產生磁場。液位計的側杆外有一個浮球，浮球可以沿著杆子上下滑動。浮球內部有一些永久磁鐵。當由波導絲產生的磁場和永久磁鐵產生的磁場相遇時，在場力的作用下使得磁性波導絲產生扭轉，這時波導絲產生扭轉波脈衝。只要知道發射的脈衝電流與接收到的扭轉波脈衝的時間差，就可測得實際液位，但是這種測量方式需要複雜的後續電路提供支持，這就導致這種液位變送器價格昂貴，一般在3000元以上；(3)、電容式液位傳感器是根據電容量的不同來測量液體的高度的，不同液體高度導致電容器中介質的介電常數改 變，從而改變電容量，後續電路通過測量電容量的不同來計算出液體的高度，這種測量方式也需要複雜的電路來配合計算，並且由於電路中的電容隨著溫度的變化有很大變化，這就使得這種方式能夠測量的溫度範圍較窄，一般在-40℃至+70℃之間，且價格一般在1000元以上；(4)、磁浮子式液位傳感器主要原理是幹簧管在飽和磁場的作用下處於導通狀態，磁性浮子隨著液位的高低上下移動，不同位置的幹簧管隨著磁性浮子的靠近而導通，經由後續電路處理後計算出液位的高度，這種測量方式的精度不高，且幹簧管是玻璃結構，容易損壞導致液位計出故障而顯示不精確，另外幹簧管結構的液位計體積較大，安裝時所需的空間較大，價格一般在500元以上。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種結構簡答，實用性強的新型液位傳感器裝置及其製作方法，以克服現有技術的不足。

本實用新型是這樣實現的：

一種新型液位傳感器裝置，包括直杆，在直杆內設置中空部分，磁性浮子放置在中空部分內且可延至中空部分上下浮動，至少2個磁敏晶片以疊放方式嵌入在直杆內，該磁敏晶片與磁性浮子相配合。

前述的一種新型液位傳感器裝置中，所述直杆的中空部分為長方體結構，該結構能有效防止磁性浮子在水平方向轉動而導致測量不準確。

前述的一種新型液位傳感器裝置中，所述磁敏晶片對稱嵌入在直杆兩側，且直杆兩側的磁敏晶片採用交叉放置方法實現，即直杆一側的相鄰磁敏晶片間間距為直杆另一側對應磁敏晶片的厚度，在杆的兩側採用交叉放置的方式固定磁阻晶片，提高測量精度，若採用同一側設置磁敏晶片，當磁性浮子發生偏移時，所得誤差較大，採用交替時，可有效減少誤差。

前述的一種新型液位傳感器裝置中，每個磁敏晶片的厚度一致，且該磁性浮子的厚度與磁敏晶片的厚度一致，採用各磁敏晶片和磁性浮子厚度一致，使得磁性浮子在上下移動過程中都能與對應磁敏晶片接觸，使得磁敏晶片能磁性發出高平信號。

由於採用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型通過在直杆交替嵌入磁敏晶片，且各晶片厚度一致，當直杆插入液體內後，磁性浮子會隨著液體上下浮動，由於磁性浮子厚度與磁敏晶片厚度一致，使得磁性浮子與對應磁敏晶片持續保持接觸，使得磁敏晶片能持續發出高平信號(該磁敏晶片與磁性浮子接觸面積大小不等是，輸出的高平信號大小也不一致，使得得到精確的液位尺寸)，本實用新型結構簡單，製作方便，實用性強。

附圖說明

附圖1是本實用新型的結構示意圖；

附圖2是本實用新型中磁阻開關晶片原理示意圖；

附圖3是本實用新型中磁阻開關晶片對應壓力下的電流輸出示意圖。

具體實施方式

本實用新型的實施例：一種新型液位傳感器裝置的製作方法，該方法採用內部中空的直杆結構為基體，當直杆插入液體中時，其液體會流入直杆的中空部位，在直杆的中空內設置可移動磁性浮子，該磁性浮子隨著液位的高低上下浮動，在直杆兩側內嵌入至少2個磁敏晶片，磁性浮子在上下浮動時與不同位置的磁敏晶片接觸，對應的磁敏磁敏晶片輸出高電平信號，後續的處理電路根據收到不同位置磁敏晶片的信號來計算出液位的高度。

其中該直杆的內部中空部分為長方體結構，該磁敏晶片對稱嵌入在直杆兩側，且直杆兩側的磁敏晶片採用交叉放置方法實現，即直杆一側的相鄰磁敏晶片間間距為直杆另一側對應磁敏晶片的厚度，每個磁敏晶片的厚度一致，且該磁性浮子的厚度與磁敏晶片的厚度一致， 而磁敏晶片採用CC7001磁足開關晶片，該晶片為全級型磁敏晶片，且該晶片分別在零磁場和飽和磁場條件下輸出低電平和高電平。

根據上述方法所形成的一種新型液位傳感器裝置，如附圖所示，包括直杆1，在直杆1內設置中空部分2，磁性浮子3放置在中空部分2內且可延至中空部分2上下浮動，至少2個磁敏晶片4以疊放方式嵌入在直杆1內，該磁敏晶片4與磁性浮子3相配合。

其中該直杆1的中空部分2為長方體結構，該磁敏晶片4對稱嵌入在直杆1兩側，且直杆1兩側的磁敏晶片4採用交叉放置方法實現，即直杆1一側的相鄰磁敏晶片4間間距為直杆1另一側對應磁敏晶片4的厚度，每個磁敏晶片4的厚度一致，且該磁性浮子3的厚度與磁敏晶片4的厚度一致。

主要涉及原理

本實施例採用的磁敏傳感器是由貴州雅光電子科技股份有限公司生產的CC7001磁阻開關晶片，該晶片能夠分別在零磁場和飽和磁場(大於15高斯)的條件下輸出低電平(0)和高電平(1)(附圖2)，晶片的靜態工作電流為3微安(3V輸入條件下)(圖3)，直杆兩側有一串磁敏晶片，不同位置的晶片輸出的信號對應不同的液位高度。磁性浮子隨著液位的高度上下浮動時會觸發不同位置的磁感應開關輸出高電平信號(且同一個磁敏晶片的高電平信號大小跟該磁敏晶片與磁性浮子的接觸面積成線性關係)，後續的處理電路會根據接收到的不同位置晶片的信號來計算出液位的高度(附圖1)，這種液位變送器的測量精度跟測量液體深度無關，只跟晶片的尺寸有關，現有的晶片是SOT-23封裝，晶片尺寸為3mm*2.5mm*1mm，由於這款晶片是全極型磁敏晶片，那麼在直杆兩邊採用交叉放置的方式能夠將最小精度提高為1.5mm，如果採用更小的封裝方式，本實用新型的最小精 度還可以降低。由於傳感器是磁敏晶片製備的，所以磁敏晶片可以放置在密封的空間內，防止測量液體對晶片產生影響，這就大大提高了這種液位變送器的壽命。且由於本實用新型採用的晶片的溫度穩定性好，工作溫度範圍可以在-40℃～+120℃，這就大大增加了這種液位計的應用範圍。根據測算，採用新型磁阻開關晶片製備的液位傳感器售價大概為300左右。

上述方案的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和使用的實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對實施方案做出各種修改。因此，本實用新型不限於上述實方案，本領域技術人員根據本實用新型的方法，不脫離本實用新型範疇所做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護範圍之內。