[发明专利]数字液位传感器

说明书

本发明涉及一种数字液位传感器。该数字液位传感器包括非磁性导管，位于所述非磁性导管外并可沿所述非磁性导管轴向移动的浮子，和固定于所述浮子的永磁体。该非磁性导管中进一步包括开关单元和编码单元。开关单元包括至少一个在所述永磁体产生的磁场作用下闭合或断开的隧道磁电阻开关，编码单元包括至少一个编码器，其输入端分别接收来自所述隧道磁电阻开关的通断信号并输出表征所述浮子位置的数字信号。根据本发明的数字液位传感器体积小、成本低、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、使用寿命长、抗干扰能力强，并能实现数字信号直接输出。

技术领域

本发明涉及一种用于测量液位的传感器，尤其涉及一种利用高精度隧道磁电阻（TMR）开关和编码器实现数字信号输出的数字液位传感器。

背景技术

液位传感器广泛应用于石油、化工、电力、环保等领域，对各种开口或有压容器内的液位或相界面进行连续测量，也可应用于液面或相界面的报警和控制。目前，应用较多的是干簧管液位传感器和霍尔式液位传感器。干簧管液位传感器结构简单、价格低廉，可应用于限位、计数等，其工作原理是磁性浮子随液位高度变化而上下移动，所产生的磁场变化使磁簧开关产生动作。这类传感器的一种结构是当磁性浮子浮动到某个干簧管高度处时，该干簧管里的磁簧开关因受到外部磁场的作用而闭合，便形成了完整的闭合电路。当磁性浮子远离此干簧管时，即移除磁场，磁簧片由于自身的弹性而分开，使电路断开。这样根据所形成电路上的电阻大小，系统里的变送器产生相应大小的电流信号。通过检测所产生的电流信号，可以判断被测液位的高度。但干簧管液位传感器经常会发生个别开关该断开未断开的故障，造成虚假液位，并且由于干簧管的尺寸较大，限制了传感器的分辨频率。当传感器受到冲击、磨损和振动等影响时，传感器内部的玻璃壳会因此而容易破裂，这也致使传感器不易安装和焊接。进一步，当存在电感和电容负载时，传感器的使用寿命会受到影响。此外，干簧管液位传感器的输出是模拟信号，抗干扰能力差，因而需要进一步的数字处理电路将模拟信号处理为数字信号。

霍尔式液位传感器工作原理与干簧管液位传感器相同，只是用开关式霍尔片代替了干簧管，其尺寸比干簧管的尺寸要小，也易于安装和焊接，并且其输出信号是经过A/D转换后的数字信号，抗干扰能力较强。但因为霍尔元件功耗较高，为毫安级，开关点也达到几十高斯，这种液位传感器需要经常维修和更换，增加了使用成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种新颖的、先进的、可靠的数字液位传感器。本发明利用隧道磁电阻开关在外部磁场的作用下产生动作，将其所在状态以高、低电平的形式传达给与其连接的编码器，再通过编码器将数字信号提供给数据总线，从而实现准确快速的判断所测液位的高度。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种数字液位传感器，其将测量的液位转换为数字信号输出，该数字液位传感器包括以下几个部分：

数据总线；

电源端子；

接地端子；

固定并且放置在液体里的非磁性导管；

漂浮在所述液体中的浮子，所述浮子邻近所述非磁性导管放置,随着液位的变化，所述浮子沿所述非磁性导管上下移动；

至少一个隧道磁电阻开关，所述开关在所述永磁体产生的磁场作用下可闭合或者断开；

至少一个编码器，所述编码器为所述浮子的每一个位置产生唯一的编码；

固定于所述浮子的永磁体，所述永磁体产生具有足够幅度和方向的磁场以使与该永磁体处于相同水平的一个或多个隧道磁电阻开关闭合或断开；

一个或者多个密封在所述非磁性导管中的印刷电路板，所述隧道磁电阻开关、所述编码器、所述数据总线、所述电源端子和所述接地端子安装在所述印刷电路板上且相互电联。