CN209085724U - 高精度液位传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高精度液位传感器，包括有浮筒、数据处理系统、设置于浮筒上的金属片以及用于感测浮筒之金属片位置的线圈，所述线圈包括发射线圈、第一接收线圈及第二接收线圈；所述金属片随浮筒相对线圈上下移动，所述发射线圈持续发送周期信号，第一接收线圈、第二接收线圈分别接收发射线圈的耦合信号后传输至数据处理系统；藉此，具有低成本、不受温度影响、不受低频磁场影响和可靠性较高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液位传感器领域，尤其是指一种高精度液位传感器。
背景技术
液位传感器是一种用来测量液体（如测量油、水或者其他液体）位置的传感器，广泛应用于石油化工、油箱、环保、医疗、自来水以及诸多民用装置（如太阳能热水器）等领域。
目前主要有电容式、超声波、AMR/TMR、霍尔、磁滞伸缩等原理的液位传感器；电容原理的液位传感器容易受温度和测量介质影响，精确度和线性度都会受到影响；超声波原理的液位传感器的精度容易受到测量介质和气泡的影响，而且存在一定的测量盲区；AMR/TMR和霍尔原理的液位传感器类似，精确度高，但是成本也高；磁滞伸缩原理的液位传感器精度和成本都很高；
以上方案中存在易受温度和介质影响以及成本高等缺陷，因此，本实用新型专利申请中，申请人精心研究了一种高精度液位传感器来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术所存在不足，主要目的在于提供一种高精度液位传感器，其具有低成本、不受温度影响、不受低频磁场影响和可靠性较高的特点。
为实现上述之目的，本实用新型采取如下技术方案：
一种高精度液位传感器，包括有浮筒、数据处理系统、设置于浮筒上的金属片以及用于感测浮筒之金属片位置的线圈，所述线圈包括发射线圈、第一接收线圈及第二接收线圈；
所述金属片随浮筒相对线圈上下移动，所述发射线圈持续发送周期信号，第一接收线圈、第二接收线圈分别接收发射线圈的耦合信号后传输至数据处理系统。
作为一种优选方案，所述数据处理系统包括有感应信号处理芯片和微控制单元，所述感应信号处理芯片分别连接于第一接收线圈、第二接收线圈以及发射线圈，所述微控制单元连接感应信号处理芯片；所述感应信号处理芯片将耦合信号处理后传输至微控制单元。
作为一种优选方案，还包括有非金属套管，前述线圈设置于非金属套管内。
作为一种优选方案，所述浮筒设于非金属套管的外周且沿非金属套管的外周上下位移式设置。
作为一种优选方案，所述非金属套管具有第一安装腔和第二安装腔，前述线圈设置于第一安装腔内，前述浮筒位于第二安装腔内且相对非金属套管可上下位移式设置。
作为一种优选方案，所述非金属套管内设有PCB板，前述发射线圈、第一接收线圈及第二接收线圈分别印制在PCB板上。
作为一种优选方案，所述PCB板沿非金属套管的上下长度方向延伸设置，所述PCB板为平板状结构或者PCB板为软质PCB板卷曲形成圆筒状。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言：其主要是通过浮筒中的金属片改变接收线圈和发射线圈之间的耦合，从而产生与液位相关的信号，具有低成本、不受温度影响、不受低频磁场影响和可靠性较高的特点；
以及，各零件组装方便稳定，同时，方便操作使用。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
附图说明
图1是本实用新型之实施例一的第一截面结构；
图2是本实用新型之实施例一的第二截面结构；
图3是本实用新型之实施例一的第三截面结构；
图4是本实用新型之实施例二的第一截面结构；
图5是本实用新型之实施例二的第二截面结构；
图6是本实用新型之实施例一和实施例二的原理示意图；
图7是第一接收线圈、第二接收线圈接收到的信号曲线图。
附图标号说明：
10、浮筒 11、金属片
20、非金属套管 201、第一安装腔
202、第二安装腔 21、PCB板
30、数据处理系统 31、感应信号处理芯片
32、微控制单元 40、线圈
41、发射线圈 42、第一接收线圈
43、第二接收线圈。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步描述。
如图1至图7所示，一种高精度液位传感器，包括有浮筒10、非金属套管20、数据处理系统30、设置于浮筒10上的金属片11以及用于感测浮筒10之金属片11位置的线圈40，所述线圈40包括发射线圈41、第一接收线圈42及第二接收线圈43，其中：
线圈40设置于非金属套管20内，所述非金属套管20内设有PCB板21，所述PCB板21沿非金属套管20的上下长度方向延伸设置；前述发射线圈41、第一接收线圈42及第二接收线圈43分别印制在PCB板21上。所述PCB板21为平板状结构或者PCB板21为软质PCB板卷曲形成圆筒状。
在本实施例一中，所述浮筒10设于非金属套管20的外周且沿非金属套管20的外周上下位移式设置。在实施例二中，所述非金属套管20具有第一安装腔201和第二安装腔202，前述线圈40设置于第一安装腔201内，前述浮筒10位于第二安装腔202内且相对非金属套管20可上下位移式设置。
所述金属片11随浮筒10相对线圈40上下移动，所述发射线圈41持续发送周期信号，第一接收线圈42、第二接收线圈43分别接收发射线圈41的耦合信号后传输至数据处理系统30。优选地，所述数据处理系统30包括有感应信号处理芯片31和微控制单元32，所述感应信号处理芯片31分别连接于第一接收线圈42、第二接收线圈43以及发射线圈41，所述微控制单元32连接感应信号处理芯片31；所述感应信号处理芯片31将耦合信号处理后传输至微控制单元32。
在没有浮筒10及金属片11时，第一接收圈42和第二接收圈43均得到相同频率和幅值的震荡波形。当金属片11随浮筒10上下位移时，感应信号处理芯片31配合发射线圈41产生周期性高频交流电压和电流，在第一接收线圈42和第二接收线圈43产生交变电磁场，并产生感应电动势，所述感应信号处理芯片31处理第一接收线圈42和第二接收线圈43上得到的相应高频载波信号并传输至微控制单元32。
微控制单元32计算出浮筒10位置后可以分别输出RS232、RS485、电压、电流以及CAN PWM。如图7所示，V1表示第一接收线圈的曲线，V2表示第二接收线圈的曲线，液位计算方法如下：当没有浮筒移动时第一接收线圈和第二接收线圈的初始值记为V1Initial、V2Initial；当金属片跟随浮筒滑动时第一接收线圈和第二接收线圈的值记为V1Current、V2 Current，总的有效测量长度为L。
按图7根据电压的正负极性判断浮筒所在的区域。V1为正，V2为负且在L/4区域；V1为正，V2为正且在L/4至L/2区域；V1为负，V2为正且在L/2至3L/4区域，V1为负，V2为负且在3L/4至L区域。
其上述计算精度可达到正负1毫米，分辨率可达0.1毫米。本实用新型的长度不同时，只需要调整线圈40和非金属套管20的长度即可，成本较低；同时，发射线圈41分别和第一接收线圈42、第二接收线圈43的耦合信号只与金属片11的位置、大小有关，不受温度影响，不受低频磁场影响。
本实用新型设计要点在于，其主要是通过浮筒中的金属片改变接收线圈和发射线圈之间的耦合，从而产生与液位相关的信号，具有低成本、不受温度影响、不受低频磁场影响和可靠性较高的特点；以及，各零件组装方便稳定，同时，方便操作使用。
以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种高精度液位传感器，其特征在于：包括有浮筒、数据处理系统、设置于浮筒上的金属片以及用于感测浮筒之金属片位置的线圈，所述线圈包括发射线圈、第一接收线圈及第二接收线圈；
所述金属片随浮筒相对线圈上下移动，所述发射线圈持续发送周期信号，第一接收线圈、第二接收线圈分别接收发射线圈的耦合信号后传输至数据处理系统。
2.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述数据处理系统包括有感应信号处理芯片和微控制单元，所述感应信号处理芯片分别连接于第一接收线圈、第二接收线圈以及发射线圈，所述微控制单元连接感应信号处理芯片；所述感应信号处理芯片将耦合信号处理后传输至微控制单元。
3.根据权利要求1所述的高精度液位传感器，其特征在于：还包括有非金属套管，前述线圈设置于非金属套管内。
4.根据权利要求3所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述浮筒设于非金属套管的外周且沿非金属套管的外周上下位移式设置。
5.根据权利要求3所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述非金属套管具有第一安装腔和第二安装腔，前述线圈设置于第一安装腔内，前述浮筒位于第二安装腔内且相对非金属套管可上下位移式设置。
6.根据权利要求3或5所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述非金属套管内设有PCB板，前述发射线圈、第一接收线圈及第二接收线圈分别印制在PCB板上。
7.根据权利要求6所述的高精度液位传感器，其特征在于：所述PCB板沿非金属套管的上下长度方向延伸设置，所述PCB板为平板状结构或者PCB板为软质PCB板卷曲形成圆筒状。
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