TWM504952U - 可撓性磁致位置感測器 - Google Patents

Description

可撓性磁致位置感測器 【0001】

本創作是有關一種感測器，尤指一種可撓性磁致位置感測器。

【0002】

磁致伸縮物液位感測器(Magnetostrictive Liquid Level Measurement Sensor)為精密的工業用位置感測器(Position Detection)，其內部驅動原理為電路裝置輸入一脈衝電流進入線圈中。線圈產生感應磁場使導磁線(磁致伸縮材料)產生微小的震動或磁場變化，磁場與外部永久性磁鐵會相互作用，最後訊號回到感測電路裝置，再利用脈衝電流與回波訊號的時間間隔做計算而檢測出磁鐵的感應位置。因為磁致伸縮感測器為高精度與高穩定度之產品，故內部的結構設計便極為重要，既要有相當的可靠度結構設計且組裝過程簡單不繁雜。

【0003】

進一步而言，磁致伸縮位置感測器的作動原理是利用磁感，量測回波的振動訊號。整個作動機制為(1)Electric Trigger電流脈衝訊號饋入磁導材料，產生磁場以光速沿磁導材料軸向傳遞；(2)與磁性移動體上的固定磁場相衝擊，磁導材料因質量遠小於浮球，由於磁場相衝擊之反作用力激起應變震波，此震波以聲波速度沿磁導材料兩邊傳遞；(3)此震波傳回時，震波經由一個壓電轉換器或coil，輸出電壓脈衝訊號；(4)Electric Trigger訊號與電壓脈衝訊號，計算震波波速與時間差，得到距離定位值。

【0004】

如美國第5,998,991號發明專利案揭露有一種磁致伸縮位置感測器40，其在磁導材料12兩端分設施加預應力的彈簧18，使磁導材料12受到一定的拉力以維持良好的電磁訊號及量測線性度。然而彈簧18長時間在高溫的環境下使用，加上本身即有疲乏的缺點，造成線性度的不穩定，另一方面，該案結構繁雜，增加了零組件組裝程序。

【0005】

由上述可知，現有的磁致伸縮位置感測器實有進一步檢討，並謀求可行解決方案的必要。

【0006】

本創作目的之一，在於提供一種簡化內部結構並提昇結構強度與使用可靠度的可撓性磁致位置感測器。

【0007】

本創作另一目的，在於提供一種簡化的零組件，有效減少安裝流程，並同時達到維持抗高溫、耐震的可撓性磁致位置感測器。

【0008】

為達上述目的，本創作提供一種可撓性磁致位置感測器，包括一本體、一感測電路模組、一上固定座、一可撓性管件、一磁性移動單元、一下固定座、一彈性拉伸件及一磁致線。感測電路模組設置於本體內。上固定座與本體一端連接。可撓性管件，一端與上固定座的另一端連接。磁性移動單元可移動地設置於可撓性管件上。下固定座與可撓性管件的另一端連接。彈性拉伸件設置於下固定座內。磁致線設置於可撓性管件內，磁致線一端與上固定座連接，另一端則與彈性拉伸件連接，其中當可撓性管件為筆直狀時，彈性拉伸件對磁致線往下固定座的方向施以彈性力，使磁致線為筆直狀。

【0009】

本創作還具有以下功效，利用彈性拉伸件的彈性拉伸力將磁致線拉伸為筆直狀，藉此能夠提高感測器的高精度與可靠度。此外，本創作使相關作業人員得以遠離惡劣環境時也能達到抗震，耐高溫等要求，進而做到精密的監控，以減少工安意外發生。

【0024】

100‧‧‧感測器

【0025】

110‧‧‧感測外殼

【0026】

120‧‧‧本體

【0027】

130‧‧‧感測電路模組

【0028】

140‧‧‧磁致線

【0029】

142‧‧‧訊號傳輸線

【0030】

146‧‧‧勾部

【0031】

150‧‧‧上固定座

【0032】

180‧‧‧可撓性管件

【0033】

182‧‧‧保護套

【0034】

184‧‧‧軸套

【0035】

186‧‧‧開口

【0036】

190‧‧‧磁性移動單元

【0037】

200‧‧‧下固定座

【0038】

210‧‧‧上套筒

【0039】

212‧‧‧防水墊圈

【0040】

214‧‧‧定位孔

【0041】

216‧‧‧缺槽

【0042】

220‧‧‧下套筒

【0043】

222‧‧‧桶槽結合結構

【0044】

230‧‧‧固定元件

【0045】

250‧‧‧彈性拉伸件

【0046】

252‧‧‧插銷

【0047】

254‧‧‧扣部

【0048】

300‧‧‧儲存桶槽

【0049】

310‧‧‧原物料

【0050】

320‧‧‧桶槽組合結構

【0051】

330‧‧‧纜線

【0010】

圖1為繪示本創作可撓性磁致位置感測器之立體圖。

【0011】

圖2為繪示本創作應用於儲存有原物料的一儲存桶槽上的剖視圖。

【0012】

圖3為繪示本創作下固定座結合可撓性管件的分解圖。

【0013】

圖4為圖3的立體圖。

【0014】

有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

【0015】

如圖1至圖3所示，本創作提供一種可撓性磁致位置感測器100，安裝於儲存有一原物料310的一儲存桶槽300上。在此所述的儲存桶槽300較佳是指石化業、廢水處理業或長時間使用於高溫與震動等惡劣環境等的液位量測/位置檢測，其中原物料310則為相應的揮發性有機液體、汙水、電解液或其他含有毒性等的物/液體。

【0016】

本實施例中的感測器100包括一本體120、一感測電路模組130、一上固定座150、一可撓性管件180、一磁性移動單元190、一下固定座200、一彈性拉伸件250及一磁致線140。如圖1所示的實施例中，更包含套設於可撓性管件180的一保護管182，其中保護管182可為一蛇腹管、一編織網管或一壓縮彈簧其中之一，使可撓性管件180依然具有可撓曲性。此外，本實施例更包含一訊號傳輸線142，間隔地與磁致線140設置，且一端與感測電路模組130電性連接。然而在其他不同的實施例中，訊號傳輸線142亦可設置於可撓性管件180與保護管182之間。請一併參考圖2所示，磁性移動單元190可移動地設置於可撓性管件180上，也就是說磁性移動單元190跟隨並漂浮於原物料310的液面位置。在本實施例中，磁性移動單元190較佳為一個或以上的磁性浮球。

【0017】

當感測電路模組130產生一脈衝電流(圖略)進入感應線圈(圖略)時，感應線圈會產生感應磁場使磁致線140(為磁致伸縮材料)產生微小的震動或磁場變化，並與磁性移動單元190相互作用，最後訊號透過訊號傳輸線142回到感測電路模組130。因此本實施例即利用脈衝電流與回波訊號的時間差而計算出磁性移動單元190的位置，亦即原物料310水平面的位置。

【0018】

請進一步參考圖3及圖4所示，下固定座200與可撓性管件180的另一端連接，並使下固定座200固定於儲存桶槽300底部。彈性拉伸件250設置於下固定座200內，藉以連接並拉伸磁致線140。下固定座200還具有一上套筒210及一下套筒220。上套筒210與下套筒220之間還設有至少一防水墊圈212，其中彈性拉伸件250是設置在上套筒210內。如圖3所示，彈性拉伸件250較佳為一端設有一扣部254的一蝸牛彈簧或一條型彈簧。本實施例的上套筒210還形成有一對定位孔214及容置彈性拉伸件250的一缺槽216。

【0019】

本實施例中以蝸牛彈簧為例做說明，還包含有一插銷252，插銷252分別穿設蝸牛彈簧及定位於下固定座220的該對定位孔214中，使彈性拉伸件250以插銷252為中心，對扣部254具有回彈收縮力。

【0020】

此外，磁致線140與訊號傳輸線142分別設置於可撓性管件180內，其中磁致線140一端與上固定座150的感測電路模組130連接，另一端則與彈性拉伸件250連接，其中磁致線140的未端還具有可與扣部254卡合的一勾部146，使磁致線140方便與彈性拉伸件250扣合。本實施例中還包含結合於下套筒220的一固定元件230。固定元件230事先套設於可撓性管件180上，並以螺固的方式固定於下套筒220一端。可撓性管件180一端還具有套置上套筒210的一軸套184以及供磁致線140穿設一開口186。開口186分別套設上套筒210與彈性拉伸件250後，再透過固定元件230，例如螺帽等，螺固於下套筒220的一端，如此固定可撓性管件180的軸套184。

【0021】

下固定座200外底面還設置有可為一穿孔或一螺孔的一桶槽結合結構222，供與相應為纜線330或螺柱(圖略)的桶槽組合結構320固定。因此當可撓性管件180拉伸且為筆直狀時，彈性拉伸件250對磁致線140往下固定座200的方向施以彈性力，亦使磁致線140為筆直狀。藉此磁致線140受到一定的拉力成筆直狀後，才能維持良好的電磁訊號及量測線性度，以提高提升量測的品質。再者，在此所述的磁致線140亦可包覆一鋁質金屬管表面並施以陽極處理所製成的一絕緣管束(圖略)，以增加絕緣及可靠性。

【0022】

本創作確實可達成簡化內部結構並提昇結構強度與使用可靠度，因此本創作利用簡化的零組件，有效減少安裝流程，並同時達到維持抗高溫、耐震的需求。此外，本創作利用彈性拉伸件250的彈性拉伸力將磁致線140拉伸為筆直狀，藉此能夠提高感測器100的高精度與可靠度。

【0023】

綜上所述，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本創作，而非用以限制本創作。本創作的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

100‧‧‧感測器

110‧‧‧感測外殼

120‧‧‧本體

130‧‧‧感測電路模組

140‧‧‧磁致線

142‧‧‧訊號傳輸線

150‧‧‧上固定座

180‧‧‧可撓性管件

182‧‧‧保護套

200‧‧‧下固定座

Claims (11)

1. 【第1項】

   一種可撓性磁致位置感測器，包含：
   一本體；
   一感測電路模組，設置於該本體內；
   一上固定座，與該本體一端連接；
   一可撓性管件，一端與該上固定座的一端連接；
   一磁性移動單元，可移動地設置於該可撓性管件上；
   一下固定座，與該可撓性管件的另一端連接；
   一彈性拉伸件，設置於該下固定座內；以及
   一磁致線，設置於該可撓性管件內，該磁致線一端與該上固定座連接，另一端則與該彈性拉伸件連接，其中當該可撓性管件為筆直狀時，該彈性拉伸件對該磁致線往該下固定座的方向施以彈性力，使該磁致線為筆直狀。
2. 【第2項】

   如請求項1所述之可撓性磁致位置感測器，更包含套設於該可撓性管件的一保護管，其中該保護管可為一蛇腹管、一編織網管或一壓縮彈簧其中之一。
3. 【第3項】

   如請求項2所述之可撓性磁致位置感測器，更包含一訊號傳輸線，鄰近地與該磁致線設置或設置於該可撓性管件與該保護管之間，並與該感測電路模組電性連接。
4. 【第4項】

   如請求項1所述之可撓性磁致位置感測器，其中該下固定座還具有一上套筒及一下套筒，該上套筒與該下套筒之間還設有至少一防水墊圈，該彈性拉伸件設置在該上套筒內。
5. 【第5項】

   如請求項4所述之可撓性磁致位置感測器，還包含結合於該下套筒的一固定元件，該固定元件套設於該可撓性管件上，且該可撓性管件一端具有套置該上套筒的一軸套以及供該磁致線穿設一開口。
6. 【第6項】

   如請求項1所述之可撓性磁致位置感測器，其中該彈性拉伸件為一蝸牛彈簧或一條型彈簧。
7. 【第7項】

   如請求項6所述之可撓性磁致位置感測器，其中該蝸牛彈簧還包含一插銷，該插銷分別穿設該蝸牛彈簧及定位於該下固定座兩側。
8. 【第8項】

   如請求項1所述之可撓性磁致位置感測器，其中該下固定座外底面設置有一桶槽結合結構。
9. 【第9項】

   如請求項8所述之可撓性磁致位置感測器，其中該桶槽結合結構為一螺孔或一穿孔。
10. 【第10項】

    如請求項1所述之可撓性磁致位置感測器，其中該磁致線包覆一絕緣管束。
11. 【第11項】

    如請求項1所述之可撓性磁致位置感測器，其中該磁性移動單元可為一個或以上的磁性浮球。