[實(shí)用新型]基于霍爾效應(yīng)的長(zhǎng)行程位移測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220439437.1
• 申請(qǐng)日: 2012-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN202814328U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊會(huì)峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 楊會(huì)峰
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02;G01F23/30
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 曾少麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于物理參數(shù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種霍爾效應(yīng)位移測(cè)量裝置和測(cè)量方法，尤其涉及一種通過線性霍爾傳感器進(jìn)行長(zhǎng)行程位移測(cè)量的霍爾位移測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

目前磁性浮子液位計(jì)的變送器部分使用干簧管傳感器。磁性浮子液位計(jì)的變送器的部分技術(shù)參數(shù)：

液體密度：＞0.4g/cm3，

最大量程：0-6m，

分辨率：±1cm，

信號(hào)傳輸方式：（4-20）mA（兩線制）。

磁性浮子液位計(jì)是一種對(duì)測(cè)量精度有一定要求（分辨率：±1cm），但是要求不是太高的液位儀表，其價(jià)格比較適中。如果對(duì)精度要求較高，如精度±1mm，則需要使用其他液位液位計(jì)，比如磁致伸縮液位計(jì)，但其價(jià)格也比較昂貴。

磁性浮子液位計(jì)上的每個(gè)干簧管輸出一個(gè)開關(guān)量信號(hào)，要達(dá)到上述分辨率，每米長(zhǎng)度需要人工焊接100個(gè)干簧管（同時(shí)還需焊接100個(gè)電阻），生產(chǎn)效率低。另外，干簧管易碎，導(dǎo)致生產(chǎn)中、產(chǎn)品運(yùn)輸和安裝過程中儀表易發(fā)生故障。液位計(jì)生產(chǎn)廠家一般使用進(jìn)口干簧管，價(jià)格相對(duì)較高。

專利“霍爾位移測(cè)量裝置及測(cè)量方法”，申請(qǐng)?zhí)枺?00910105137.2，提出了一種使用霍爾開關(guān)測(cè)量位移的方法，使用霍爾開關(guān)雖然在降低故障率上優(yōu)于干簧管傳感器，但是其缺陷也顯而易見：

1、開關(guān)型霍爾傳感器與干簧管同輸出開關(guān)量，使用霍爾開關(guān)并不能減少器件使用數(shù)量,比如分比率為±1cm，測(cè)量1米長(zhǎng)度也需要100個(gè)開關(guān)型霍爾傳感器，加上附屬電路，整個(gè)測(cè)量設(shè)備電路將十分復(fù)雜。

2、干簧管是無源器件，測(cè)量電路簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)條型設(shè)備，測(cè)量范圍大。開關(guān)型霍爾傳感器為有源器件，加上附屬電路，測(cè)量范圍大將無法實(shí)現(xiàn)細(xì)條型設(shè)備。

3、使用開關(guān)型霍爾傳感器，隨著測(cè)量長(zhǎng)度增大，電路復(fù)雜度成倍增加，其低功耗測(cè)量方法將無意義。

4、使用開關(guān)型霍爾傳感器，隨著測(cè)量長(zhǎng)度增大，電路復(fù)雜度成倍增加，測(cè)量設(shè)備成本將大大超過使用干簧管，應(yīng)用受限。

專利申請(qǐng)“長(zhǎng)行程線性位移非接觸式測(cè)量裝置”，申請(qǐng)?zhí)枺?01210016996.6，提出一種使用線性霍爾傳感器測(cè)量永磁鐵直線位移的方法。其使用本實(shí)用新型中的圖6線性曲線段42進(jìn)行測(cè)量永磁鐵位置，使用兩個(gè)及多個(gè)線性霍爾傳感器測(cè)量時(shí)，需要線性霍爾傳感器間的間距小于磁鐵長(zhǎng)度，這樣前后線性霍爾傳感器的線性曲線段42對(duì)應(yīng)的位移才能有重合部分，測(cè)量方法才能實(shí)現(xiàn)。如果采用此種測(cè)量原理實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)位移測(cè)量，要么增加磁性浮子的磁鐵長(zhǎng)度，要么需要使用的傳感器數(shù)量要大大增加，但前者可能導(dǎo)致無法有效測(cè)量，而后者勢(shì)必加大成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的是針對(duì)磁性浮子液位計(jì)，提供一種低功耗、采用的器件較少、維護(hù)方便且成本較低的基于霍爾效應(yīng)的長(zhǎng)行程位移測(cè)量裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于霍爾效應(yīng)的長(zhǎng)行程位移測(cè)量裝置，包括單片機(jī)、恒流源、信號(hào)處理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和傳感器陣列，所述的傳感器陣列為至少一組線性霍爾傳感器，每組霍爾傳感器均勻一字排布在一個(gè)PCB板上，相鄰的線性霍爾傳感器間距不小于磁性浮子上的磁鐵在傳感器陣列排列方向上的尺寸，設(shè)一組線性霍爾傳感器的個(gè)數(shù)為n個(gè)，n個(gè)線性傳感器的差分輸出通過n通道模擬多路復(fù)用器復(fù)用兩根差分電壓信號(hào)傳輸線；兩根差分電壓信號(hào)傳輸線與信號(hào)處理電路的輸入接口相連；相鄰的兩個(gè)PCB板通過擴(kuò)展接口相連；各組線性霍爾傳感器由同一個(gè)恒流源分時(shí)供電，同一時(shí)間只有一組n通道模擬多路復(fù)用器輸出電壓信號(hào)到差分電壓信號(hào)傳輸線上，其它模擬多路復(fù)用器輸出處于高阻狀態(tài)；差分電壓信號(hào)經(jīng)兩根差分傳輸線傳輸?shù)叫盘?hào)處理電路進(jìn)行濾波放大處理后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后傳送到單片機(jī)。

作為優(yōu)選實(shí)施方式，使用模擬多路選擇器選擇為同一組的線性霍爾傳感器組內(nèi)的每個(gè)線性霍爾傳感器單獨(dú)供電。

本實(shí)用新型的有益效果如下：