[实用新型]一种非接触式滑轮液位传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能测量容器或者井中液位的传感器装置，尤其涉及一种通过磁场角度传感器感测永磁体的旋转角度来测量液位的非接触式液位传感器。 

背景技术

在现有技术中，美国专利申请US2012/006060601“系绳浮子式液位传感器”公开了一种测量容器或者井中液位的装置，这个装置包含有一浮子、一滑轮、一系绳以及一光学旋转编码器，该装置使用的光学旋转编码器容易变脏，也容易出故障。此外，中国专利申请201310369292.1公开了一种多圈滑轮式液位传感器，该传感器是通过编码器装置来实时监控滑轮的总旋转角度，再通过使用算法将滑轮的总旋转角度转化成距离底部的距离来计算液位的高度。 

上述技术方案存在以下几方面的缺点： 

首先，传感器系统使用旋转编码器来计算滑轮的旋转角度使得容器不容易被密封。但是为了使内部温度和气压维持在理想值，却经常需要将容器或井与外部环境隔离。其次，绝对旋转编码器只能工作在有限的转数范围内，这种限制由机械旋转编码转轮的数量所决定，但有时候需要液位传感器能在未知的液位高度里或者无限量的深度范围里工作。另外，旋转编码器转轮也可能会发生机械故障，增加了系统的复杂程度和成本。 

实用新型内容

为克服现有技术中存在的以上问题，本实用新型提供一种非接触式滑轮液位传感器，该传感器能测量永磁体的角度和角向的即时变化。 

本实用新型提供的一种非接触式滑轮液位传感器，用于对容器或井内的液位进行电子远程监测，该液位传感器包括： 

随着液位改变而上下浮动的浮子； 

两端系在所述浮子上的系绳； 

至少一个滑轮，所述滑轮通过缠绕在其上的所述系绳与所述浮子连接，随着所述浮子的上下浮动，所述滑轮转动； 

永磁体，所述永磁体设置在所述滑轮的一侧，并随所述滑轮的转动而转动； 

磁场角度传感器，所述磁场角度传感器与所述永磁体之间设有固定间隙，用于测量所述永磁体的旋转角度，并将所述旋转角度转化为电压信号输出。 

优选的，所述滑轮包括一顶端滑轮或所述滑轮包括一顶端滑轮和一底端滑轮； 

其中，所述顶端滑轮外侧设置有同心安装的法兰，所述法兰的外直径大于所述顶端滑轮的外直径。 

优选的，所述液位传感器还包括一壳体顶盖和一印刷电路板PCB，所述磁场角度传感器位于所述PCB上，所述PCB位于所述壳体顶盖的外侧，并通过连接柱与所述壳体顶盖连接。 

优选的，所述顶端滑轮、所述永磁体和所述法兰均位于所述壳体顶盖内部，并通过所述壳体顶盖与外界隔离。 

优选的，所述液位传感器还包括至少一个设置在所述永磁体和所述顶端滑轮之间的齿轮，所述齿轮用于以比例的方式来调整所述永磁体和所述顶端滑轮之间的旋转比。 

优选的，所述齿轮为用于减小摩擦的耦合摩擦轮，所述耦合摩擦轮包含有轮毂和轮轴，其旋转轴与所述顶端滑轮的旋转轴不共线。 

优选的，所述液位传感器还包括通信接口，所述通信接口具有数据输入/输出功能。 

优选的，所述液位高度与所述永磁体的旋转圈数之间的关系为：N=(L–L_LOW)/（π*D*RF），其中N为所述永磁体的 旋转圈数，L为所测液位高度，L_LOW为最低液位，D为所述滑轮的外直径，RF为缩减系数。 

优选的，所述永磁体的旋转轴与所述顶端滑轮的旋转轴相同。 

优选的，所述磁场角度传感器包括两个独立的单轴传感器芯片或者一个双轴传感器芯片。 

本实用新型中，永磁体位于密封的容器里面，其位于顶端滑轮的旋转轴线上或者靠近顶端滑轮的旋转轴，这是为了使在顶端滑轮附近的磁场的方向和幅度与顶端滑轮以相同的转速转动。一个磁场角度传感器安装在密封的容器外面，此磁场角度传感器位于永磁体和顶端滑轮的旋转轴线上或者靠近顶端滑轮的旋转轴。该磁场角度传感器至少能测量磁场的两个方向分量（X轴和Y轴），此磁场角度传感器内部可设置两个独立的芯片，分别测量平行于X轴和Y轴方向的磁场大小。 

本实用新型中所提供的液位传感器系统能感测任意大范围的深度，它也能允许容器或者井与外部环境密封隔离，这种紧凑的旋转永磁体排布能使磁场有规律的变化，该磁场的角向位置可被位于印刷电路板（PCB）上的磁场角度传感器芯片探测。PCB位于容器的外面，其提供了电源和接地连接点，也还可能在其上设置有控制电路和通信线路。 

附图说明