一种新型液位传感器装置及其制作方法与流程

本发明涉及液体测量技术领域，尤其是一种新型液位传感器装置及其制作方法。

背景技术：

在很多场合需要准确测量液体的深度，对于不同介质、不同环境下的液体，采用的液位传感器也不同，目前市场上的液位传感器主要有差压式、磁致伸缩式、电容式、磁浮子式这四大类，这些产品都有各自的优缺点(1)、差压式液位变送器主要利用不同高度的液体产生的压强不同计算得到液体的高度，这种液位变送器能够测量的液体高度范围较窄，且对于不同密度的液体需要对后续电路做不同参数的调整，普适性较差；（2）、磁致伸缩式液位传感器主要是利用磁致伸缩原理而设计的，这类液位计主要是通过磁致伸缩原理而设计的。传感器工作时，其电路部分发出一个脉冲电流，电流沿着波导丝传导，强电流在波导丝周围产生磁场。液位计的侧杆外有一个浮球，浮球可以沿着杆子上下滑动。浮球内部有一些永久磁铁。当由波导丝产生的磁场和永久磁铁产生的磁场相遇时，在场力的作用下使得磁性波导丝产生扭转，这时波导丝产生扭转波脉冲。只要知道发射的脉冲电流与接收到的扭转波脉冲的时间差，就可测得实际液位，但是这种测量方式需要复杂的后续电路提供支持，这就导致这种液位变送器价格昂贵，一般在3000元以上；（3）、电容式液位传感器是根据电容量的不同来测量液体的高度的，不同液体高度导致电容器中介质的介电常数改变，从而改变电容量，后续电路通过测量电容量的不同来计算出液体的高度，这种测量方式也需要复杂的电路来配合计算，并且由于电路中的电容随着温度的变化有很大变化，这就使得这种方式能够测量的温度范围较窄，一般在-40℃至+70℃之间，且价格一般在1000元以上；（4）、磁浮子式液位传感器主要原理是干簧管在饱和磁场的作用下处于导通状态，磁性浮子随着液位的高低上下移动，不同位置的干簧管随着磁性浮子的靠近而导通，经由后续电路处理后计算出液位的高度，这种测量方式的精度不高，且干簧管是玻璃结构，容易损坏导致液位计出故障而显示不精确，另外干簧管结构的液位计体积较大，安装时所需的空间较大，价格一般在500元以上。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简答，实用性强的新型液位传感器装置及其制作方法，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：

一种新型液位传感器装置的制作方法，该方法采用内部中空的直杆结构为基体，当直杆插入液体中时，其液体会流入直杆的中空部位，在直杆的中空内设置可移动磁性浮子，该磁性浮子随着液位的高低上下浮动，在直杆两侧内嵌入至少2个磁敏芯片，磁性浮子在上下浮动时与不同位置的磁敏芯片接触，对应的磁敏磁敏芯片输出高电平信号，后续的处理电路根据收到不同位置磁敏芯片的信号来计算出液位的高度。

前述的一种新型液位传感器装置的制作方法中，所述直杆的内部中空部分为长方体结构。

前述的一种新型液位传感器装置的制作方法中，所述磁敏芯片对称嵌入在直杆两侧，且直杆两侧的磁敏芯片采用交叉放置方法实现，即直杆一侧的相邻磁敏芯片间间距为直杆另一侧对应磁敏芯片的厚度。

前述的一种新型液位传感器装置的制作方法中，每个磁敏芯片的厚度一致，且该磁性浮子的厚度与磁敏芯片的厚度一致。

前述的一种新型液位传感器装置的制作方法中，所述磁敏芯片采用cc7001磁足开关芯片，该芯片为全级型磁敏芯片，且该芯片分别在零磁场和饱和磁场条件下输出低电平和高电平。

一种新型液位传感器装置，包括直杆，在直杆内设置中空部分，磁性浮子放置在中空部分内且可延至中空部分上下浮动，至少2个磁性芯片以叠放方式嵌入在直杆内，该磁性芯片与磁性浮子相配合。

前述的一种新型液位传感器装置中，所述直杆的中空部分为长方体结构，该结构能有效防止磁性浮子在水平方向转动而导致测量不准确。

前述的一种新型液位传感器装置中，所述磁敏芯片对称嵌入在直杆两侧，且直杆两侧的磁敏芯片采用交叉放置方法实现，即直杆一侧的相邻磁敏芯片间间距为直杆另一侧对应磁敏芯片的厚度，在杆的两侧采用交叉放置的方式固定磁阻芯片，提高测量精度，若采用同一侧设置磁敏芯片，当磁性浮子发生偏移时，所得误差较大，采用交替时，可有效减少误差。

前述的一种新型液位传感器装置中，每个磁敏芯片的厚度一致，且该磁性浮子的厚度与磁敏芯片的厚度一致，采用各磁性芯片和磁性浮子厚度一致，使得磁性浮子在上下移动过程中都能与对应磁性芯片接触，使得磁性芯片能磁性发出高平信号。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明通过在直杆交替嵌入磁性芯片，且各芯片厚度一致，当直杆插入液体内后，磁性浮子会随着液体上下浮动，由于磁性浮子厚度与磁性芯片厚度一致，使得磁性浮子与对应磁性芯片持续保持接触，使得磁性芯片能持续发出高平信号（该磁性芯片与磁性浮子接触面积大小不等是，输出的高平信号大小也不一致，使得得到精确的液位尺寸），本发明结构简单，制作方便，实用性强。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明中磁阻开关芯片原理示意图；

附图3是本发明中磁阻开关芯片对应压力下的电流输出示意图。

具体实施方式

本发明的实施例：一种新型液位传感器装置的制作方法，该方法采用内部中空的直杆结构为基体，当直杆插入液体中时，其液体会流入直杆的中空部位，在直杆的中空内设置可移动磁性浮子，该磁性浮子随着液位的高低上下浮动，在直杆两侧内嵌入至少2个磁敏芯片，磁性浮子在上下浮动时与不同位置的磁敏芯片接触，对应的磁敏磁敏芯片输出高电平信号，后续的处理电路根据收到不同位置磁敏芯片的信号来计算出液位的高度。

其中该直杆的内部中空部分为长方体结构，该磁敏芯片对称嵌入在直杆两侧，且直杆两侧的磁敏芯片采用交叉放置方法实现，即直杆一侧的相邻磁敏芯片间间距为直杆另一侧对应磁敏芯片的厚度，每个磁敏芯片的厚度一致，且该磁性浮子的厚度与磁敏芯片的厚度一致，而磁敏芯片采用cc7001磁足开关芯片，该芯片为全级型磁敏芯片，且该芯片分别在零磁场和饱和磁场条件下输出低电平和高电平。

根据上述方法所形成的一种新型液位传感器装置，如附图所示，包括直杆1，在直杆1内设置中空部分2，磁性浮子3放置在中空部分2内且可延至中空部分2上下浮动，至少2个磁性芯片4以叠放方式嵌入在直杆1内，该磁性芯片4与磁性浮子3相配合。

其中该直杆1的中空部分2为长方体结构，该磁敏芯片4对称嵌入在直杆1两侧，且直杆1两侧的磁敏芯片4采用交叉放置方法实现，即直杆1一侧的相邻磁敏芯片4间间距为直杆1另一侧对应磁敏芯片4的厚度，

9、根据权利要求1所述的一种新型液位传感器装置，其特征在于：每个磁敏芯片4的厚度一致，且该磁性浮子3的厚度与磁敏芯片4的厚度一致。

主要涉及原理

本实施例采用的磁敏传感器是由贵州雅光电子科技股份有限公司生产的cc7001磁阻开关芯片，该芯片能够分别在零磁场和饱和磁场（大于15高斯）的条件下输出低电平（0）和高电平（1）（附图2），芯片的静态工作电流为3微安（3v输入条件下）（图3），直杆两侧有一串磁敏芯片，不同位置的芯片输出的信号对应不同的液位高度。磁性浮子随着液位的高度上下浮动时会触发不同位置的磁感应开关输出高电平信号（且同一个磁性芯片的高电平信号大小跟该磁性芯片与磁性浮子的接触面积成线性关系），后续的处理电路会根据接收到的不同位置芯片的信号来计算出液位的高度（附图1），这种液位变送器的测量精度跟测量液体深度无关，只跟芯片的尺寸有关，现有的芯片是sot-23封装，芯片尺寸为3mm*2.5mm*1mm，由于这款芯片是全极型磁敏芯片，那么在直杆两边采用交叉放置的方式能够将最小精度提高为1.5mm，如果采用更小的封装方式，本发明的最小精度还可以降低。由于传感器是磁敏芯片制备的，所以磁敏芯片可以放置在密封的空间内，防止测量液体对芯片产生影响，这就大大提高了这种液位变送器的寿命。且由于本发明采用的芯片的温度稳定性好，工作温度范围可以在-40℃～+120℃，这就大大增加了这种液位计的应用范围。根据测算，采用新型磁阻开关芯片制备的液位传感器售价大概为300左右。

上述方案的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用的发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施方案做出各种修改。因此，本发明不限于上述实方案，本领域技术人员根据本发明的方法，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。