本發(fā)明涉及液位測量領(lǐng)域，尤其是一種新型磁霍爾液位傳感器。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)中的液位傳感器大多使用干簧管作為磁感應(yīng)元件，但是干簧管觸點(diǎn)和簧片是相當(dāng)小而精致的，所以它們難以承受高壓或大電流。電流過大時，簧片會因過熱失去彈性。即開關(guān)容量小，接點(diǎn)易產(chǎn)生抖動以及接點(diǎn)接觸電阻大；而且干簧管的故障排查工序多，故障干簧管需要用專用儀器(如at值測試器、絕緣耐壓測試器、內(nèi)阻測試器等)檢測；而且不適合誤差范圍小的產(chǎn)品設(shè)計：at值范圍大，從成本角度考慮不能保證批量產(chǎn)品的at值都相同，并且配套磁石也不盡相同。后來市場上出現(xiàn)了使用霍爾元件代替干簧管作為磁感應(yīng)元件，但是這種無法通用，需要根據(jù)客戶需要進(jìn)行單獨(dú)定制，同時精度較差，而且生產(chǎn)成本非常大。再后來出現(xiàn)的可批量生產(chǎn)的磁-霍爾液位傳感器，可替換現(xiàn)有常規(guī)液位傳感器的需求，通用性高，但是分辨率不高，批量生產(chǎn)速度不高。因此現(xiàn)在市場上迫切需要一種滿足可貼片的快速生產(chǎn)速度要求同時具有高分辨率、高精度、高品質(zhì)的新型磁霍爾液位傳感器。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題在于提供一種新型磁霍爾液位傳感器。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種新型磁霍爾液位傳感器，包括有殼體以及設(shè)于殼體內(nèi)與殼體配套的pcb板，所述殼體外殼上設(shè)有浮子，所述浮子內(nèi)設(shè)有用于產(chǎn)生磁場的磁體，還包括有控制模塊，所述控制模塊包括有用于接收采集的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理并發(fā)出指令信號mcu控制器、用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的a/d轉(zhuǎn)換模塊、用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的d/a轉(zhuǎn)換模塊、用于檢測溫度的溫度檢測模塊、用于將mcu處理后得到的液位數(shù)據(jù)信號輸出的信號輸出接口模塊，所述a/d轉(zhuǎn)換模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊、溫度檢測模塊以及信號輸出接口模塊分別與mcu控制器連接；所述pcb板上沿長度方向依次設(shè)有若干霍爾元件，各個霍爾元件的輸出引腳均連接有電阻r，各個電阻r之間依次串聯(lián)；所述若干霍爾元件中的首位霍爾元件q1的輸出引腳連接有電阻r1，所述首位霍爾元件q1的輸出引腳通過電阻r1以及電阻rp與工作電壓vdd連接，所述電阻r1與電阻rp串聯(lián)；所述a/d轉(zhuǎn)換模塊連接電阻r1與電阻rp之間的電路，所述a/d轉(zhuǎn)換模塊用于將采集到的電阻r1與電阻rp之間的電路電壓vout的模擬信號轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的數(shù)字信號；所述若干霍爾元件中的末位霍爾元件qx的接地引腳與輸出引腳通過電阻rx連接；所述各個霍爾元件的電源引腳分別連接供電電壓vcc，所述各個霍爾元件的接地引腳均接地。進(jìn)一步地，當(dāng)液位傳感器的分辨率為d，磁石長度為l，且d<l<1.5*d。進(jìn)一步地，所述信號輸出接口模塊還連接有信號轉(zhuǎn)換模塊、can總線模塊以及信號輸出模塊。進(jìn)一步地，所述磁體為磁鐵。本發(fā)明的有益效果為：1.本發(fā)明的磁霍爾液位傳感器具有高分辨率、高精度的特點(diǎn)，完全可以滿足客戶對液位傳感器精度的需求。2.本發(fā)明的液位傳感器輸出的液位信號呈線性變化，數(shù)據(jù)容易處理。3.可根據(jù)不同的長度可裁剪信號數(shù)，大大提升后期數(shù)據(jù)整理效率。4.本發(fā)明的霍爾液位傳感器上的霍爾元件完全可貼片批量生產(chǎn)，代替干簧管。5.本發(fā)明的霍爾液位傳感器可以輸出標(biāo)準(zhǔn)信號，無需標(biāo)定。附圖說明圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式的電路連接示意圖。圖2為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式中液位傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1為pcb板，2為gnd，3為vcc，4為vout，51為首位霍爾元件q1，52為霍爾元件，53位末位霍爾元件qx，61為電阻r1，62為電阻r，7為電阻rx。圖3為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式中液位傳感器的信號輸出圖表。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。一種新型磁霍爾液位傳感器，包括有殼體以及設(shè)于殼體內(nèi)與殼體配套的pcb板1，所述殼體外殼上設(shè)有浮子，所述浮子內(nèi)設(shè)有用于產(chǎn)生磁場的磁體，還包括有控制模塊，所述控制模塊包括有用于接收采集的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理并發(fā)出指令信號mcu控制器、用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的a/d轉(zhuǎn)換模塊、用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的d/a轉(zhuǎn)換模塊、用于檢測溫度的溫度檢測模塊、用于將mcu處理后得到的液位數(shù)據(jù)信號輸出的信號輸出接口模塊，所述a/d轉(zhuǎn)換模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊、溫度檢測模塊以及信號輸出接口模塊分別與mcu控制器連接；所述pcb板上沿長度方向依次設(shè)有若干霍爾元件52，各個霍爾元件的輸出引腳均連接有電阻r62，各個電阻r之間依次串聯(lián)；若干霍爾元件中的首位霍爾元件q151的輸出引腳連接有電阻r161，所述首位霍爾元件q1的輸出引腳通過電阻r1以及電阻rp與vout連接，所述電阻r1與電阻rp串聯(lián)；所述a/d轉(zhuǎn)換模塊連接電阻r1與電阻rp之間的電路，所述a/d轉(zhuǎn)換模塊用于將采集到的電阻r1與電阻rp之間的電路電壓vout的模擬信號轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的數(shù)字信號。若干霍爾元件中的末位霍爾元件qx53的接地引腳與輸出引腳通過電阻rx7連接；所述各個霍爾元件的電源引腳分別連接供電電壓vcc3，所述各個霍爾元件的接地引腳均接地gnd2；信號輸出接口模塊還連接有信號轉(zhuǎn)換模塊、can總線模塊以及信號輸出模塊；磁體為磁鐵或者電磁鐵，當(dāng)為電磁鐵時，電磁鐵連接有獨(dú)立電源。本發(fā)明的霍爾液位傳感器在使用時：采用霍爾元件測量液位，在vcc電壓的驅(qū)動下：1.如果有磁場的作用下,霍爾元件q1工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，y1處的電壓為0v，在vout上的電壓為rp與r1上的分壓；2.如果有磁場的作用下,霍爾元件q2工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，y2處的電壓為0v，在vout上的電壓為rp與(r1+r2)上的分壓；3.如果有磁場的作用下,霍爾元件q3工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，y3處的電壓為0v，在vout上的電壓為rp與(r1+r2+r3)上的分壓；4.如果有磁場的作用下,霍爾元件q4工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，y4處的電壓為0v，在vout上的電壓為rp與(r1+r2+r3+r4)上的分壓；5.如果有磁場的作用下,霍爾元件qx工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)下，yx-1處的電壓為0v，在vout上的電壓為rp與(r1+r2+r3+r4+…+rx-1)上的分壓；6.如果整個電路沒有磁場的作用下，在vout上的電壓為rp與(r1+r2+r3+r4+…+rx-1+rx)上的分壓。如果取vdd為5v,rp＝2000ω，對r1～rx進(jìn)行電阻分配如下表所示，根據(jù)電阻分壓，vout的電壓值通過計算如下表所示：每個信號數(shù)表示第幾個霍爾元件導(dǎo)通，信號數(shù)1表示第一個霍爾元件導(dǎo)通，可以表示液位的最高位。信號2表示第二個霍爾元件導(dǎo)通，表示液位的次高位。如果配置信號個數(shù)為154個，表示信號數(shù)為154的代表最低液位。請參閱附圖3所示，信號從1到信號154，信號輸出呈線性變化。vout經(jīng)過a/d采樣后，根據(jù)電壓值可以判斷是哪一個霍爾元件導(dǎo)通，從而判斷出是液位高度。例如：液位高度為500mm，如果信號為154的值為零液位，信號1的值為滿液位500，1.如果a/d采樣值為4.906v，通過程序查找為第153個信號，計算：h(mm)＝500mm-153/154*500mm＝3.24(mm)；2.如果a/d采樣值為0.127v，通過程序查找為第5個信號，計算：h(mm)＝500mm-5/154*500mm＝483.76(mm)；3.如果a/d采樣值為0v，通過程序查找為第1個信號，計算：h(mm)＝500mm-0/154*500mm＝500(mm)；本發(fā)明中pcb板結(jié)構(gòu)為：霍爾元件與電阻并列排列為一組信號，同時，霍爾元件與霍爾元件垂直排列，電阻與電阻垂直排列，虛線部分為pcb上的布線，gnd布線與vcc布線一樣，由pcb從上往下，垂直一條線，并呈平行排列。這種pcb結(jié)構(gòu)具有可裁剪，可批量的優(yōu)點(diǎn)。工作在不飽和導(dǎo)通下的液位測量，具有得到2倍的測量分辨率。如果取vdd為5v，rp＝167ω，當(dāng)液位傳感器的分辨率為d，磁石長度為l，且d＜l＜1.5*d時：對r1～rx進(jìn)行電阻分配如下表所示：磁石在第一個霍爾元件的正上方，vout測試數(shù)據(jù)為下表所示：信號數(shù)vdd(v)rp(ω)r1～rx(ω)r1+r2+··rx(ω)vout(v)13.3167000.50623.316710100.64533.316710200.76743.316710300.90753.316712421.02963.316712541.16573.316715691.28283.316715841.40393.3167181021.519103.3167181201.623113.3167201401.756123.3167271671.861133.3167332001.974143.3167392392.090153.3167432822.210163.3167623442.240隨著磁石往下移動，磁石同時在第一和第二個霍爾元件的正上方，vout測試數(shù)據(jù)為下表所示：信號數(shù)vdd(v)rp(ω)r1～rx(ω)r1+r2+··rx(ω)vout(v)13.3167000.40823.316710100.55633.316710200.69243.316710300.83753.316712420.97063.316712541.11273.316715691.23883.316715841.36993.3167181021.448103.3167181201.602113.3167201401.735123.3167271671.735133.3167332001.871143.3167392392.000153.3167432822.120隨著磁石繼續(xù)往下移動，會出現(xiàn)磁石在第二個霍爾元件的正上方，再隨著磁石繼續(xù)往下移動，會出現(xiàn)磁石同時在第二和第三個霍爾元件的正上方，由于產(chǎn)生的vout會交替對應(yīng)上方兩個表格的數(shù)據(jù)，因此，16個霍爾元件產(chǎn)生了共31個數(shù)據(jù)，根據(jù)霍爾元件排列的間距為d，而實(shí)際可以測試d/2的位置，從而提高了測試的分辨率。當(dāng)前第1頁12