【经验】基于位置传感器MLX90367的伺服式液位计高度计量传感器的设计

时间： 2019-10-25 来源：Melexis

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伺服式液位计是目前应用最广泛的液位计之一，为避免传动电机的影响，将位置的计量放在了传动轴的末端，最终只需要通过传感器计算出末端移动距离即可完成液位计量，位置传感器 MLX90367可以通过检测磁通量确认传动轴的移动量，转换为伺服式液位计需要累计计算传感器移动的距离，从而转换成液位高度完成液位计量。

本文基于浮力平衡的原理而设计，由微伺服电动机驱动体积较小的浮子。固定在驱动电机的内磁铁轮与经过精密加工的轮鼓（即外磁铁轮）之间完成磁偶合，使得轮鼓和驱动电机形成同步旋转，而内磁铁轮与轮鼓(外磁铁轮)之间被仪表外壳完全隔离。将钢丝均匀整齐排列在轮鼓上，钢丝末端连接浮子。当液位变化时，浮子作用于细钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，从而引起磁通量的变化。轮鼓组件间的磁通量变化导致内磁铁上的霍尔元件的输出电压信号发生变化。其电压值与储存于CPU中的参考电压相比较。当浮子的位置平衡时，其差值为零。当被测介质液位变化时，使得浮子浮力发生改变。其结果是磁耦力矩被改变，使得带有温度补偿的霍尔元件的输出电压发生变化。该电压值与CPU中的参考电压的差值驱动伺服电动机转动，调整浮子上下移动重新达到平衡点。

MLX90367布置在传动轴的末端，将浮子位置信息反馈回CPU，整个系统构成了一个闭环反馈回路。转轴根部转动的角度，与浮子位置以及液面高度成正比。通过MLX90367的输出信号，即可通过换算得到液位高度值，完成液位计量。

MLX90367芯片加单端供电电源与磁铁配合即可实现功能，考虑到EMC的robust电路，由一阶π型RC滤波电路组成。所以MLX90367制成PCBA与磁铁配合，其电路简单外围只有阻容。模块端口只留出Vdd、GND、Out，编程器PTC-04即通过三个端口与MLX90367进行通信，通过后端校准减小机械装配带来的误差。PTC-04编程时候，将PTC-04设备引出线接线可以直接连接到模块的VDD、GND、OUT端口，因为R1对供电电压压降约为10Ω×8mA=0.08V，影响很小。由于滤波电阻R2的存在，OUT口输出电流的大小受到一定限制。

如果对EMC要求不高，则C2、C3、R1、R2可以去掉。

选择MLX90367，因其具有以下优势特征：

（1）基于SAE J2716/SENT 协议的第 II½ 代 Triaxis®技术，可以通过MELEXIS专用编程器 PTC-04对模块进行校准，提高系统精度。

（2）作为ASIL-B SEooC（独立安全单元-ISO 26262）组件提供，可采用单一和双重冗余实施方案，能够以经济高效的方式满足各种应用的要求。

（3）可单独测量水平和垂直分量，装配方式灵活多样。

（4）环境温度范围从–40℃至+150℃，支持过电压保护，低电压检测。

基于MLX90367设计的伺服式液位高度计，测量结果稳定，信号波动小。其精确度、重复性、稳定性都令用户满意。如果您对此有兴趣或仍有问题可以联系世强400-887-3266。

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编程鱼 Lv5. 技术专家 2019-12-22

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