【新品推荐】磁感应小型连续浮球液位计XT-300C
液位测量的方法不胜枚举,从简单的浮子,光电,电容,电阻,超声波,压差到雷达,视觉传感,热成像…没有哪一种测量方法是能够同时兼顾成本和性能的,浮子需要接触介质,只要比重、兼容性、粘度合适,就不受介质的种类影响;电容需要被测介质在一定的介电常数范围内;雷达,视觉和热成像的成本较高,只适用于一定的应用场合。相比之下,浮子液位计尽管测量原理简单,但应用场合更宽泛,适用于大多数应用。
由于干簧管是无源器件,而且成本上具备优势,在过去的60多年中,Gems一直生产以干簧管为核心器件的浮子开关和变送器。Gems XT-300产品就是以干簧管为核心器件,通过阵列式排布实现4mm分辨率的产品,其广泛应用于氢能叉车、商业打印设备和IVD设备的液位测量中。
XT-300 干簧管变送器
但由于中美运输服务发展的时间不同,尽管我国在运输的时效和中继点上全面的超过了美国,但是服务质量还是存在差距,野蛮分拣随处可见,因此干簧管类产品饱受其害。此外,在生产实践中,也难免有产品跌落的情况发生,这都可能对干簧管类产品的性能产生直接的影响,譬如接触电阻变大。因此,为了解决以上问题,Gems开发了磁感应小型连续浮球液位计XT-300C,这款产品基于隧道磁阻(TMR)原理制成,是全塑料组件,可用于腐蚀性的环境,并且符合ISO13485认证,可用于医疗设备。实际上多年以来,Gems的浮子类产品一直服务于IVD行业。
XT-300C磁感应小型连续浮球液位计
XT-300C相比于传统的干簧开关,具有如下优势:
XT-300C 磁阻和干簧管变送器的核心器件对比
综上所述, Gems新一代液位变送器产品XT-300C解决了干簧开关易受震动导致接触电阻变大的问题,更是突破了传统干簧管变送器4mm分辨率的限制。
科普小知识
什么是磁阻效应?
我们要先从一个概念开始讲起:Electron Scattering (电子散射)。每个电子都有两个关键参数,电荷量和旋转方向,每个电子的电荷量是一样的,都是-1.602*10-19 C,然而旋转方向可以朝上也可以朝下。1922年实验证实了每个电子都拥有一个本征角动量和磁动量。
电子散射原理示意图
当电子通过导体时,电子会发生散射,即电子在材料的静电力作用下发生弹道偏离的现象。带电粒子通过磁性导体时会受到洛伦兹力的影响。当电子穿过铁磁材料时,电子的自旋会增加或减少它们在铁磁材料中散射的概率,这就是磁阻效应。对于隧道磁阻效应而言, 它于1991年由Terunobu Miyazaki发现,隧道磁阻发生在被极薄的无磁性非导体绝缘层所隔绝的两个铁磁体中,当绝缘层足够薄的时候(一般只有几纳米),电子会从一个铁磁体隧穿到另一个铁磁体中,而这在经典物理学中是不可能发生的,因此隧道磁阻效应是量子力学现象,Gems XT-300C 就是基于这个原理而制造的。
TMR结构
这种原理的产品相对于霍尔效应和其他磁阻原理而言,具有更高的灵敏度,此外,它具备360°的响应角度范围,可以用于测量绝对角度的变化。
磁阻效应和其他原理对比
什么是干簧管?
浮子液位计自发明以来,干簧管(reed switch)一直是浮子液位计的核心元器件,干簧管整体结构简单,即两个密封在玻璃外壳中的铁磁叶片。换句话说,这些组件几乎可以存在于任何环境中或在任何环境中使用。此外,玻璃外壳还具有与镍铁(NiFe)簧片完全匹配的温度系数。
干簧开关工作原理
永磁体或电磁线圈产生的磁场的存在(或不存在)会导致触点断开或闭合。开关触点断开时不消耗电源。这种结构和操作的简单性使簧片开关没有磨损部件,因此,在众多行业中作为“开关”可靠地工作。如今,所有主要的细分市场都使用簧片开关技术,例如,测试和测量设备、医疗电子、电信、汽车、安防和电器都使用基于簧片的开关元件。
干簧管结构
簧片开关的工作原理是通过简单的磁铁相互作用来打开和关闭触点,从而可靠地切换数十亿次操作。首先,簧片开关的基本操作发生在接近永磁体时,单个簧片随着磁体的吸引力极性被磁化。第二,当外部磁场足够强时,磁场的吸引力使簧片开关的叶片闭合。第三,当磁场消失时,簧片产生的磁场消失,更重要的是簧片上的任何剩磁都会影响开启和关闭行为,因此,需对簧片进行退火和处理,去除任何磁性保留。
当然干簧管也存在一些缺点,例如玻璃外壳受到冲击后,会发生惰性气体外泄,导致接触电阻变大,从而慢慢失效;当所处环境较复杂时,簧片存在被磁化的风险,譬如设备附近存在强磁设备(如MRI);干簧管的体积较大,且灵敏度较霍尔等磁性芯片较低,决定了其制成的产品最小分辨率会高于芯片制成的产品。
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