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液位傳感器（亦稱(chēng)液位開(kāi)關(guān)或浮動(dòng)傳感器）對系統安全和高效運行起著(zhù)關(guān)鍵的作用，設計人員正在各種工業(yè)應用中越來(lái)越多地使用這種傳感器，具體應用包括暖通空調 (HVAC)、水和廢水處理、化學(xué)和石化處理系統以及食品和飲料生產(chǎn)。雖然你可以選擇從頭開(kāi)始設計液位傳感器，以滿(mǎn)足日益苛刻的精度、能效和堅固性應用要求，但這樣做很快就會(huì )把你拖入一個(gè)復雜、耗時(shí)和最終代價(jià)高昂的過(guò)程，因為設計者要熟悉傳感技術(shù)選擇、封裝、接口和監管要求。 相反，設計者可以使用基于磁簧開(kāi)關(guān)傳感技術(shù)的預包裝解決方案，這些解決方案開(kāi)箱即用，并已獲得 UL 和 IP65 監管認可。此外，由于它們使用了磁簧開(kāi)關(guān)技術(shù)，而磁簧開(kāi)關(guān)的額定壽命通常超過(guò) 1000 萬(wàn)次，可以處理高功率負載，并且具有可實(shí)現高能效的低接觸電阻以及零功耗等優(yōu)勢。 本文回顧了選擇浮動(dòng)液位開(kāi)關(guān)時(shí)的關(guān)鍵設計考慮因素。然后討論了使用磁簧開(kāi)關(guān)技術(shù)的好處，最后介紹了 TE Connectivity (TE) 的幾種液位/浮動(dòng)傳感器解決方案及其應用方式。 選擇浮動(dòng)液位傳感器 浮動(dòng)液位開(kāi)關(guān)有多種用途，例如在液位上升或下降到有潛在危險的水平時(shí)發(fā)出警報，幫助保護設備免于過(guò)熱，保持所混合材料的適當比例，以及減少火災風(fēng)險等。為具體應用選擇浮動(dòng)液位開(kāi)關(guān)時(shí)，需要清楚地了解設計條件和要求，即： · 是什么液體，其溫度和壓力是多少？ · 應用是否需要一個(gè)常開(kāi) (N.O.) 或常閉 (N.C) 的開(kāi)關(guān)？ · 是否需要單刀單擲 (SPST) 或單刀雙擲 (SPDT) 開(kāi)關(guān)？ · 需要什么樣的開(kāi)關(guān)方向：從側面看是水平的，安裝在頂部，還是安裝在底部？ · 單一液位條件指標如“滿(mǎn)”、“部分滿(mǎn)”"或“空”是否足夠，還是需要監測多個(gè)液位？ 液體及其狀況是重要的考慮因素；不同的開(kāi)關(guān)體材料適合不同的應用需求。高溫水、燃料和油類(lèi)等要求較高的應用可能需要一個(gè)玻璃填充的聚苯硫醚外殼，其額定溫度高達 +130 攝氏度 (℃)，壓力為 4.7 巴。 立式液位開(kāi)關(guān)的主體可以達到一米長(cháng)，并使用剛性材料，如各種塑料、黃銅或不銹鋼。要求不高的應用，如水箱，可以使用相對便宜的乙縮醛和發(fā)泡聚丙烯主體，其額定溫度可達 +60°C 和 0.34 巴。除了采用適當的開(kāi)關(guān)體材料外，在指定液位傳感器時(shí)，開(kāi)關(guān)技術(shù)的選擇是一個(gè)重要的考慮因素。 磁簧開(kāi)關(guān)技術(shù)的好處 磁簧開(kāi)關(guān)是一項成熟而可靠的技術(shù)。采用磁簧開(kāi)關(guān)技術(shù)的浮動(dòng)液位開(kāi)關(guān)是無(wú)源器件，不需要外部電源就能發(fā)揮作用。這些傳感器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由浮子中的永久磁鐵與固定的磁簧開(kāi)關(guān)的相互作用而激活的。 這些傳感器利用一個(gè)內嵌磁鐵的可移動(dòng)浮子來(lái)激活傳感器主體中的一個(gè)或多個(gè)磁簧開(kāi)關(guān)（圖 1）。當液面上升時(shí)，磁鐵從底部移動(dòng)（浮動(dòng)）到開(kāi)關(guān)的頂部，當液面下降時(shí)，磁鐵就會(huì )下降。當磁鐵向磁簧開(kāi)關(guān)移動(dòng)或遠離磁簧開(kāi)關(guān)時(shí)，它就會(huì )打開(kāi)或關(guān)閉，具體取決于配置。 
圖 1：當液面上升和下降時(shí)，浮子在閥桿（左）上和下移動(dòng)。閥桿包含固定的磁簧開(kāi)關(guān)（中間），當浮子中的磁鐵（右邊）接近時(shí)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉，具體取決于其設計。（圖片來(lái)源：TE Connectivity） 這些傳感器的可靠性來(lái)自幾個(gè)因素：它們只有一個(gè)移動(dòng)部件，它們用與液體兼容的主體材料制造，它們有一個(gè)密封的磁簧開(kāi)關(guān)，采用釕觸點(diǎn)，額定開(kāi)關(guān)操作次數超過(guò) 1000 萬(wàn)次。 磁簧開(kāi)關(guān)可以在高溫環(huán)境下可靠地工作。當開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，它們具有較高的絕緣等級，其電流消耗低于固態(tài)開(kāi)關(guān)技術(shù)。使用磁簧開(kāi)關(guān)滿(mǎn)足電磁兼容性 (EMC) 的要求很簡(jiǎn)單，只需要進(jìn)行最小的測試。 基于磁簧開(kāi)關(guān)的液位傳感器 設計人員可以使用 TE 的液位傳感器來(lái)實(shí)現磁簧開(kāi)關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢。TE 能夠讓設計者從近 20 種垂直和水平液位開(kāi)關(guān)中進(jìn)行選擇，這些開(kāi)關(guān)有六個(gè)系列，使用各種材料制成，有各種開(kāi)關(guān)、配件和電纜選擇（圖 2）。
圖 2：TE Connectivity 的浮動(dòng)液位傳感器有多種配置，包括垂直安裝和側面安裝，最大 90° 角，以及通用安裝配件。（圖片來(lái)源：TE Connectivity） TE 液位開(kāi)關(guān)的額定電壓高達 250 伏交流電 (AC) 或 200 伏直流電 (DC)。他們通過(guò)了針對汽車(chē)產(chǎn)品的 ISO/TS 16949 認證和針對工業(yè)應用的國際標準化組織 (ISO) 認證。有些型號則通過(guò)了 UL 認證和英國水法規咨詢(xún)計劃 (WRAS) 認證。其額定開(kāi)關(guān)周期超過(guò) 1000 萬(wàn)次，旨在方便安裝和現場(chǎng)服務(wù)。如果這些開(kāi)關(guān)中有一個(gè)被損壞，可以很容易進(jìn)行更換。 TE 提供的液位傳感器可以測量水箱何時(shí)滿(mǎn)載、空載或部分裝載，有些型號可以測量多個(gè)液位。像 VS801-51 這樣的垂直液位傳感器，其玻璃填充式聚丙烯主體是為在水中使用而設計的，有 N.O. 或 N.C. 開(kāi)關(guān)，以及 SPST 或 SPDT 配置。VCS-06 使用玻璃填充的尼龍 6.6 制成，可提供采用 SPST 配置的 N.O. 或 N.C. 開(kāi)關(guān)（圖 3）。這兩種傳感器都可用于涉及沸水和燃料的應用，其中一些型號的額定工作溫度高達+130℃，壓力達 4 巴。
圖 3：VCS-06 系列液位傳感器可以安裝在液體儲罐的頂部或底部，根據浮子的擺放方向不同可實(shí)現 N.O. 或 N.C 接觸。（圖片來(lái)源：TE Connectivity） 對于需要測量介于滿(mǎn)和空之間的單一液位的應用來(lái)說(shuō)，設計者可以使用水平液位開(kāi)關(guān)。通過(guò) UL 認證的實(shí)例包括： · LS309-32，用玻璃填充的尼龍 6.6 制成，用于油、燃料和非離子液體。它有一個(gè) SPST 配置，一個(gè) 40.4 毫米 (mm) 的標準激活擺動(dòng)，額定電壓為 200 伏直流或 250 伏交流，負載高達 70 瓦 (W)（圖 4）。 · LCS-03，外殼為乙縮醛/聚丙烯，浮子為發(fā)泡聚丙烯。這是為在空間有限的水和廢水應用中使用而設計的。它有一個(gè)緊湊的水平短擺 (35.5 mm)，并配有電纜或一體式連接器。當浮子處于水平狀態(tài)時(shí)，它是 N.C.，額定電壓為 48 伏直流，最大功率為 40 瓦。 · LDS309-11N，外殼和浮子為玻璃纖維填充的尼龍 6.6，用于壓力最高達 4.7 巴的油、燃料和非離子液體。它能夠感應到液位的微小變化，在工作和釋放之間有 8.65 mm 的窄行程差。該設備使用 SPST 開(kāi)關(guān)，額定負載高達 70 W，電壓為 200 伏直流或 250 伏交流。
圖 4：LCS309-32 水平液位開(kāi)關(guān)的標準激活擺幅為 40.4 mm，設計用于油、燃料和非離子液體。（圖片來(lái)源：TE Connectivity） 當單一的液位測量不夠時(shí)，設計者可以使用最長(cháng)達一米的加長(cháng)開(kāi)關(guān)。例如，EVS312-51N 使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)提供三種不同液位狀態(tài)指示（圖 5）。高位開(kāi)關(guān)是一個(gè) N.C 器件，低位開(kāi)關(guān)是一個(gè) N.O 器件。
圖 5：像 EVS312-51N 這樣的加長(cháng)開(kāi)關(guān)使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)提供三個(gè)不同液位狀態(tài)指示。（圖片來(lái)源：TE Connectivity） 當浮子處于上限時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都打開(kāi)；當浮子處于下限時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)閉；當浮子處于上限和下限之間時(shí)，高位開(kāi)關(guān)關(guān)閉，低位開(kāi)關(guān)打開(kāi)（表 1）。
表 1：EVS312-51N 中的高位開(kāi)關(guān)和低位開(kāi)關(guān)可用于指示三種不同的液位狀態(tài)。（圖片來(lái)源：TE Connectivity） EVS312-51N 的主體是尼龍 6.6，浮子是玻璃填充的尼龍 6.6，額定電壓為 175 伏直流或 125 伏交流，負載最高 5W，提供內部和外部安裝配置。 結語(yǔ) 基于磁簧開(kāi)關(guān)的液位傳感器為設計者提供了可靠和長(cháng)壽命的選擇，適用于惡劣和苛刻的應用。這些開(kāi)關(guān)有多種配置，可用于測量?jì)σ合涫菨M(mǎn)的還是空的，或者當液體處于兩者之間的預定水平時(shí)，有些開(kāi)關(guān)可以測量多個(gè)液體水平。此外，它們不需要外部電源，可以很容易地滿(mǎn)足 EMC 要求。 來(lái)源：Digi-Key |
