Традиционные контактные потенциометрические датчики уровня жидкости и герконовые линейки подвержены механическому износу скользящих контактов, коррозии в агрессивных средах и отказам при вибрациях. Руководство по применению Novosense AN-12-0053 рассматривает три бесконтактные магнитометрические архитектуры измерения уровня жидкости с полной герметизацией электронного блока за немагнитной стенкой резервуара.
1. Рычажно-поплавковая схема с угловым магнитным датчиком (NSM301x / NSM903x)
В топливных баках, расширительных бачках охлаждающей жидкости электромобилей и баках реагента AdBlue поплавок перемещается по дуге на качающемся рычаге, на оси вращения которого закреплён диаметрально намагниченный дисковый магнит (NdFeB или феррит):
- Принцип работы: магнитный датчик угла NSM301x (14-бит, выходы SPI / OWI / аналоговый / ШИМ) или трёхмерный датчик Холла NSM903x (со встроенным процессором CORDIC) устанавливается снаружи герметичной перегородки соосно с валом рычага.
- Линеаризация геометрии бака: поскольку зависимость объёма жидкости от угла поворота рычага в баках сложной формы существенно нелинейна, встроенная многоточечная таблица кусочно-линейной калибровки в энергонезависимой памяти (MTP/EEPROM) датчиков NSM301x позволяет преобразовать измеренный угол непосредственно в линейный выходной сигнал уровня объёма с точностью лучше ±1 %.
- Нечувствительность к температурному размагничиванию: поскольку угол вычисляется через отношение ортогональных проекций поля arctan(By / Bx), изменение модуля магнитной индукции при нагреве магнита не влияет на показания угла.
2. Вертикальный поплавок с непрерывным 3D-измерением поля (NSM903x)
В компактных резервуарах с малым ходом поплавка (10–40 мм) — кофемашинах, увлажнителях, тормозных бачках и медицинских дозаторах — поплавок с кольцевым или цилиндрическим магнитом движется строго вертикально вдоль направляющей трубки:
- Трёхмерный датчик NSM903x фиксирует продольную (Bz) и радиальную (Bx или By) компоненты магнитного поля, сдвинутые по фазе почти на 90° вдоль траектории движения магнита.
- Вычисление арктангенса отношения компонент Bz и Bx во встроенном блоке CORDIC преобразует линейное смещение поплавка в монотонный угловой код 0–360°, обеспечивая миллиметровую точность без механических шарниров.
3. Дискретная матрица микромощных ключей Холла (NSM107x) для длинных колонок
Для измерения уровня в высоких резервуарах (100–1000 мм) используется вертикальная линейка дискретных всеполюсных или биполярных переключателей Холла NSM107x, расположенных с шагом 5–15 мм на узкой печатной плате внутри герметичной немагнитной трубки:
- Микромощное потребление серии NSM107x (единицы микроампер при питании от 1,65–5,5 В) позволяет опрашивать десятки точек уровня в автономных приборах с батарейным питанием.
- Применение перекрывающихся зон чувствительности соседних датчиков исключает «мёртвые зоны» при прохождении магнитного поплавка между датчиками.
4. Полная документация
Источник: Application Note AN-12-0053 (PDF) · открыть материал на novosns.com
