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霍尔效应容积式流量计解决方案

已有 1554 次阅读2007-12-9 12:05 |个人分类:工作日志|系统分类:传感与控制| 霍尔, HAL320, 流量计

霍尔效应容积式流量计

容积式流量测量是采用固定的小容积来反复计量通过流量计的流体体积。所以，在容积式流量计内部必须具有构成一个标准体积的空间，通常称其为容积式流量计的“计量空间”或“计量室”。这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成。容积式流量计的工作原理为：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差。流量计的转动部件(简称转子)在这个压力差作用下特产生旋转，并将流体由入口排向出口。在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口。在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数。就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。

设流量计计量空间体积为v，一定时间内转子转动次数为N，则在该时间内流过的流体体积为：

V＝N×v （1）

再设仪表的齿轮比常数为 a， a的值由传递转子转动的齿轮组的齿轮比和仪表指针转动一周的刻度值所确定。若仪表指示值为I，它与转子转动次数N的关系为

I＝ a× N （2）

由式(1)和(2)可得在一定时间内通过仪表的流体体积与仪表指示值的关系

V＝ (v/a) I

为了适应生产中对流量测量的各种不同介质和不同工作条件的要求，产生了各种不同型式的容积式流量计。其中比较常见的有齿轮型、旋翼型和旋转活塞型等三种型式，本文主要旋翼型流量计的工作方式及器件的推荐。

旋翼型容积式流量计的工作原理是：流体从表壳进水口切向冲击叶轮使之旋转，然后通过齿轮减速机构连续记录叶轮的转数，从而记录流经流量计的累积流量。工作简图如下：

这种结构本身没有计时单元，因此需要在处理电路要增加定时电路。如果将旋翼顶端安装上磁铁，采用霍尔传感器来计数，则形成霍尔效应流量计，结构如下图所示：

随着单片机技术的成熟应用，使流量计的计数、流量换算变得更加简单和准确。

在霍尔效应容积式流量计中霍尔效应传感器起到至关重要的作用，是准确计量的保证，我们推荐型号HAL320。HAL320 是CMOS工艺生产的差分霍尔开关。传感器内部包括2个温度补偿的霍尔盘（间距2.25mm），具有有效偏置补偿、带施密特触发器的差分放大器和一个开漏输出的晶体管。HAL320响应磁场的空间差异，两个霍尔盘（S1,S2）上的霍尔电压被一个差分放大器放大，差分信号与内部施密特触发器的实际开关水平比较，然后，驱动晶体管的开关。