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霍尔效应传感器系统和过程控制系统的制作方法

2021-05-04 10:16 | 来源:濮阳新闻网

[0001]本实用新型整体涉及霍尔效应传感器并且更具体地涉及霍尔效应传感器系统中的诊断。
【背景技术】
[0002]传感器在过程控制系统中用在许多应用中,例如在监视应用中以监视各种过程条件和/或在控制应用中以提供控制回路的反馈来控制过程变量。在过程控制和/或监视应用中经常使用的一种类型的传感器是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器一般包括霍尔元件,霍尔元件一般是携带恒定电流的金属或其他导电材料的薄板。当暴露于磁场时,霍尔元件产生与电场强度成比例的电压。
[0003]霍尔效应传感器用于所感测的变量调制磁场的许多类型的传感设备中。该设备一般包括可以响应于所感测的变量的改变而移动或旋转的磁体。霍尔效应传感器可以用在液体液位控制器中以提供罐中的液体液位的测量或者用在阀控制器中以提供阀的位置的测量。作为一个实例,在液体液位传感器配置中,磁体可以附接到扭矩管,扭矩管继而可以附接到浸在液体中的浮子。液体的液位的改变导致浮子位置的改变。浮子位置的改变传递到扭矩管,这导致附接到扭矩管的磁体的旋转,从而改变由霍尔效应传感器感测到的磁场。
【实用新型内容】
[0004]可以看出,在上述现有技术中,霍尔效应传感器系统依赖于霍尔效应传感器的能力来准确并且一致地将由传感器感测的磁场强度转换为与所感测的磁场成比例的输出电压信号,但是并没有验证该霍尔效应传感器是否正确地工作以及是否提供过程变量的正确测量值的能力。针对这一技术问题,本实用新型提出了一种能够验证该霍尔效应传感器是否正确地工作以及是否提供过程变量的正确测量值的方案。
[0005]根据第一示例性方案,一种用于操作在过程控制系统中的现场设备中的霍尔效应传感器系统包括:霍尔效应传感器;电流驱动器,其耦接到霍尔效应传感器;以及耦接到电流驱动器的微控制器。微控制器被配置为:控制电流驱动器以提供具有第一值的激励电流给霍尔效应传感器;当利用具有第一值的激励电流激励霍尔效应传感器时,获得与霍尔效应传感器的电压输出相对应的第一测量值。微控制器还被配置为:控制电流驱动器以提供具有第二值的激励电流给霍尔效应传感器,第二值与第一值不同;并且当利用具有第二值的激励电流激励霍尔效应传感器时,获得与霍尔效应传感器的电压输出相对应的第二测量值。微控制器还被配置为:至少基于第一测量值和第二测量值,验证霍尔效应传感器的操作。
[0006]根据第二示例性方案,一种过程控制系统包括现场设备,现场设备包括被配置为测量过程控制系统中的过程变量的霍尔效应传感器系统。霍尔效应传感器系统包括:霍尔效应传感器;电流驱动器,其耦接到霍尔效应传感器的激励电流输入端;以及耦接到电流驱动器的微控制器。微控制器被配置为:控制电流驱动器以提供具有第一值的激励电流给霍尔效应传感器;并且当利用具有第一值的激励电流激励霍尔效应传感器时,获得与霍尔效应传感器的电压输出相对应的第一测量值。微控制器还被配置为:控制电流驱动器以提供具有第二值的激励电流给霍尔效应传感器,第二值与第一值不同;并且当利用具有第二值的激励电流激励霍尔效应传感器时,获得与霍尔效应传感器的电压输出相对应的第二测量值。微控制器还被配置为:至少基于第一测量值和第二测量值,验证霍尔效应传感器的操作。
[0007]进一步根据第一方案和/或第二方案,一种霍尔效应传感器系统以及一种过程控制系统可以进一步以任意组合的方式包括以下优选形式中的任意一个或多个。
[0008]在一个优选形式中,验证霍尔效应传感器的操作是进一步基于获取的用于霍尔效应传感器的校准数据的。
[0009]在另一个优选形式中,获得用于霍尔效应传感器的校准数据包括:提供具有第一值的激励电流给霍尔效应传感器;并且在以第一激励电流值激励霍尔效应传感器时,获得与施加于霍尔效应传感器的多个磁场强度值相对应的多个测量值。
[0010]在另一个优选形式中,获得校准数据包括:提供具有第二值的激励电流给霍尔效应传感器;并且在以第二激励电流值激励霍尔效应传感器时,获得与施加于霍尔效应传感器的多个磁场强度值相对应的多个测量值。
[0011]在另一个优选形式中,验证霍尔效应传感器的操作包括:基于存储的校准数据确定与第一测量值相对应的磁场值;并且基于存储的校准数据确定与所确定的磁场值并且与具有第二值的激励电流相对应的期望输出电压值。
[0012]在另一个优选形式中,验证霍尔效应传感器的操作还包括:将从霍尔效应传感器获得的第二测量值与期望输出电压值进行比较;并且基于从霍尔效应传感器获得的第二测量值与期望输出电压值的比较,确定霍尔效应传感器测量值是(i)有效的还是(ii)无效的。
[0013]在另一个优选形式中,霍尔效应传感器系统包括用于调节并且数字化霍尔效应传感器输出信号的模拟前端。
[0014]在另一个优选形式中,霍尔效应传感器能够检测模拟前端中的故障。
[0015]在另一个优选形式中,检测模拟前端中的故障包括:提供参考电压给模拟前端;并且从模拟前端获得与提供给模拟前端的参考电压相对应的测量值。
[0016]在另一个优选形式中,检测模拟前端中的故障还包括:将获得的测量值与存储的、当在霍尔效应传感器系统的校准期间将参考电压施加于模拟前端时从模拟前端获得的测量值进行比较;并且当获得的测量值与所存储的测量值不匹配时,在模拟前端中检测到故障。
[0017]在另一个优选形式中,霍尔效应传感器系统包括在操作在过程控制系统中的现场设备中。
[0018]在另一个优选形式中,验证霍尔效应传感器的操作包括确定从霍尔效应传感器获得的测量值是i)有效的还是ii)无效的。
[0019]在另一个优选形式中,响应于确定从霍尔效应传感器获得的测量值是无效的,将现场设备的操作自动设置到安全模式。
[0020]在另一个优选形式中,操作在过程控制系统中的现场设备是数字液位控制器。
[0021]在另一个优选形式中,当确定从霍尔效应传感器获得的测量值是无效的时发送警报信号给主机站。
[0022]在另一个优选形式中,微控制器还被配置为获得用于霍尔效应传感器的校准数据。
[0023]在另一个优选形式中,微控制器还被配置为检测模拟前端中的故障。
[0024]在另一个优选形式中,霍尔效应传感器还包括连接在霍尔效应传感器和模拟前端之间的开关,并且检测模拟前端中的故障包括控制开关以将模拟前端的输入从霍尔效应传感器的输出切换到参考电压。
[0025]现场设备是数字液位控制器,并且其中,过程变量是以下之中的一个:(i)罐中的液体的液位、(ii)罐中的多个液体之间的分界面的液位或者(iii)罐中的液体的密度。
[0026]利用本实用新型的方案,能够验证该霍尔效应传感器是否正确地工作以及是否提供过程变量的正确测量值。
 
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