診斷傳感器系統(tǒng)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利總體涉及磁場傳感器，更特別的是涉及用于診斷的磁場傳感器反饋。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字液位控制器通常包括通過線性移動來響應(yīng)液面和/或密度的浮筒(例如，浮子)。浮筒的直線運(yùn)動被轉(zhuǎn)移到扭矩管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動使具有附接的磁體或磁體組(例如，兩個到四十個磁體等)的杠桿組件發(fā)生位移。一個或多個磁體的運(yùn)動改變在霍爾效應(yīng)傳感器測量的磁場，使霍爾效應(yīng)傳感器提供可用于確定一個過程控制值(例如，流體的位移測量)的輸出信號。通常情況下，單一的霍爾效應(yīng)傳感器被放置在數(shù)字液位控制器中來探測磁體的運(yùn)動。在實踐中，未經(jīng)檢驗和拆卸數(shù)字液位控制器和/或拆除整個數(shù)字液位控制器，往往很難確定或診斷霍爾效應(yīng)傳感器、磁體或這種液位控制器的其他組件是否已性能退化或正失靈。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]所描述的一個示例性設(shè)備包括第一磁場傳感器以響應(yīng)于耦合到過程控制設(shè)備的可動部分的磁體產(chǎn)生的磁場提供第一輸出信號，以及響應(yīng)于所述磁場提供第二輸出信號的第二磁場傳感器。所述示例性裝置還包括處理器以使用所述第一和第二輸出信號產(chǎn)生與過程控制設(shè)備的反饋相關(guān)聯(lián)的診斷信息。
[0004]—不例性方法包括在第一磁場傳感器處響應(yīng)于傳感器系統(tǒng)的磁體產(chǎn)生的磁場源產(chǎn)生第一輸出信號，在第二磁場傳感器處響應(yīng)于所述磁場源產(chǎn)生第二輸出信號，以及使用處理器基于所述第一和第二輸出信號產(chǎn)生傳感器系統(tǒng)的工況的診斷信息。
[0005]本實用新型公開的示例使得能夠檢測故障，包括，但不是限于，過程控制設(shè)備的機(jī)械或電氣反饋故障。
【附圖說明】
[0006]圖1是在其中披露的例子可被實施的數(shù)字液位傳感器系統(tǒng)的視圖。
[0007]圖2是在其中披露的例子可被實施的傳感器組件的分解視圖。
[0008]圖3是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的示例性磁場傳感器系統(tǒng)的橫截面圖。
[0009]圖4是圖3的磁場傳感器系統(tǒng)的示例性印刷電路板的局部視圖。
[0010]圖5是一個圖表，該圖表顯不了相對于本文披露的不例的變化磁場的主傳感器和偏移傳感器的輸出電壓。
[0011]圖6是一個圖表，該圖表顯不了相對于本文披露的不例中的主傳感器輸出電壓的偏移傳感器輸出電壓。
[0012]圖7是一個代表可用于實施圖3的磁場系統(tǒng)的不例性方法的流程圖。
[0013]圖8是能夠執(zhí)行機(jī)器可讀指令以實施圖7的示例性方法的示例性處理器平臺的框圖。
[0014]這些附圖并非按比例繪制。相反，為了清楚地顯示多層和多區(qū)域，層的厚度可能在附圖中被放大了。在任何可能的情況下，在所有附圖和所附的書面描述中使用相同的附圖標(biāo)記代表相同或相似部件。如在本專利中所使用的，言及任何部件(例如，層、膜、區(qū)域或板)以任一方式定位在(例如，定位在，位于，設(shè)置在，或形成在等)另一部件上，是指所指部件可以與另一部件接觸，也可以指所指部件在所述另一部件之上，一個或多個中間部件位于其間。言及一個部件與另一部件接觸是指這兩個部件之間沒有中間部件。
【具體實施方式】
[0015]本實用新型公開了用于診斷的磁場傳感器反饋。本實用新型公開的示例使傳感器系統(tǒng)生成傳感器系統(tǒng)運(yùn)行工況的診斷信息。本實用新型公開的示例利用多個磁場傳感器(例如，霍爾效應(yīng)傳感器)來測量磁場，該磁場由磁場源提供和/或受磁場源的影響，該磁場源例如是過程控制設(shè)備的可動部分上的磁體。本實用新型公開的示例的磁場傳感器提供輸出信號(如電壓信號)，該電壓信號用于生成與過程控制設(shè)備的反饋相關(guān)聯(lián)的診斷信息。
[0016]很多已知的傳感器系統(tǒng)(例如，數(shù)字液位儀)具有可動部分上的一組磁體和單個霍爾效應(yīng)傳感器來隨著磁體移動通過磁場的變化來確定磁體位移。然而，在這些系統(tǒng)中，故障的具體因果確定是困難的，原因是這些系統(tǒng)可能會以這樣的方式出故障，其中不能表明該系統(tǒng)是如何故障的。尤其是，很難確定磁體、霍爾效應(yīng)傳感器或任何其他組件是否已出現(xiàn)故障。另外，這種傳感器系統(tǒng)的目視檢查可能是不實際的，比如在難以到達(dá)傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用中。
[0017]本實用新型公開的示例使得能夠檢測故障，包括，但不是限于，過程控制設(shè)備的機(jī)械或電氣反饋故障?？赏ㄟ^監(jiān)測磁場傳感器提供的輸出信號的關(guān)系確定具體的故障模式(例如，磁體故障、一個或多個磁場傳感器的故障、電路和/或電器組件的故障、機(jī)械故障等)。在一些例子中，磁場傳感器的輸出信號之間的關(guān)系要被周期性測量以生成傳感器系統(tǒng)工況診斷信息和/或監(jiān)測(例如，周期性測量、反復(fù)測量等)傳感器系統(tǒng)的操作。
[0018]在一些例子中，磁場源(例如，磁體)固定到傳感器系統(tǒng)的可移動的杠桿(例如，杠桿臂)，和第一和第二磁場傳感器(例如，霍爾效應(yīng)傳感器)位于和/或安裝在印刷電路板(PCB)上并設(shè)置有恒定電流源或電壓源。在這些例子中，處理器使用第一和第二磁場傳感器分別響應(yīng)于磁場生成的第一和第二輸出信號(例如，輸出電壓)，以生成診斷信息。在一些例子中，處理器是為了監(jiān)測第一和第二輸出信號之間的關(guān)系(例如，線性關(guān)系)。在一些例子中，處理器比較第一和第二輸出信號之間的計算比率和存儲的比率和/或比率范圍，以確定傳感器系統(tǒng)是否工作正常。
[0019]圖1是在其中披露的例子可被實施的數(shù)字液位傳感器系統(tǒng)100的視圖。所述示例的該數(shù)字液位傳感器系統(tǒng)100是用來測量和/或監(jiān)測流體高度、流體的高度變化、液體密度變化和/或兩種流體之間的界面的高度。在此示例中，所述數(shù)字液位傳感器系統(tǒng)100包括數(shù)字液位控制器組件102和位移傳感器組件106。
[0020]所述數(shù)字液位控制器組件102包括指示器108、終端盒110和換能器112。所述位移傳感器組件106包括浮筒(例如，浮子)114、浮筒柄116、具有開口 120的套管118、浮筒柄端件122、浮筒桿124，和扭矩管126。
[0021]在操作中，流體可流經(jīng)一個或多個開口 120以便與浮筒114接觸，該浮筒114由于其在流體中的浮力、流體的密度變化和/或流體之間的界面變化而發(fā)生位移。浮筒114的位移進(jìn)而導(dǎo)致浮筒柄116和浮筒柄端件122線性(例如，圖1所示的向上或向下方向)移動，從而造成浮筒桿124繞軸線128樞轉(zhuǎn)。例如，浮筒桿124的樞轉(zhuǎn)導(dǎo)致扭矩管126例如通過驅(qū)動軸承進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。浮筒桿124例如可與扭矩管126—體。在一些已知的例子中，扭矩管126的旋轉(zhuǎn)然后導(dǎo)致可耦合到扭矩管126的杠桿組件和附接到該杠桿組件的一個或多個磁體旋轉(zhuǎn)，從而改變由數(shù)字液位控制器組件102中的單個磁場傳感器檢測到的磁場。在這些已知的例子中，數(shù)字液位控制器組件102中的處理器從磁場傳感器接收輸入信號(例如，輸出電壓)，并將輸入信號轉(zhuǎn)換成將在指示器108上顯示的過程控制值(例如，浮筒114的位移值、流體參數(shù)值等)、模式、和/或診斷消息，該指示器可例如具有LED (發(fā)光二極管)或IXD (液晶顯示器)。
[0022]圖2是用于實施所示示例的數(shù)字液位傳感器組件200的分解視圖。類似于上文結(jié)合圖1所描述的數(shù)字液位控制器組件102，數(shù)字液位傳感器組件200接收磁場源(例如，磁體，電磁體，等等)提供和/或改變的磁場測量值來生成例如過程控制值的輸出和/或例如通過終端傳輸?shù)暮?或指示器上顯示的電信號。所述示例的該數(shù)字液位傳感器組件200包括轉(zhuǎn)接環(huán)202、杠桿組件204、換能器組件206、電子模塊208、LCD計量組件210、罩212、終端盒214和終端盒蓋216。
[0023]在此示例中，杠桿組件204包括磁體218、旋轉(zhuǎn)軸220和扭矩管耦合器222。可耦接到位移傳感器組件的轉(zhuǎn)接環(huán)202具有孔徑219以允許過程控制設(shè)備的扭矩管從中通過并耦接到扭矩管耦合器222。換能器組件206包括換能器板223。所示示例的該電子模塊208包括印刷電路板(PCB) 224。該IXD計量組件210包括顯示器(例如，IXD面板等)225，其可用作指示器以向用戶示出基于扭矩管和/或杠桿組件204的旋轉(zhuǎn)量的過程控制值。該終端盒214包括終端228，該終端228可用于連接現(xiàn)場配線以便監(jiān)測、維護(hù)和/或保養(yǎng)。
[0024]圖3是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的示例性磁場傳感器系統(tǒng)300的橫截面圖。該磁場傳感器系統(tǒng)300包括以上結(jié)合圖2描述的杠桿組件204、印刷電路板(PCB)組件304、扭矩管306和換能器組件206的殼體308。所示示例的杠桿組件204包括一個杠桿本體310、例如磁體218的磁場源、扭矩管套314、彈簧315、和將扭矩管306耦接到杠桿組件214的扭矩管耦合器222。該P(yáng)CB組件304包括PCB320和定位在(例如，安裝，焊接，等)PCB 320上的磁場傳感器(例如，霍爾效應(yīng)傳感器)322。該磁場傳感器322可電耦合在一起和/或串聯(lián)耦合到恒流電源，這允許更高的效率(例如，電效率)?？商鎿Q地，在一些例子中，每個磁場傳感器322耦合至不同恒流電源。所示示例的磁場傳感器322被描述為安裝到PCB 32