- Projekt i zasada działania
- Rodzaje czujników poziomu
- Jak wybrać?
- Wykonywanie czujnika poziomu wody w zbiorniku własnymi rękami
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Aby zautomatyzować wiele procesów produkcyjnych, konieczne jest monitorowanie poziomu wody w zbiorniku, pomiar odbywa się za pomocą specjalnego czujnika, który wysyła sygnał, gdy medium procesowe osiągnie określony poziom. Nie da się obejść bez wskaźników poziomu w życiu codziennym, jaskrawym tego przykładem jest zawór odcinający spłuczki toaletowej lub automatyczny sprzęt do wyłączania pompy studziennej. Przyjrzyjmy się różnym typom czujników poziomu, ich konstrukcji i zasadzie działania. Informacje te będą przydatne podczas wybierania urządzenia do określonego zadania lub tworzenia czujnika własnymi rękami.
Projekt i zasada działania
Konstrukcja urządzeń pomiarowych tego typu zależy od następujących parametrów:
- Funkcjonalność, w zależności od tego urządzenia, jest zwykle podzielona na urządzenia sygnalizacyjne i wskaźniki poziomu. Pierwszy tor określa konkretny punkt napełnienia zbiornika (minimum lub maksimum), drugi wykonuje ciągłe monitorowanie poziomu.
- Zasada działania może opierać się na: hydrostatyce, przewodności elektrycznej, magnetyzmie, optyce, akustyce itp. Właściwie jest to główny parametr określający zakres zastosowania.
- Metoda pomiaru (kontaktowa lub zbliżeniowa).
Ponadto cechy projektowe zależą od charakteru środowiska technologicznego. Jedną rzeczą jest zmierzenie wysokości wody pitnej w zbiorniku, innym jest sprawdzenie napełniania zbiorników na ścieki przemysłowe. W tym drugim przypadku wymagana jest odpowiednia ochrona.
Rodzaje czujników poziomu
W zależności od zasady działania urządzenia sygnalizacyjne można podzielić na następujące typy:
- typ pływakowy;
- za pomocą fal ultradźwiękowych;
- urządzenia z zasadą poziomu pojemnościowego;
- elektroda;
- typ radaru;
- praca na zasadzie hydrostatycznej.
Ponieważ te typy są najbardziej powszechne, rozważ każdy z nich osobno.
Float
Jest to najprostszy, ale mimo to skuteczny i niezawodny sposób pomiaru płynu w zbiorniku lub innym pojemniku. Przykładową implementację można znaleźć na rysunku 2.
Konstrukcja składa się z pływaka z magnesem i dwóch kontaktronów zainstalowanych w punktach kontrolnych. Krótko opisz zasadę działania:
- Zbiornik jest opróżniany do krytycznego minimum (A na rys. 2), podczas gdy pływak jest obniżany do poziomu, na którym znajduje się kontaktron 2, włącza przekaźnik zasilający pompę pompującą wodę ze studni.
- Woda osiąga maksymalny poziom, pływak unosi się do położenia kontaktronu 1, jest wyzwalany i przekaźnik jest wyłączany, silnik pompy przestaje działać.
Samo przełączenie takiego stroika jest dość proste, ale jego konfiguracja jest ograniczona do ustawiania poziomów włączania / wyłączania.
Zauważ, że jeśli wybierzesz odpowiedni materiał dla pływaka, czujnik poziomu wody będzie działał, nawet jeśli w zbiorniku znajduje się warstwa piany.
USG
Ten typ miernika może być używany zarówno do mediów płynnych, jak i suchych, i może mieć wyjście analogowe lub dyskretne. Oznacza to, że czujnik może ograniczyć napełnianie, aby osiągnąć określony punkt lub stale go śledzić. Urządzenie zawiera nadajnik ultradźwiękowy, przetwarzanie sygnału odbiornika i kontrolera. Zasada działania detektora jest pokazana na rysunku 3.
System działa w następujący sposób:
- emitowany jest impuls ultradźwiękowy;
- odbity sygnał jest odbierany;
- Analizowany jest czas tłumienia sygnału. Jeśli zbiornik jest pełny, będzie krótki (A rys. 3), a gdy zacznie się opróżniać, zacznie wzrastać (B rys. 3).
Alarm ultradźwiękowy jest bezkontaktowy i bezprzewodowy, dzięki czemu może być używany nawet w środowiskach agresywnych i wybuchowych. Po wstępnej konfiguracji taki czujnik nie wymaga żadnej specjalistycznej konserwacji, a brak ruchomych części znacznie wydłuża żywotność.
Elektroda
Alarmy elektrodowe (konduktometryczne) umożliwiają sterowanie jednym lub kilkoma poziomami medium przewodzącego prąd elektryczny (tzn. Nie nadają się do pomiaru napełnienia zbiornika wodą destylowaną). Przykład użycia urządzenia pokazano na rysunku 4.
W powyższym przykładzie zastosowano trójpoziomowe urządzenie alarmowe, w którym dwie elektrody sterują napełnianiem zbiornika, a trzecia stanowi awaryjne aktywowanie trybu intensywnego pompowania.
Pojemnościowy
Za pomocą tych urządzeń sygnalizacyjnych możliwe jest określenie maksymalnego napełnienia pojemnika, a jako medium technologiczne mogą działać zarówno ciecze, jak i substancje granulowane o mieszanym składzie (patrz Fig. 5).
Zasada działania detektora jest taka sama, jak w przypadku kondensatora: przeprowadzany jest pomiar pojemności między płytami wrażliwego elementu. Po osiągnięciu progu sygnał jest wysyłany do kontrolera. W niektórych przypadkach dotyczy to wersji „suchego styku”, tzn. Miernik działa przez ścianę zbiornika w oderwaniu od medium procesowego.
Urządzenia te mogą pracować w szerokim zakresie temperatur, nie podlegają wpływom pól elektromagnetycznych, a działanie jest możliwe z dużej odległości. Takie właściwości znacznie rozszerzają zakres zastosowania do ciężkich warunków pracy.
Radar
Ten typ urządzenia alarmowego można naprawdę nazwać uniwersalnym, ponieważ może działać w dowolnym środowisku technologicznym, w tym agresywnym i wybuchowym, a ciśnienie i temperatura nie będą miały wpływu na odczyty. Przykład działania urządzenia pokazano na poniższym rysunku.
Urządzenie emituje fale radiowe w wąskim zakresie (kilka gigaherców), odbiornik łapie odbity sygnał i określa pojemność pojemności przez czas opóźnienia. Na czujnik pomiarowy nie ma wpływu ciśnienie, temperatura ani rodzaj płynu procesowego. Kurz również nie wpływa na odczyty, co nie jest prawdą w przypadku alarmów laserowych. Należy również zwrócić uwagę na wysoką dokładność urządzeń tego typu, ich błąd nie przekracza jednego milimetra.
Hydrostatyczny
Te alarmy mogą mierzyć zarówno marginalne, jak i bieżące wypełnienia zbiornika. Ich zasada działania jest pokazana na rysunku 7.
Urządzenie zbudowane jest na zasadzie pomiaru poziomu ciśnienia wytwarzanego przez kolumnę cieczową. Dopuszczalna dokładność i niski koszt sprawiają, że wygląda to dość popularnie.
W ramach tego artykułu nie możemy sprawdzić wszystkich typów alarmów, na przykład flagi obrotowej, w celu określenia substancji masowych (sygnał dochodzi, gdy łopatka wentylatora utknie w masie, po uprzednim wyciągnięciu studzienki). Nie ma również sensu rozważanie zasady działania mierników radioizotopowych, zwłaszcza zalecenie im sprawdzenia poziomu wody pitnej.
Jak wybrać?
Wybór czujnika poziomu wody w zbiorniku zależy od wielu czynników, z których najważniejsze to:
- Skład cieczy. W zależności od zawartości zanieczyszczeń w wodzie gęstość i przewodność roztworu mogą ulec zmianie, co prawdopodobnie wpłynie na odczyty.
- Objętość zbiornika i materiał, z którego jest wykonany.
- Funkcjonalny cel zbiornika do gromadzenia płynu.
- Konieczna jest kontrola minimalnego i maksymalnego poziomu lub monitorowanie bieżącego stanu.
- Dopuszczalność integracji z automatycznym systemem sterowania.
- Możliwości przełączania urządzenia.
Nie jest to pełna lista wyboru instrumentów tego typu. Naturalnie, do celów domowych, kryteria wyboru można znacznie zmniejszyć, ograniczając je do objętości zbiornika, rodzaju działania i obwodu sterowania. Znaczne zmniejszenie wymagań umożliwia niezależne wytwarzanie takiego urządzenia.
Wykonywanie czujnika poziomu wody w zbiorniku własnymi rękami
Załóżmy, że istnieje zadanie zautomatyzowania pracy pompy głębinowej do zaopatrzenia w wodę domku. Z reguły woda wpływa do zbiornika magazynowego, dlatego musimy upewnić się, że pompa jest automatycznie wyłączana po napełnieniu. W tym celu nie jest konieczne kupowanie wskaźnika poziomu lasera lub radaru, w rzeczywistości nie jest konieczne dokonanie zakupu. Proste zadanie wymaga prostego rozwiązania, co pokazano na rysunku 8.
Aby rozwiązać ten problem, wymagany jest rozrusznik magnetyczny z cewką 220 V i dwoma kontaktronami: minimalny poziom dotyczy zwarcia, a maksymalny poziom otwarcia. Schemat podłączenia pompy jest prosty i, co ważne, bezpieczny. Zasada działania została opisana powyżej, ale powtarzamy ją:
- Gdy woda się zastaje, pływak z magnesem stopniowo podnosi się, aż osiągnie maksymalny poziom kontaktronu.
- Pole magnetyczne otwiera kontaktron, wyłączając cewkę rozrusznika, co prowadzi do wyłączenia silnika.
- Gdy woda jest zużywana, pływak obniża się, dopóki nie osiągnie minimalnego znaku naprzeciwko dolnego kontaktronu, jego styki zamykają się, a napięcie jest doprowadzane do cewki rozrusznika, która dostarcza napięcie do pompy. Taki czujnik poziomu wody w zbiorniku może działać przez dziesięciolecia, w przeciwieństwie do elektronicznego systemu sterowania.