Сензорите за ниво на течността в резервоара ви позволяват както да направите текущото измерване на количеството напълнена течност, така и да отчетете постигането на нейните гранични стойности. Такива устройства се състоят от чувствителен сензор, който реагира на определени физически параметри, и вериги за измерване, управление и индикация. В зависимост от приложението се използват устройства, които се различават по принципа на действие.
Информацията, представена в статията, ще ви помогне да научите за принципите на работа на различните видове сензори и техните области на приложение. Ще бъде направен кратък преглед на техните предимства и недостатъци, ще бъдат посочени основните производители, доказали се на пазара.
Класификация на уредите
Сензорите за ниво на течността в резервоара могат да бъдат нивомери или сигнални устройства. Първите от тях са предназначени за непрекъснато измерване на нивото на течността в текущия момент.време. Те използват сензори, които работят на различни физически принципи. По-нататъшната обработка на сигналите, идващи от тях, се извършва от аналогови или цифрови електронни схеми, които са част от нивомерите. Получените индикатори се показват на елементите на дисплея.
Сигналните устройства предупреждават за достигане на определена стойност на нивото на течността в резервоара, предварително зададена от елементите за настройка. Другото им име е сензори за нивото на водата в резервоара за спиране на по-нататъшното му захранване. Техният изходен сигнал е дискретен. Предупреждението може да бъде издадено под формата на светлинна или звукова аларма. В този случай работата на системите за пълнене или източване се блокира автоматично.
Методи за измерване на нивото
В зависимост от свойствата на течността, която се измерва в резервоара, се използват следните методи за измерване:
- контакт, при който сензорът за нивото на течността в резервоара или част от него директно взаимодейства с измерваната среда;
- безконтактно, избягвайки директното взаимодействие на сензора с течността (поради неговите агресивни свойства или висок вискозитет).
Контактните устройства са разположени в резервоара директно върху повърхността на измерваната течност (поплавъци), в нейната дълбочина (хидростатични манометри) или върху стената на резервоара на определена височина (плочинки кондензатори). За безконтактни измервателни уреди (радарни, ултразвукови) е необходимо да се осигури зона на директна видимост на повърхността на измерваната течност и липса на директен контакт стя.
Принципи на работа
И нивомерите, и сигналните устройства използват различни принципи на работа, за да изпълняват своите функции. Следните типове устройства са най-широко използвани:
- поплавъчни сензори за нивото на течността в резервоара;
- капацитивен;
- хидростатични сензори за нивото на течността;
- устройства от тип радар;
- ултразвукови сензори.
Плувката от своя страна може да бъде механична, дискретна и магнитострикционна. Първите три групи сензори включват устройства, използващи контактния метод на измерване, другите две са безконтактни устройства.
Механични поплавъчни превключватели
Лек поплавък, постоянно на повърхността на течността в резервоара, е свързан чрез система от механични лостове към средния извод на потенциометъра, който е рамото на съпротивителния мост. При минимално количество течност в резервоара, мостът се счита за балансиран. Няма напрежение в неговия диагонал на измерване.
Когато резервоарът се пълни, поплавъкът следи позицията на нивото на течността, като премества подвижния контакт на потенциометъра през лостовата система. Промяната на съпротивлението на потенциометъра води до нарушаване на балансираното състояние на моста. Напрежението, което се появява в неговия диагонал на измерване, се използва от електронната схема на дисплейната система. Неговите аналогови или цифрови показания съответстват на количеството течност в резервоара в момента.
Дискретни плаващи превключватели
Дискретен сигнал под формата на веригаили отварянето на контактите на тръстиковия превключвател се използва от електронната индикационна и сигнална верига за уведомяване, че нивото на течността в резервоара е достигнало определена стойност. Металните контакти, които са направени от материал с ниско контактно съпротивление, когато са затворени, се поставят в куха изолирана стъклена колба.
Сензорът за нивото на водата в резервоара с дискретен изход включва водач под формата на куха тръба, в която не влиза течност от резервоара. Контактите на едно или повече тръстикови релета са фиксирани вътре в водача. Тяхното местоположение зависи от случая, в който е необходимо да се получи аларма, когато нивото на течността достигне зададената стойност.
Поплавъкът на сензора с малък постоянен магнит, вграден в него, се движи по водача, когато нивото на течността в резервоара се промени. Работата на контактната група възниква в момента, в който тя навлезе в магнитното поле на постоянния магнит на поплавъка. Сигналът през проводниците, свързани към контактите на сензора за нивото на водата в резервоара за тръстика, отива към алармената верига.
магнитострикционни сензори за плуване
Сензори от този тип осигуряват постоянен сигнал в зависимост от нивото на течността в резервоара. Основният елемент, както и в предишния случай, е поплавък с постоянен магнит вътре, който заема позицията си върху повърхността на течността и се движи във вертикална равнина по водача.
Вътрешната кухина на водача, изолирана от течността, е заета от вълновод. Изработена е от магнитострикционнаматериал. В долната част на елемента има източник на токови импулси, които се разпространяват по него.
Когато излъченият импулс достигне мястото на поплавъка с магнита, две магнитни полета си взаимодействат. Резултатът от това взаимодействие е появата на механични вибрации, които се разпространяват обратно по вълновода.
Пиезоелектричен елемент е фиксиран до импулсния генератор, който улавя механични вибрации. Външна електронна схема анализира закъснението между излъчените и получени импулси и изчислява разстоянието до поплавъка, който е постоянно на повърхността на течността. Индикационната верига постоянно отчита нивото на течността в резервоара.
Капацитивни сензори
Работата на сензори от този тип се основава на свойствата на кондензатора да променя електрическия си капацитет, когато се промени диелектричната константа на материала, който запълва пространството между неговите плочи. Използват се коаксиални кондензатори, които представляват двойка коаксиални кухи метални цилиндри с различни диаметри.
Последните са кондензаторни пластини, между които течността може свободно да прониква. Диелектричните константи на въздуха и течната среда имат различни стойности. Пълненето на резервоара води до промяна в стойността на общата диелектрична константа на коаксиалния кондензатор и съответно на неговия електрически капацитет.
Честота на осцилаторния кръг, инчверигата, към която е свързан кондензаторът, се променя пропорционално на промяната в неговия капацитет. Електронният преобразувател на честота/напрежение следи тази промяна и показва стойност, пропорционална на степента на запълване на резервоара.
Хидростатични сензори
Друго име за такова устройство е детектор или преобразувател на налягане. Те могат да бъдат стационарни, фиксирани на дъното на резервоара, напълнен с течност, или преносими. В последния случай преобразувателите за налягане са оборудвани с кабел със значителна дължина. Това им позволява да се използват за резервоари с различни геометрични размери.
Чувствителният елемент на хидростатичния сензор е мембрана, която възприема налягането на течен стълб над него. Регулирането му се извършва по такъв начин, че атмосферното налягане да не води до деформация на мембраната. Налягането в точката на измерване може да се използва за определяне на височината на течния стълб или степента на запълване на резервоара.
Величина на деформацията на мембраната се преобразува в електрическа пропорционална стойност, която след това се използва за показване на нивото на течността в резервоара. Прилагат се корекции, които отчитат плътността на измерваната среда и ускорението на гравитацията в точката на измерване.
Радарни сензори
Сензорът за нивото на течността в резервоара използва безконтактен метод за измерване въз основа на свойствата на тази среда с всякаква плътности вискозитет за отразяване на електрическия сигнал. Честотата на излъчвания сигнал на радар, разположен над повърхността на измереното ниво на течност, се променя по линеен закон.
Отразена от повърхността, тя пристига в приемащото устройство със закъснение, определено от дължината на изминатия път. По този начин има разлика между честотите на двата сигнала. По големината на честотното изместване, анализиращото устройство на локатора определя пътя, изминат от сигнала или нивото на отразяващата течност спрямо местоположението на радара.
Ултразвукови сензори за ниво
Измервателната схема, използвана за сензори от този тип, съответства на обсъдената в предишния раздел на статията. Методът за измерване на местоположението се прилага в ултразвуковия диапазон на дължина на вълната.
Приетите данни определят времевата разлика между излъчвания предавател и сигналите, получени от приемника. Използвайки данни за скоростта на разпространение на ултразвука в пространството над повърхността на течността, анализиращото устройство определя разстоянието, изминато от сигнала, или нивото на течността в резервоара.
Кратък преглед на производителите
Сензорите за ниво на течността в резервоара "ОВЕН" ви позволяват да правите необходимите измервания на високо ниво. Реклама на техните продукти може да се намери в много чужди сайтове.
Заслужава внимание към продуктите на местния разработчик и производител L-CARD, включени в Държавния регистър на средствата за измерване. Alta Group, която е на руския пазар повече от 10 годинизаслужена положителна обратна връзка.
Заключение
Сензорите за ниво на течността в резервоара трябва да се избират въз основа на условията на тяхното използване, свойствата на течностите, необходимите показатели за точност на измерване. Най-точните показания могат да бъдат получени с помощта на радарни сензори, магнитострикционни измервателни уреди.
Трябва да се помни, че абсолютната точност изисква по-високи материални разходи. Поплавъчните сензори и сигналните устройства са най-простите устройства, но тяхното използване е ограничено от условията на вибрация поради разпенването на течността, нейния вискозитет и агресивността на средата..
Оптималното решение, базирано на съотношението цена/качество, е използването на хидростатични и капацитивни сензори, при спазване на ограниченията, наложени върху свойствата на измерваната течност.
