Οι αισθητήρες στάθμης υγρού στη δεξαμενή σάς επιτρέπουν τόσο να κάνετε την τρέχουσα μέτρηση της ποσότητας του γεμάτου υγρού όσο και να αναφέρετε την επίτευξη των οριακών τιμών του. Τέτοιες συσκευές αποτελούνται από έναν ευαίσθητο αισθητήρα που ανταποκρίνεται σε ορισμένες φυσικές παραμέτρους και κυκλώματα μέτρησης, ελέγχου και ένδειξης. Ανάλογα με την εφαρμογή, χρησιμοποιούνται συσκευές που διαφέρουν ως προς την αρχή λειτουργίας τους.
Οι πληροφορίες που παρουσιάζονται στο άρθρο θα σας βοηθήσουν να μάθετε για τις αρχές λειτουργίας διαφορετικών τύπων αισθητήρων και τους τομείς εφαρμογής τους. Θα πραγματοποιηθεί μια σύντομη ανασκόπηση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων τους, θα αναφερθούν οι κύριοι κατασκευαστές που έχουν αποδείξει τον εαυτό τους στην αγορά.
Ταξινόμηση συσκευών
Οι αισθητήρες στάθμης υγρού στη δεξαμενή μπορεί να είναι μετρητές στάθμης ή συσκευές σηματοδότησης. Τα πρώτα από αυτά έχουν σχεδιαστεί για συνεχή μέτρηση της στάθμης του υγρού την τρέχουσα στιγμή.χρόνος. Χρησιμοποιούν αισθητήρες που λειτουργούν με διαφορετικές φυσικές αρχές. Η περαιτέρω επεξεργασία των σημάτων που προέρχονται από αυτά πραγματοποιείται με αναλογικά ή ψηφιακά ηλεκτρονικά κυκλώματα που αποτελούν μέρος των μετρητών στάθμης. Οι ενδείξεις που λαμβάνονται εμφανίζονται στα στοιχεία της οθόνης.
Οι συσκευές σηματοδότησης προειδοποιούν για την επίτευξη μιας ορισμένης τιμής της στάθμης του υγρού στη δεξαμενή, προκαθορισμένη από τα στοιχεία ρύθμισης. Το άλλο τους όνομα είναι αισθητήρες στάθμης νερού στη δεξαμενή για να απενεργοποιήσετε την περαιτέρω παροχή της. Το σήμα εξόδου τους είναι διακριτό. Η προειδοποίηση μπορεί να εκδοθεί με τη μορφή φωτεινού ή ήχου συναγερμού. Σε αυτήν την περίπτωση, η λειτουργία των συστημάτων πλήρωσης ή αποστράγγισης μπλοκάρεται αυτόματα.
Μέθοδοι μέτρησης επιπέδου
Ανάλογα με τις ιδιότητες του υγρού που θα μετρηθεί στη δεξαμενή, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες μέθοδοι μέτρησης:
- επαφή, στην οποία ο αισθητήρας στάθμης υγρού στη δεξαμενή ή μέρος του αλληλεπιδρά άμεσα με το μετρούμενο μέσο;
- χωρίς επαφή, αποφεύγοντας την άμεση αλληλεπίδραση του αισθητήρα με το υγρό (λόγω των επιθετικών ιδιοτήτων ή του υψηλού ιξώδους του).
Οι συσκευές επαφής βρίσκονται στη δεξαμενή απευθείας στην επιφάνεια του μετρούμενου υγρού (πλωτήρες), στο βάθος του (υδροστατικοί μετρητές πίεσης) ή στο τοίχωμα της δεξαμενής σε ορισμένο ύψος (πυκνωτές πλάκας). Για μετρητές χωρίς επαφή (ραντάρ, υπερήχους) είναι απαραίτητο να παρέχεται μια ζώνη άμεσης ορατότητας της επιφάνειας του μετρούμενου υγρού και η απουσία άμεσης επαφής μεαυτήν.
Αρχές λειτουργίας
Τόσο οι μετρητές στάθμης όσο και οι συσκευές σηματοδότησης χρησιμοποιούν διαφορετικές αρχές λειτουργίας για την εκτέλεση των λειτουργιών τους. Οι ακόλουθοι τύποι συσκευών χρησιμοποιούνται ευρέως:
- αισθητήρες επίπλευσης για στάθμη υγρού στη δεξαμενή;
- χωρητική;
- υδροστατικοί αισθητήρες στάθμης υγρού;
- συσκευές τύπου ραντάρ;
- αισθητήρες υπερήχων.
Ο πλωτήρας, με τη σειρά του, μπορεί να είναι μηχανικός, διακριτός και μαγνητοσυσταλτικός. Οι τρεις πρώτες ομάδες αισθητήρων περιλαμβάνουν συσκευές που χρησιμοποιούν τη μέθοδο μέτρησης επαφής, οι άλλες δύο είναι συσκευές χωρίς επαφή.
Μηχανικοί πλωτηροδιακόπτες
Ένας ελαφρύς πλωτήρας, συνεχώς στην επιφάνεια του υγρού στη δεξαμενή, συνδέεται με ένα σύστημα μηχανικών μοχλών στον μεσαίο ακροδέκτη του ποτενσιόμετρου, που είναι ο βραχίονας της γέφυρας αντίστασης. Με ελάχιστη ποσότητα υγρού στη δεξαμενή, η γέφυρα θεωρείται ισορροπημένη. Δεν υπάρχει τάση στη διαγώνιο μέτρησής του.
Καθώς γεμίζει η δεξαμενή, ο πλωτήρας παρακολουθεί τη θέση της στάθμης του υγρού μετακινώντας την κινούμενη επαφή του ποτενσιόμετρου μέσω του συστήματος μοχλού. Η αλλαγή της αντίστασης του ποτενσιόμετρου οδηγεί σε παραβίαση της ισορροπημένης κατάστασης της γέφυρας. Η τάση που εμφανίζεται στη διαγώνιο μέτρησής της χρησιμοποιείται από το ηλεκτρονικό κύκλωμα του συστήματος απεικόνισης. Οι αναλογικές ή ψηφιακές ενδείξεις του αντιστοιχούν στην ποσότητα του υγρού στη δεξαμενή την τρέχουσα στιγμή.
Διακριτικοί πλωτηροδιακόπτες
Διακεκριμένο σήμα σε μορφή κυκλώματοςή το άνοιγμα των επαφών του διακόπτη καλαμιού χρησιμοποιείται από το κύκλωμα ηλεκτρονικής ένδειξης και σηματοδότησης για να ειδοποιήσει ότι η στάθμη του υγρού στη δεξαμενή έχει φτάσει σε μια ορισμένη τιμή. Οι μεταλλικές επαφές, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από υλικό με χαμηλή αντίσταση επαφής όταν είναι κλειστές, τοποθετούνται σε ένα κοίλο γυάλινο λαμπτήρα.
Ο αισθητήρας στάθμης νερού στη δεξαμενή με διακριτή έξοδο ενσωματώνει έναν οδηγό με τη μορφή κοίλου σωλήνα στον οποίο δεν εισέρχεται υγρό από τη δεξαμενή. Οι επαφές ενός ή περισσότερων ρελέ καλαμιού είναι στερεωμένες μέσα στον οδηγό. Η θέση τους εξαρτάται από την περίπτωση στην οποία είναι απαραίτητο να λάβετε συναγερμό όταν η στάθμη του υγρού φτάσει την καθορισμένη τιμή.
Ο πλωτήρας του αισθητήρα με έναν μικρό μόνιμο μαγνήτη ενσωματωμένο σε αυτόν κινείται κατά μήκος του οδηγού όταν αλλάζει η στάθμη του υγρού στη δεξαμενή. Η λειτουργία της ομάδας επαφής γίνεται τη στιγμή που εισέρχεται στο μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη του πλωτήρα. Το σήμα μέσω των καλωδίων που συνδέονται με τις επαφές του αισθητήρα στάθμης νερού στη δεξαμενή διακόπτη καλαμιού πηγαίνει στο κύκλωμα συναγερμού.
Μαγνητοσυστολικοί αισθητήρες πλωτήρα
Αισθητήρες αυτού του τύπου παρέχουν σταθερό σήμα ανάλογα με τη στάθμη του υγρού στη δεξαμενή. Το κύριο στοιχείο, όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, είναι ένας πλωτήρας με μόνιμο μαγνήτη μέσα, ο οποίος παίρνει τη θέση του στην επιφάνεια του υγρού και κινείται σε κατακόρυφο επίπεδο κατά μήκος του οδηγού.
Η εσωτερική κοιλότητα του οδηγού, που απομονώνεται από το υγρό, καταλαμβάνεται από έναν κυματοδηγό. Είναι κατασκευασμένο από μαγνητοσυσταλτικόυλικό. Στο κάτω μέρος του στοιχείου υπάρχει μια πηγή παλμών ρεύματος που διαδίδονται κατά μήκος του.
Όταν ο ακτινοβολούμενος παλμός φτάσει στη θέση του πλωτήρα με τον μαγνήτη, αλληλεπιδρούν δύο μαγνητικά πεδία. Το αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης είναι η εμφάνιση μηχανικών δονήσεων που διαδίδονται πίσω κατά μήκος του κυματοδηγού.
Ένα πιεζοηλεκτρικό στοιχείο στερεώνεται δίπλα στη γεννήτρια παλμών, η οποία καταγράφει μηχανικούς κραδασμούς. Ένα εξωτερικό ηλεκτρονικό κύκλωμα αναλύει τη χρονική καθυστέρηση μεταξύ των εκπεμπόμενων και λαμβανόμενων παλμών και υπολογίζει την απόσταση από τον πλωτήρα, ο οποίος βρίσκεται συνεχώς στην επιφάνεια του υγρού. Το κύκλωμα ένδειξης αναφέρει συνεχώς τη στάθμη του υγρού στη δεξαμενή.
Χωρητικοί αισθητήρες
Η λειτουργία των αισθητήρων αυτού του τύπου βασίζεται στις ιδιότητες ενός πυκνωτή να αλλάζει την ηλεκτρική του χωρητικότητα όταν αλλάζει η διηλεκτρική σταθερά του υλικού που γεμίζει το χώρο μεταξύ των πλακών του. Χρησιμοποιούνται ομοαξονικοί πυκνωτές, οι οποίοι είναι ένα ζεύγος ομοαξονικών κοίλων μεταλλικών κυλίνδρων διαφορετικής διαμέτρου.
Τα τελευταία είναι πλάκες πυκνωτών, μεταξύ των οποίων μπορεί να διεισδύσει ελεύθερα το υγρό. Οι διηλεκτρικές σταθερές του αέρα και του υγρού μέσου έχουν διαφορετικές τιμές. Το γέμισμα της δεξαμενής οδηγεί σε αλλαγή της τιμής της συνολικής διηλεκτρικής σταθεράς του ομοαξονικού πυκνωτή και, κατά συνέπεια, της ηλεκτρικής χωρητικότητάς του.
Συχνότητα του ταλαντωτικού κυκλώματος, σετο κύκλωμα στο οποίο είναι συνδεδεμένος ο πυκνωτής αλλάζει ανάλογα με τη μεταβολή της χωρητικότητάς του. Ο ηλεκτρονικός μετατροπέας συχνότητας / τάσης παρακολουθεί αυτή την αλλαγή και εμφανίζει μια τιμή ανάλογη με τον βαθμό πλήρωσης της δεξαμενής.
Υδροστατικοί αισθητήρες
Ένα άλλο όνομα για μια τέτοια συσκευή είναι ένας ανιχνευτής ή ένας μετατροπέας πίεσης. Μπορούν να είναι σταθερά, στερεωμένα στο κάτω μέρος της δεξαμενής γεμάτη με υγρό ή φορητά. Στην τελευταία περίπτωση, οι μορφοτροπείς πίεσης είναι εξοπλισμένοι με ένα καλώδιο μεγάλου μήκους. Αυτό τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται για δεξαμενές διαφορετικών γεωμετρικών μεγεθών.
Το ευαίσθητο στοιχείο ενός υδροστατικού αισθητήρα είναι μια μεμβράνη που αντιλαμβάνεται την πίεση μιας στήλης υγρού πάνω από αυτήν. Η ρύθμισή του γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε η ατμοσφαιρική πίεση να μην οδηγεί σε παραμόρφωση της μεμβράνης. Η πίεση στο σημείο μέτρησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του ύψους της στήλης του υγρού ή του βαθμού πλήρωσης της δεξαμενής.
Η ποσότητα της παραμόρφωσης της μεμβράνης μετατρέπεται σε ηλεκτρική αναλογική τιμή, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της στάθμης του υγρού στη δεξαμενή. Εφαρμόζονται διορθώσεις που λαμβάνουν υπόψη την πυκνότητα του μετρούμενου μέσου και την επιτάχυνση της βαρύτητας στο σημείο μέτρησης.
Αισθητήρες τύπου ραντάρ
Ο αισθητήρας στάθμης υγρού της δεξαμενής χρησιμοποιεί μια μέθοδο μέτρησης χωρίς επαφή που βασίζεται στις ιδιότητες αυτού του μέσου οποιασδήποτε πυκνότηταςκαι το ιξώδες για να αντανακλά το ηλεκτρικό σήμα. Η συχνότητα του εκπεμπόμενου σήματος ενός ραντάρ που βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια της μετρούμενης στάθμης υγρού αλλάζει σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο.
Ανακλάται από την επιφάνεια, φτάνει στη συσκευή λήψης με καθυστέρηση που καθορίζεται από το μήκος της διαδρομής που διανύθηκε. Έτσι, υπάρχει διαφορά μεταξύ των συχνοτήτων των δύο σημάτων. Με βάση το μέγεθος της μετατόπισης συχνότητας, η συσκευή ανάλυσης του εντοπιστή καθορίζει τη διαδρομή που διανύει το σήμα ή τη στάθμη του ανακλαστικού υγρού σε σχέση με τη θέση του ραντάρ.
Αισθητήρες στάθμης υπερήχων
Το σχήμα μέτρησης που χρησιμοποιείται για αισθητήρες αυτού του τύπου αντιστοιχεί σε αυτό που συζητήθηκε στην προηγούμενη ενότητα του άρθρου. Η μέθοδος μέτρησης εντοπισμού εφαρμόζεται στο εύρος μήκους κύματος υπερήχων.
Τα δεδομένα που λαμβάνονται καθορίζουν τη διαφορά ώρας μεταξύ του εκπεμπόμενου πομπού και των σημάτων που λαμβάνονται από τον δέκτη. Χρησιμοποιώντας δεδομένα για την ταχύτητα διάδοσης των υπερήχων στο χώρο πάνω από την επιφάνεια του υγρού, η συσκευή ανάλυσης προσδιορίζει την απόσταση που διανύει το σήμα ή τη στάθμη του υγρού στη δεξαμενή.
Σύντομη επισκόπηση των κατασκευαστών
Οι αισθητήρες στάθμης υγρού στη δεξαμενή "ARIES" σας επιτρέπουν να κάνετε τις απαραίτητες μετρήσεις σε υψηλό επίπεδο. Διαφημίσεις των προϊόντων τους μπορείτε να βρείτε σε πολλά ξένα site.
Αξίζει προσοχή στα προϊόντα του εγχώριου προγραμματιστή και κατασκευαστή L-CARD, που περιλαμβάνονται στο κρατικό μητρώο οργάνων μέτρησης. Η Alta Group, η οποία βρίσκεται στη ρωσική αγορά για περισσότερα από 10 χρόνια, έχειάξιζε θετικά σχόλια.
Συμπέρασμα
Οι αισθητήρες στάθμης υγρού στη δεξαμενή πρέπει να επιλέγονται με βάση τις συνθήκες χρήσης τους, τις ιδιότητες των υγρών, τους απαιτούμενους δείκτες ακρίβειας μέτρησης. Οι πιο ακριβείς μετρήσεις μπορούν να ληφθούν χρησιμοποιώντας αισθητήρες τύπου ραντάρ, μαγνητοσυστολείς μετρητές.
Πρέπει να θυμόμαστε ότι η απόλυτη ακρίβεια απαιτεί υψηλότερο κόστος υλικού. Οι αισθητήρες πλωτήρα και οι συσκευές σηματοδότησης είναι οι απλούστερες συσκευές, αλλά η χρήση τους περιορίζεται από συνθήκες δόνησης λόγω του αφρισμού του υγρού, του ιξώδους του και της επιθετικότητας του μέσου.
Η βέλτιστη λύση, με βάση την αναλογία τιμής/ποιότητας, είναι η χρήση υδροστατικών και χωρητικών αισθητήρων, με την επιφύλαξη των περιορισμών που επιβάλλονται στις ιδιότητες του μετρούμενου ρευστού.
