- Дизайн и принцип на работа
- Видове сензори за ниво
- Как да изберем?
- Създаване на сензор за водно ниво в резервоара със собствените си ръце
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
За да се автоматизират много производствени процеси, е необходимо да се следи нивото на водата в резервоара, измерването се извършва с помощта на специален сензор, който изпраща сигнал, когато средата на процеса достигне определено ниво. Невъзможно е да се направи без измервателни уреди в ежедневието, като ярък пример за това е спирателният клапан на тоалетното казанче или автоматичното оборудване за изключване на помпата. Нека разгледаме различните видове сензори за нивото, техния дизайн и принцип на работа. Тази информация ще бъде полезна при избора на устройство за конкретна задача или създаване на сензор със собствените си ръце.
Дизайн и принцип на работа
Проектирането на измервателни уреди от този тип се определя от следните параметри:
- Функционалността, в зависимост от това устройство, обикновено се разделя на сигнални устройства и нивомери. Първата проследява специфичната точка на запълване на резервоара (минимум или максимум), а втората осъществява непрекъснато наблюдение на нивото.
- Принципът на работа, може да се основава на: хидростатика, електрическа проводимост, магнетизъм, оптика, акустика и др. Всъщност това е основният параметър, който определя обхвата на приложение.
- Метод на измерване (контакт или безконтактен).
Освен това, конструктивните характеристики се определят от естеството на технологичната среда. Едно нещо е да се измери височината на питейната вода в резервоар, а другата е да се провери запълването на резервоари за промишлени отпадъчни води. В последния случай е необходима подходяща защита.
Видове сензори за ниво
В зависимост от принципа на действие сигналните устройства могат да се разделят на следните типове:
- тип поплавък;
- използване на ултразвукови вълни;
- устройства с принцип на капацитивно ниво;
- електрод;
- тип радар;
- работи по хидростатичен принцип.
Тъй като тези типове са най-често срещани, разгледайте всеки от тях поотделно.
поплавък
Това е най-простият, но все пак ефективен и надежден начин за измерване на течността в резервоар или друг контейнер. Примерно изпълнение може да бъде намерено на Фигура 2.
Дизайнът се състои от поплавък с магнит и два рид ключа, монтирани в контролните точки. Накратко опишете принципа на действие:
- Резервоарът се изпразва до критичен минимум (А на Фиг. 2), докато поплавъкът се спуска до нивото, на което е разположен тръстиковия превключвател 2, той се включва в реле, захранващо помпата с изпомпване на вода от кладенеца.
- Водата достига максималната маркировка, поплавъкът се издига до мястото на релето 1, той се задейства и релето се изключва, съответно моторът на помпата спира да работи.
Доста лесно е сами да направите такъв превключвател, но неговата конфигурация е сведена до задаване на нива на включване.
Обърнете внимание, че ако изберете подходящия материал за поплавъка, сензорът за нивото на водата ще работи, дори ако в резервоара има слой пяна.
свръхзвуков
Този тип измервателен уред може да се използва както за течни, така и за сухи медии и може да има аналогов или дискретен изход. Сензорът може да ограничи пълненето, за да достигне до определена точка или да го проследи постоянно. Устройството включва ултразвукова обработка на сигнала, приемник и контролер. Принципът на работа на детектора е показан на фигура 3.
Системата работи както следва:
- излъчва се ултразвуков импулс;
- получава се отразеният сигнал;
- Анализира се продължителността на затихване на сигнала. Ако резервоарът е пълен, той ще бъде кратък (А, фиг. 3) и когато започне да се изпразва, ще започне да се увеличава (В, фиг. 3).
Ултразвуковата аларма е безконтактна и безжична, така че може да се използва дори в агресивни и експлозивни среди. След първоначалната настройка, такъв сензор не изисква специализирана поддръжка, а липсата на движещи се части значително удължава срока на експлоатация.
електрод
Електродните (кондуктометрични) аларми ви позволяват да контролирате едно или повече нива на електропроводима среда (т.е. те не са подходящи за измерване на запълването на резервоара с дестилирана вода). Пример за използването на устройството е показан на фигура 4.
В горния пример се използва тристепенно алармено устройство, в което два електрода управляват пълненето на резервоара, а третият е авариен за активиране на интензивния режим на изпомпване.
капацитивен
С помощта на тези сигнални устройства е възможно да се определи максималното запълване на контейнера и като технологична среда могат да действат както течни, така и гранулирани вещества със смесен състав (виж фиг. 5).
Принципът на действие на детектора е същият като този на кондензатор: извършва се измерване на капацитета между плочите на чувствителния елемент. Когато достигне прага, към контролера се изпраща сигнал. В някои случаи се включва версията "сух контакт", т.е. манометърът работи през стената на резервоара изолирано от работната среда.
Тези устройства могат да работят в широк температурен диапазон, те не са засегнати от електромагнитни полета и работата е възможна на голямо разстояние. Тези характеристики значително разширяват обхвата на приложение до тежки експлоатационни условия.
радар
Този тип алармено устройство наистина може да се нарече универсален, тъй като може да работи с всякаква технологична среда, включително агресивна и експлозивна, а налягането и температурата няма да повлияят на показанията. Пример за работа на устройството е показан на фигурата по-долу.
Устройството излъчва радиовълни в тесен диапазон (няколко гигагерца), приемникът улавя отразения сигнал и определя капацитета на капацитета си по време на закъснение. Измервателният сензор не се влияе от налягане, температура или естеството на технологичния флуид. Прахът също не влияе на показанията, което не важи за лазерните аларми. Също така е необходимо да се отбележи високата точност на устройствата от този тип, тяхната грешка е не повече от един милиметър.
хидростатичен
Тези аларми могат да измерват както маргиналните, така и настоящите резервоари. Принципът им на действие е показан на фигура 7.
Устройството е изградено на принципа на измерване на нивото на налягане, произвеждано от течна колона. Приемлива точност и ниска цена направиха този вид доста популярен.
В рамките на тази статия не можем да проверим всички видове аларми, например ротационен флаг, за да определим насипни вещества (излиза сигнал, когато лопатката на вентилатора се забие в основната среда, преди да извади ямата). Също така няма смисъл да се отчита принципът на работа на радиоизотопните измерватели, особено за да се препоръча да се проверява нивото на питейната вода.
Как да изберем?
Изборът на датчик за водно ниво в резервоара зависи от много фактори, основните от които са:
- Съставът на течността. В зависимост от съдържанието на примеси във водата, плътността и проводимостта на разтвора могат да се променят, което може да повлияе на показанията.
- Обемът на резервоара и материалът, от който е направен.
- Функционалното предназначение на резервоара за натрупване на течност.
- Необходимо е да се контролира минималното и максималното ниво или да се следи текущото състояние.
- Допустимостта на интегрирането в автоматизираната система за контрол.
- Възможности за превключване на устройството.
Това не е пълен списък за избор на инструменти от този тип. Естествено, за битови цели критериите за подбор могат да бъдат значително намалени чрез ограничаването им до обема на резервоара, вида на експлоатацията и веригата за управление. Значително намаляване на изискванията прави възможно самостоятелното производство на такова устройство.
Създаване на сензор за водно ниво в резервоара със собствените си ръце
Да предположим, че има задача да се автоматизира работата на потопяема помпа за водоснабдяването на вилата. По правило водата влиза в резервоара за съхранение, затова трябва да се уверим, че помпата се изключва автоматично, когато се напълни. За тази цел не е необходимо да се купува лазерен или радарен индикатор за ниво, всъщност не е необходима покупка. Една проста задача изисква просто решение, което е показано на фигура 8.
За решаването на проблема се изискват магнитен стартер с бобина 220 волта и два рид ключа: минималното ниво е за късо съединение, максималното ниво е за отваряне. Схемата на свързване на помпата е проста и, което е важно, безопасна. Принципът на действие е описан по-горе, но го повтаряме:
- С нагласяването на водата поплавъкът с магнита постепенно се покачва, докато достигне максималното ниво на релето.
- Магнитното поле отваря тръстиковия превключвател, което изключва стартерната бобина, което води до изключване на захранването на двигателя.
- Тъй като водата се консумира, поплавъкът се спуска, докато достигне минималния знак срещу долния релеен ключ, контактите му се затварят и се подава напрежение към бобината на стартера, която доставя напрежение на помпата. Такъв сензор за водно ниво в резервоар може да работи в продължение на десетилетия, за разлика от електронна система за управление.