In de industrie en het dagelijks leven is het altijd nodig om verschillende niveaus in containers te bepalen. Voor deze taken worden niveausensoren gebruikt diverse ontwerpen. Afhankelijk van de vulomgeving van de tank wordt soms een of andere sensor gebruikt, omwille van de eenvoud en het besparen van geld en tijd, worden gecombineerde sensoren gebruikt, dat wil zeggen met de hand gemaakt. Dit zijn eenvoudige ontwerpen die gebruik maken van totaal verschillende soorten sensoren. In principe worden dergelijke sensoren gebruikt waar er geen gemakkelijke toegang tot de meetomgeving is of de meetlocatie zeer agressief is voor de menselijke gezondheid.
Soorten niveausensoren
De meeste moderne niveausensoren hebben een elektronisch relais met een omvormer in hun ontwerp. Elektronisch circuit ontworpen om de gemeten waarde om te zetten in een standaardsignaal. Het signaal kan analoog of discreet zijn. Analoog kan een stroom zijn van 0..20mA en een signaal dat een stroomlus wordt genoemd van 4..20mA of een spanning van 0...5V, 0..10V.
Er wordt gebruik gemaakt van niveausensoren om de pompmotor te beschermen tegen drooglopen, regel de motoren van bronpompen die containers met water vullen en meer in het koud- en warmwatertoevoersysteem.
DIY-waterniveausensor
Laten we eens kijken, aan de hand van het voorbeeld van het pompen van water uit een put, hoe we de automatische cyclus kunnen regelen om het waterniveau niet hoger te houden dan het zou moeten zijn.
We hebben een put met heel weinig puur uiterlijk een vloeistof bestaande uit water en koelvloeistofverontreinigingen voor de messen van een metaalsnijmachine.
Er werd echter gekeken naar alle typen sensoren, die qua prijs en uitvoeringsgemak uit een gecombineerd ontwerp bestonden gemaakt van draad van drie meter lang(diepte van de put), bevestigd aan een vlotter (grote plastic container met lucht), aan de oppervlakte is de draad bevestigd aan een veer met een bloemblad.
Het signaal wordt genomen als een conventioneel discreet 24V-signaal van een conventionele inductieve sensor. Hij werkt aan het bloemblad. Wanneer het waterniveau in de put stijgt, stijgt de vlotter, waardoor de veer verzwakt. Aan het uiteinde van de veer is een bloemblad bevestigd; het komt omhoog door de uittrekkracht van de veer. Het bloemblad ontvangt op zijn beurt feedback van de inductieve sensor, waardoor het pompmotorrelais naar de spoel wordt geleid, waardoor deze water uit de put pompt. Om veelvuldig in- en uitschakelen van de motor te voorkomen, bevindt zich in het sensorspoelcircuit een uitschakelvertragingsrelais ingesteld op 10 minuten.
Dus de volgende keer dat de sensor wordt geactiveerd, zal het relais opnieuw werken en zal de cyclus zich herhalen.
Om de motor te beschermen tegen drooglopen is het uiteraard raadzaam installeer een lekkagesensor in de leiding, waardoor de emulsie wordt weggepompt. Maar in ons geval was eenvoud van ontwerp belangrijk. In plaats van een inductieve sensor kun je twee platen gebruiken die met elkaar in contact staan, wat nog zuiniger is.
Als water of een andere vloeistof een homogene samenstelling heeft, kan een metrische niveausensor met één elektrode worden gebruikt.
Bijvoorbeeld DU-1N vervaardigd door Relsib, ontworpen om niveaus te meten in verschillende types vloeistoffen. De sensor kan over een breed temperatuurbereik werken. De carrosserie is niet onderhevig aan corrosie, bestaat uit hoogwaardige kwaliteit van roestvrij staal. Als isolatie wordt keramiek en fluorkunststof gebruikt, dit zorgt voor een uitstekende isolatiebescherming. Bestand tegen vele mechanische belastingen. De metingen zijn onafhankelijk van de vloeistofdichtheid. En vereist geen extra zorg tijdens het gebruik.
Om het vloeistofniveau te regelen en te controleren stevig(zand of grind) in productie, in het dagelijks leven gebruikt speciaal apparaat. Het wordt een waterniveausensor (of een andere interessante stof) genoemd. Er zijn verschillende varianten van dergelijke apparaten, die qua werkingsprincipe aanzienlijk van elkaar verschillen. Hoe de sensor werkt, de voor- en nadelen van zijn varianten, op welke subtiliteiten je moet letten bij het kiezen van een apparaat en hoe je met je eigen handen een vereenvoudigd model met een relais kunt maken, lees in dit artikel.
De waterniveausensor wordt gebruikt voor de volgende doeleinden:
Mogelijke methoden voor het bepalen van de tankbelasting
Er zijn verschillende methoden om het vloeistofniveau te meten:
- Contactloos- Vaak worden dit soort apparaten gebruikt om het niveau van stroperige, giftige, vloeibare of vaste, korrelige stoffen te controleren. Dit zijn capacitieve (discrete) apparaten, ultrasone modellen;
- Contact- het apparaat bevindt zich direct in de tank, op de muur, op een bepaald niveau. Wanneer het water deze indicator bereikt, wordt de sensor geactiveerd. Dit zijn vlotter, hydrostatische modellen.
Op basis van het werkingsprincipe worden de volgende soorten sensoren onderscheiden:
- Vlottertype;
- Hydrostatisch;
- Capacitief;
- Radar;
- Ultrasoon.
Kort over elk type apparaat
Vlottermodellen zijn discreet en magnetostrictief. De eerste optie is goedkoop, betrouwbaar en de tweede is duur, complex ontwerp, maar garandeert een nauwkeurige niveaumeting. Echter algemeen nadeel vlotterapparaten - dit vereist onderdompeling in vloeistof.
Vlottersensor het bepalen van het vloeistofniveau in de tank
- Hydrostatische apparaten - daarin wordt alle aandacht besteed hydrostatische druk vloeistofkolom in de tank. Het gevoelige element van het apparaat voelt de druk boven zichzelf en geeft deze in een diagram weer om de hoogte van de waterkolom te bepalen.
De belangrijkste voordelen van dergelijke units zijn compactheid, continue werking en beschikbaarheid prijscategorie. Maar ze kunnen niet worden gebruikt in agressieve omstandigheden, omdat ze niet zonder contact met vloeistof kunnen.
Hydrostatische vloeistofniveausensor
- Capacitieve apparaten - Er zijn platen voorzien om het waterniveau in de tank te controleren. Door de capaciteitsindicatoren te veranderen, kunt u de hoeveelheid vloeistof beoordelen. Gebrek aan bewegende structuren en elementen, eenvoudig circuit apparaten garanderen duurzaamheid en betrouwbare werking van het apparaat. Maar men kan niet anders dan de nadelen opmerken: dit is de noodzaak van onderdompeling in vloeistof en veeleisende temperatuuromstandigheden.
- Radar-apparaten - bepaal de mate van toename van water door de frequentieverschuiving, de vertraging tussen de straling en het bereiken van het gereflecteerde signaal te vergelijken. De sensor fungeert dus zowel als emitter als als reflectiecollector.
Dergelijke modellen worden beschouwd als de beste, nauwkeurige en betrouwbare apparaten. Ze hebben een aantal voordelen:
Het enige nadeel van het model zijn de hoge kosten.
Vloeistofniveausensor van radartank
- Ultrasone sensoren - het werkingsprincipe en het ontwerp van het apparaat zijn vergelijkbaar met radarapparatuur, er wordt alleen gebruik gemaakt van echografie. De generator creëert ultrasone straling, die bij het bereiken van het vloeistofoppervlak wordt gereflecteerd en na enige tijd de sensorontvanger bereikt. Na enkele wiskundige berekeningen, waarbij de tijdsvertraging en snelheid van de echografie bekend zijn, wordt de afstand tot het wateroppervlak bepaald.
De voordelen van een radarsensor zijn ook inherent aan de ultrasone versie. Het enige is dat de indicatoren minder nauwkeurig zijn en dat het bedieningsschema eenvoudiger is.
Subtiliteiten bij het kiezen van dergelijke apparaten
Let bij aanschaf van een apparaat op de functionaliteit van het apparaat en enkele indicatoren. Extreem belangrijke vragen bij aanschaf van een apparaat is dit:
Opties voor sensoren voor het bepalen van het water- of vastestofniveau
DIY-vloeistofniveausensor
U kunt een basissensor maken om met uw eigen handen het waterniveau in een put of tank te bepalen en te regelen. Om de vereenvoudigde versie uit te voeren, hebt u het volgende nodig:
Een zelfgemaakt apparaat kan worden gebruikt om water in een tank, put of pomp te regelen.
Soms kan menselijke luiheid je aan het denken zetten, om zo te zeggen, creëren. En ze bedachten het stuur, waarschijnlijk uit luiheid, toen ze het beu werden om alles op zichzelf te dragen.
Ik ben het dus beu om voor watervaten te staan die gevuld zijn met water. De zomer is droog, er zijn 4 vaten, elk vult ongeveer een half uur. Het is te lui om het gebied te verwarren met draden van de niveausensoren en een regeleenheid in zulke hitte te maken. Ik probeerde deze zaak zijn gang te laten gaan, maar bij de vijfde stap van het vat vergat ik al dat het vat werd gevuld en de pomp aan stond. Ik begon na te denken over hoe ik een draadloos vatvulalarm kon maken. Ik dacht lang na, totdat het radiosignaal door het hek kwam. Alles wat meteen in je opkwam, kijk naar foto 1. 
Voor de hele structuur waren er twee nodig laselektrode En lege fles van alcohol. Kortom, alles wat bij de hand kwam. Ik hoop dat je het allemaal esthetisch aantrekkelijker vindt. Eerst wordt een tuimelaar gemaakt en daaraan wordt een vlotter bevestigd. Vervolgens maken ze een blanco voor de beugel. Een stukje van de elektrode afsnijden vereiste lengte, aan beide zijden geslepen en gebogen in de vorm van de letter “L”, wordt aan één uiteinde een tuimelaar met een vlotter geplaatst en vervolgens wordt dit uiteinde gebogen om een beugel te vormen. Vervolgens wordt deze beugel in het bord gehamerd. Het kostte me ongeveer twintig minuten om alles te doen. De belknop op het bord ligt daar gewoon. Ik hoop dat het werkingsprincipe van het hele apparaat duidelijk is. Het water wordt gegoten, de vlotter gaat omhoog, de rocker drukt op de knop, de bel gaat, je rent het huis uit en brengt alle apparatuur over naar het volgende vat. Het nadeel hiervan is dat de oproep wordt gevoed vanuit een 220V-netwerk. Het zou geen slecht idee zijn om hem op autonome stroomvoorziening over te zetten, dan kun je een half uur lang kroeskarpers in de vijver vangen. Succes. K.V.Yu.
Om veel productieprocessen te automatiseren is het noodzakelijk om het waterniveau in de tank te monitoren; de meting wordt uitgevoerd met behulp van een speciale sensor die een signaal geeft wanneer het procesmedium een bepaald niveau bereikt. Het is onmogelijk om in het dagelijks leven zonder niveaumeters te leven; een sprekend voorbeeld hiervan is afsluiters toiletstortbak of automatisch systeem om de bronpomp uit te schakelen. laat ons nadenken verschillende soorten niveausensoren, hun ontwerp en werkingsprincipe. Deze informatie is handig bij het kiezen van een apparaat voor een specifieke taak of bij het zelf maken van een sensor.
Ontwerp en werkingsprincipe
Het ontwerp van meetapparatuur van dit type wordt bepaald door de volgende parameters:
- De functionaliteit is, afhankelijk van dit apparaat, meestal onderverdeeld in alarmen en niveaumeters. De eerstgenoemden monitoren een specifiek tankvulpunt (minimaal of maximaal), terwijl de laatstgenoemden continu het niveau monitoren.
- Het werkingsprincipe kan gebaseerd zijn op: hydrostatica, elektrische geleidbaarheid, magnetisme, optica, akoestiek, enz. Eigenlijk is dit de belangrijkste parameter die het toepassingsgebied bepaalt.
- Meetmethode (contact of contactloos).
Bovendien worden de ontwerpkenmerken bepaald door de aard van de technologische omgeving. Hoogte meten is één ding drinkwater in de tank, een andere is het controleren van het vullen van industriële afvalwatertanks. In het laatste geval is passende bescherming noodzakelijk.
Soorten niveausensoren
Afhankelijk van het werkingsprincipe zijn alarmen meestal onderverdeeld in de volgende typen:
- vlottertype;
- gebruik van ultrasone golven;
- apparaten met een capacitief niveaudetectieprincipe;
- elektrode;
- radartype;
- werken volgens het hydrostatische principe.
Omdat deze typen het meest voorkomen, laten we ze elk afzonderlijk bekijken.
Vlot
Dit is de eenvoudigste, maar toch effectieve en betrouwbare manier meetvloeistof in een tank of andere container. Een voorbeeldimplementatie is te vinden in Figuur 2.
Rijst. 2. Vlottersensor voor pompbesturing Het ontwerp bestaat uit een vlotter met daarin een magneet en twee reedschakelaars controle punten. Laten we het werkingsprincipe kort beschrijven:
- De container wordt tot een kritisch minimum geleegd (A in figuur 2), terwijl de vlotter naar het niveau zakt waar reed-schakelaar 2 zich bevindt en het relais inschakelt dat stroom levert aan de pomp die water uit de put pompt.
- Het water bereikt het maximale niveau, de vlotter stijgt naar de locatie van reed-schakelaar 1, deze wordt geactiveerd en het relais wordt uitgeschakeld, de pompmotor stopt met werken.
Het is vrij eenvoudig om zelf zo’n reed-schakelaar te maken, en het instellen ervan komt neer op het instellen van aan-uit-niveaus.
Let op: als je het juiste materiaal voor de vlotter kiest, werkt de waterniveausensor ook als er een schuimlaag in de tank zit.
Ultrasoon
Dit type meter kan worden gebruikt voor zowel vloeibare als droge media en kan een analoge of discrete uitgang hebben. Dat wil zeggen dat de sensor de vulling bij het bereiken van een bepaald punt kan beperken of continu kan monitoren. Het apparaat bevat een ultrasone zender, ontvanger en signaalverwerkingscontroller. Het werkingsprincipe van het alarm wordt gedemonstreerd in Figuur 3.
Rijst. 3. Werkingsprincipe van ultrasone niveausensor Het systeem werkt als volgt:
- er wordt een ultrasone puls uitgezonden;
- het gereflecteerde signaal wordt ontvangen;
- De duur van signaalverzwakking wordt geanalyseerd. Als de tank vol is, zal deze kort zijn (A Afb. 3), en naarmate deze leeg raakt, zal deze beginnen toe te nemen (B Afb. 3).
Het ultrasone alarm is contactloos en draadloos, waardoor het zelfs in agressieve en explosieve omgevingen kan worden gebruikt. Na de eerste installatie vereist een dergelijke sensor geen gespecialiseerd onderhoud en de afwezigheid van bewegende delen verlengt de levensduur aanzienlijk.
Elektrode
Met elektrodealarmen (conductometrisch) kunt u een of meer niveaus van een elektrisch geleidend medium bewaken (dat wil zeggen dat ze niet geschikt zijn voor het meten van de vulling van een tank met gedestilleerd water). Een voorbeeld van het gebruik van het apparaat wordt getoond in Figuur 4.
Figuur 4. Vloeistofniveaumeting met conductometrische sensoren In het gegeven voorbeeld wordt een alarm met drie niveaus gebruikt, waarbij twee elektroden het vullen van de container regelen, en de derde een noodgeval is om de intensieve pompmodus in te schakelen.
Capacitief
Met behulp van deze alarmen is het mogelijk om de maximale vulling van de container te bepalen, en zowel vloeibare als vaste stortgoederen met gemengde samenstelling kunnen als procesmedium fungeren (zie figuur 5).
Rijst. 5. Capacitieve sensor niveau Het werkingsprincipe van het alarm is hetzelfde als dat van een condensator: de capaciteit wordt gemeten tussen de platen van het gevoelige element. Wanneer de drempelwaarde wordt bereikt, wordt er een signaal naar de controller gestuurd. In sommige gevallen wordt een “droog contact”-ontwerp gebruikt, dat wil zeggen dat de niveaumeter onafhankelijk van het procesmedium door de tankwand werkt.
Deze apparaten kunnen in een breed bereik werken temperatuurbereik, ze worden niet beïnvloed elektromagnetische velden en bediening is mogelijk op lange afstand. Dergelijke kenmerken breiden het toepassingsgebied aanzienlijk uit tot zware bedrijfsomstandigheden.
Radar
Dit type alarmapparaat kan echt universeel worden genoemd, omdat het in elke procesomgeving kan werken, inclusief agressieve en explosieve omgevingen, en druk en temperatuur geen invloed hebben op de metingen. Een voorbeeld van hoe het apparaat werkt, wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Het apparaat zendt radiogolven uit in een smal bereik (enkele gigahertz), de ontvanger vangt het gereflecteerde signaal op en bepaalt op basis van de vertragingstijd hoe vol de container is. De meetsensor wordt niet beïnvloed door druk, temperatuur of de aard van de procesvloeistof. Ook stoffigheid heeft geen invloed op de meetwaarden, wat niet gezegd kan worden over laseralarmen. Het moet ook worden opgemerkt hoge nauwkeurigheid Bij apparaten van dit type is hun fout niet meer dan één millimeter.
Hydrostatisch
Deze alarmen kunnen zowel de maximale als de huidige vulling van tanks meten. Hun werkingsprincipe wordt gedemonstreerd in Figuur 7.
Figuur 7. Vulmeting met gyrostatische sensor Het apparaat is gebouwd op het principe van het meten van het drukniveau dat door een vloeistofkolom wordt geproduceerd. Aanvaardbare nauwkeurigheid en lage kosten dit type behoorlijk populair.
Binnen de reikwijdte van dit artikel kunnen we niet alle soorten alarmen onderzoeken, bijvoorbeeld draaivlagalarmen, voor het identificeren van korrelige stoffen (er wordt een signaal verzonden wanneer het ventilatorblad vast komt te zitten in een korrelig medium, nadat eerst de put is uitgetrokken) . Het heeft ook geen zin om het werkingsprincipe van radio-isotopenmeters in overweging te nemen, en nog minder om ze aan te bevelen voor het controleren van het drinkwaterniveau.
Hoe te kiezen?
De keuze voor een waterniveausensor in een tank hangt van veel factoren af, de belangrijkste:
- Vloeibare samenstelling. Afhankelijk van het gehalte aan vreemde onzuiverheden in het water kunnen de dichtheid en de elektrische geleidbaarheid van de oplossing veranderen, wat waarschijnlijk de metingen zal beïnvloeden.
- Het volume van de tank en het materiaal waaruit deze is gemaakt.
- Het functionele doel van de container is het verzamelen van vloeistof.
- De noodzaak om het minimum- en maximumniveau te controleren, of monitoring van de huidige status, is vereist.
- Toelaatbaarheid van integratie in een geautomatiseerd controlesysteem.
- Schakelmogelijkheden van het apparaat.
Dit is verre van volle lijst voor selectie meetinstrumenten van dit type. Voor huishoudelijk gebruik is het uiteraard mogelijk om de selectiecriteria aanzienlijk te verminderen, door ze te beperken tot het volume van de tank, het type werking en het regelcircuit. Een aanzienlijke vermindering van de eisen maakt dit mogelijk eigen productie soortgelijk apparaat.
Met uw eigen handen een waterniveausensor in een tank maken
Laten we zeggen dat er een taak is om het werk te automatiseren onderwaterpomp voor de watervoorziening naar de datsja. Meestal komt er water binnen opslagcapaciteit Daarom moeten we ervoor zorgen dat de pomp automatisch wordt uitgeschakeld wanneer deze wordt gevuld. Het is helemaal niet nodig om hiervoor een laser- of radarniveau-indicator aan te schaffen; u hoeft deze zelfs niet aan te schaffen. Een eenvoudige taak vereist eenvoudige oplossing, wordt weergegeven in Figuur 8.
Om het probleem op te lossen heb je een magnetische starter nodig met een spoel van 220 volt en twee reedschakelaars: een minimumniveau voor sluiten, een maximumniveau voor openen. Het pompaansluitschema is eenvoudig en, belangrijker nog, veilig. Het werkingsprincipe is hierboven beschreven, maar laten we het herhalen:
- Terwijl het water zich verzamelt, stijgt de vlotter met de magneet geleidelijk totdat deze de maximale niveau-reedschakelaar bereikt.
- Het magnetische veld opent de reed-schakelaar, waardoor de startspoel wordt uitgeschakeld, wat leidt tot het uitschakelen van de motor.
- Terwijl het water stroomt, zakt de vlotter totdat deze de minimummarkering tegenover de onderste reedschakelaar bereikt, de contacten sluiten en er wordt spanning geleverd aan de startspoel, die spanning levert aan de pomp. Zo'n waterniveausensor in een tank kan tientallen jaren werken, in tegenstelling tot elektronisch systeem beheer.