În industrie și în viața de zi cu zi, este întotdeauna necesar să se determine diferite niveluri în containere. Senzorii de nivel sunt utilizați pentru aceste sarcini diverse modele. În funcție de mediul de umplere al rezervorului, se folosește unul sau altul senzor, uneori, de dragul simplității și economisirea de bani și timp, se folosesc senzori combinați, adică fabricați manual. Acestea sunt modele simple care folosesc tipuri complet diferite de senzori. Practic, astfel de senzori sunt utilizați acolo unde nu există acces ușor la mediul de măsurare sau locul de măsurare este foarte agresiv pentru sănătatea umană.
Tipuri de senzori de nivel
Majoritatea senzorilor de nivel moderni au în design un releu electronic cu un convertor. Circuit electronic conceput pentru a converti valoarea măsurată într-un semnal standard. Semnalul poate fi analog sau discret. Analogic poate fi un curent 0..20mA și un semnal numit buclă de curent 4..20mA sau o tensiune 0...5V, 0..10V.
Se folosesc senzori de nivel pentru a proteja motorul pompei de la funcționarea uscată, reglați motoarele pompelor de puț care umplu orice recipiente cu apă și nu numai în sistemul de alimentare cu apă rece și caldă.
Senzor de nivel de apă DIY
Să vedem, folosind exemplul de pompare a apei dintr-o groapă, cum putem controla ciclul automat de menținere a nivelului apei nu mai mare decât cel necesar.
Avem o groapă cu foarte puțin aspect curat un lichid format din apă și impurități de răcire pentru frezele unei mașini de tăiat metale.
Toate tipurile de senzori au fost luate în considerare, însă, în ceea ce privește prețul și ușurința de execuție, un design combinat constând din sârmă lungime de trei metri(adâncimea gropii), atașat la un flotor (recipient mare de plastic cu aer), la suprafață firul este atașat de un arc cu o petală.
Semnalul este luat ca un semnal convențional discret de 24 V de la un senzor inductiv convențional. Lucrează pe petală. Când nivelul apei în groapă crește, plutitorul se ridică, slăbind izvorul. O petală este atașată la capătul arcului, se ridică datorită forței de extindere a arcului. Petala, la rândul său, primește feedback de la senzorul inductiv, alimentând releul motorului pompei către bobină, determinând-o să pompeze apa din groapă. Pentru a evita pornirea și oprirea frecventă a motorului, în circuitul senzor-bobină există un releu de întârziere la oprire setat la 10 minute.
Astfel, data viitoare când senzorul este declanșat, releul va funcționa din nou și ciclul se va repeta.
Desigur, pentru a proteja motorul de funcționarea uscată este recomandabil instalați un senzor de scurgere în conductă, prin care este pompată emulsia. Dar în cazul nostru, simplitatea designului a fost importantă. În locul unui senzor inductiv, puteți folosi două plăci în contact una cu cealaltă, ceea ce va fi și mai economic.
Dacă apa sau alt lichid are o compoziție omogenă, atunci poate fi utilizat un senzor de nivel metric cu un singur electrod.
De exemplu, DU-1N produs de Relsib, conceput pentru măsurarea nivelurilor în diverse tipuri lichide. Senzorul poate funcționa într-un interval larg de temperatură. Corpul nu este supus coroziunii, este format din înaltă calitate oţel inoxidabil. Ceramica și fluoroplastic sunt folosite ca izolație, aceasta oferă o protecție izolatoare excelentă. Rezistent la multe sarcini mecanice. Măsurătorile sunt independente de densitatea lichidului. Și nu necesită îngrijire suplimentară în timpul funcționării.
Pentru a regla și controla nivelul lichidului sau solid(nisip sau pietriș) în producție, în viața de zi cu zi utilizat dispozitiv special. Se numește senzor de nivel al apei (sau altă substanță de interes). Există mai multe varietăți de astfel de dispozitive, care diferă semnificativ unele de altele prin principiul lor de funcționare. Cum funcționează senzorul, avantajele și dezavantajele soiurilor sale, la ce subtilități ar trebui să acordați atenție atunci când alegeți un dispozitiv și cum să faceți un model simplificat cu un releu cu propriile mâini, citiți în acest articol.
Senzorul de nivel al apei este utilizat în următoarele scopuri:
Metode posibile pentru determinarea încărcăturii rezervorului
Există mai multe metode de măsurare a nivelului lichidului:
- Fără contact- adesea dispozitive de acest tip sunt folosite pentru controlul nivelului de substante vascoase, toxice, lichide sau solide, granulare. Acestea sunt dispozitive capacitive (discrete), modele cu ultrasunete;
- Contact- aparatul este amplasat direct in rezervor, pe peretele acestuia, la un anumit nivel. Când apa ajunge la acest indicator, senzorul este declanșat. Acestea sunt modele flotante, hidrostatice.
Pe baza principiului de funcționare, se disting următoarele tipuri de senzori:
- tip plutitor;
- Hidrostatic;
- Capacitiv;
- Radar;
- cu ultrasunete.
Pe scurt despre fiecare tip de dispozitiv
Modelele flotante sunt discrete și magnetostrictive. Prima opțiune este ieftină, de încredere, iar a doua este scumpă, design complex, dar garantează o citire precisă a nivelului. Cu toate acestea dezavantaj general dispozitivele plutitoare necesită scufundare în lichid.
Senzor plutitor determinarea nivelului lichidului din rezervor
- Dispozitive hidrostatice - în ele se acordă toată atenţia presiune hidrostatică coloană de lichid în rezervor. Elementul sensibil al dispozitivului detectează presiunea deasupra lui și o afișează conform unei diagrame pentru a determina înălțimea coloanei de apă.
Principalele avantaje ale unor astfel de unități sunt compactitatea, funcționarea continuă și disponibilitatea categorie de pret. Dar nu pot fi folosite în condiții agresive, deoarece nu se pot descurca fără contactul cu lichidul.
Senzor de nivel de lichid hidrostatic
- Dispozitive capacitive - sunt prevazute placi pentru controlul nivelului apei din rezervor. Schimbând indicatorii de capacitate, puteți judeca cantitatea de lichid. Lipsa structurilor și elementelor în mișcare, circuit simplu dispozitivele garantează durabilitatea și funcționarea fiabilă a dispozitivului. Dar nu se pot observa dezavantajele - aceasta este necesitatea scufundării în lichid și condiții de temperatură exigente.
- Dispozitive radar - determinați gradul de creștere a apei prin compararea deplasării de frecvență, întârzierea dintre radiație și realizarea semnalului reflectat. Astfel, senzorul acționează atât ca emițător, cât și ca colector de reflexie.
Astfel de modele sunt considerate cele mai bune dispozitive, precise și fiabile. Au o serie de avantaje:
Singurul dezavantaj al modelului este costul ridicat.
Senzor de nivel al lichidului din rezervor radar
- Senzori cu ultrasunete - principiul de funcționare și designul dispozitivului sunt similare cu dispozitivele radar, se utilizează doar ultrasunetele. Generatorul creează radiații ultrasonice, care, la atingerea suprafeței lichidului, sunt reflectate și ajung la receptorul senzorului după un timp. După niște calcule matematice, cunoscând întârzierea în timp și viteza ultrasunetelor, se determină distanța până la suprafața apei.
Avantajele unui senzor radar sunt, de asemenea, inerente versiunii cu ultrasunete. Singurul lucru este că indicatorii sunt mai puțin precisi, iar schema de funcționare este mai simplă.
Subtilități ale alegerii unor astfel de dispozitive
Când cumpărați o unitate, acordați atenție funcționalității dispozitivului și unora dintre indicatorii acestuia. Extrem probleme importante atunci când achiziționați un dispozitiv, acesta este:
Opțiuni pentru senzori pentru determinarea nivelului de apă sau solide
Senzor de nivel de lichid DIY
Puteți realiza un senzor de bază pentru a determina și controla nivelul apei într-o fântână sau rezervor cu propriile mâini. Pentru a realiza versiunea simplificată aveți nevoie de:
Un dispozitiv auto-fabricat poate fi folosit pentru a regla apa într-un rezervor, fântână sau pompă.
Uneori, lenea umană te poate face să gândești, ca să zic așa, să creezi. Și au venit cu roata, probabil din lene, când s-au săturat să ducă totul pe ei înșiși.
Așa că m-am săturat să stau în fața butoaielor de apă care se umplu cu apă. Vara este uscată, sunt 4 butoaie, fiecare se umple în aproximativ o jumătate de oră. Este prea lene să încurci zona cu firele de la senzorii de nivel și să faci o unitate de control într-o asemenea căldură. Am încercat să las această chestiune să-și urmeze cursul, dar la al cincilea pas de la butoi am uitat deja că butoiul se umple și pompa era pornită. Am început să mă gândesc cum să fac o alarmă de umplere a butoiului fără fir. M-am gândit mult până când apelul radio a venit pe poartă. Tot ce mi-a venit imediat în minte, uită-te la fotografia 1. 
Întreaga structură a necesitat două electrod de sudareŞi sticla goala din alcool. Pe scurt, tot ce a venit la îndemână. Sper că veți găsi totul mai plăcut din punct de vedere estetic. În primul rând, se face un culbutor și se atașează un plutitor. Apoi fac un semifabricat pentru suport. Tăierea unei bucăți din electrod lungimea necesară, ascuțit pe ambele părți și îndoit în forma literei „L”, la un capăt se pune un culbutor cu plutitor și apoi acest capăt este îndoit pentru a forma un suport. Apoi, acest suport este bătut cu ciocanul în placă. Mi-a luat vreo douăzeci de minute să fac totul. Butonul de apel de pe tablă se află doar acolo. Sper că principiul de funcționare al întregului dispozitiv este clar. Se toarnă apa, plutitorul se ridică, rockerul apasă butonul, sună soneria, ieși din casă și transferi toate echipamentele în butoiul următor. Dezavantajul aici este că apelul este alimentat de la o rețea de 220V. Nu ar fi o idee rea să-l treceți la sursa de alimentare autonomă, apoi veți putea prinde caras în iaz pentru o jumătate de oră întreagă. Noroc. K.V.Yu.
Pentru a automatiza multe procese de producție, este necesar să se monitorizeze nivelul apei din rezervor, măsurarea se efectuează folosind un senzor special care dă un semnal când mediul de proces atinge un anumit nivel. Este imposibil să trăiești fără contoare de nivel în viața de zi cu zi un exemplu izbitor în acest sens supape de închidere rezervor de toaletă sau sistem automat pentru oprirea pompei puțului. Să aruncăm o privire diverse tipuri senzori de nivel, proiectarea și principiul lor de funcționare. Aceste informații vor fi utile atunci când alegeți un dispozitiv pentru o anumită sarcină sau când realizați singur un senzor.
Proiectare și principiu de funcționare
Proiectarea dispozitivelor de măsurare de acest tip este determinată de următorii parametri:
- Funcționalitatea, în funcție de acest dispozitiv, este de obicei împărțită în alarme și contoare de nivel. Primii monitorizează un anumit punct de umplere a rezervorului (minim sau maxim), în timp ce cei din urmă monitorizează continuu nivelul.
- Principiul de funcționare se poate baza pe: hidrostatică, conductivitate electrică, magnetism, optică, acustică etc. De fapt, acesta este parametrul principal care determină domeniul de aplicare.
- Metoda de măsurare (contact sau fără contact).
În plus, caracteristicile de proiectare sunt determinate de natura mediului tehnologic. Un lucru este să măsori înălțimea apă potabilăîn rezervor, o alta este verificarea umplerii rezervoarelor de apă uzată industrială. În acest din urmă caz, este necesară o protecție adecvată.
Tipuri de senzori de nivel
În funcție de principiul de funcționare, alarmele sunt de obicei împărțite în următoarele tipuri:
- tip plutitor;
- utilizarea undelor ultrasonice;
- dispozitive cu principiu capacitiv de detectare a nivelului;
- electrod;
- tip radar;
- lucrând pe principiul hidrostatic.
Deoarece aceste tipuri sunt cele mai comune, să le analizăm separat pe fiecare dintre ele.
Plutește
Acesta este cel mai simplu, dar totuși eficient și mod de încredere măsurarea lichidului într-un rezervor sau alt recipient. Un exemplu de implementare poate fi găsit în Figura 2.
Orez. 2. Senzor plutitor pentru controlul pompei Designul constă dintr-un flotor cu un magnet și două întrerupătoare cu lame instalate puncte de control. Să descriem pe scurt principiul de funcționare:
- Containerul este golit la un minim critic (A în Fig. 2), în timp ce plutitorul coboară la nivelul în care se află comutatorul lamelă 2, pornește releul care furnizează energie pompei care pompează apă din puț.
- Apa atinge nivelul maxim, plutitorul se ridică la locația comutatorului lamelă 1, este activat și releul este oprit, în consecință, motorul pompei nu mai funcționează.
Este destul de ușor să faci singur un astfel de comutator cu lame, iar configurarea se reduce la setarea nivelurilor de pornire-oprire.
Rețineți că dacă alegeți materialul potrivit pentru flotor, senzorul de nivel al apei va funcționa chiar dacă există un strat de spumă în rezervor.
cu ultrasunete
Acest tip de contor poate fi utilizat atât pentru medii lichide, cât și pentru medii uscate și poate avea o ieșire analogică sau discretă. Adică senzorul poate limita umplerea la atingerea unui anumit punct sau o poate monitoriza continuu. Dispozitivul include un emițător cu ultrasunete, un receptor și un controler de procesare a semnalului. Principiul de funcționare al alarmei este demonstrat în Figura 3.
Orez. 3. Principiul de funcționare al senzorului de nivel cu ultrasunete Sistemul funcționează după cum urmează:
- se emite un impuls ultrasonic;
- semnalul reflectat este primit;
- Se analizează durata atenuării semnalului. Dacă rezervorul este plin, acesta va fi scurt (A Fig. 3), iar pe măsură ce se golește, va începe să crească (B Fig. 3).
Alarma cu ultrasunete este fără contact și fără fir, astfel încât poate fi folosită chiar și în medii agresive și explozive. După configurarea inițială, un astfel de senzor nu necesită nicio întreținere specializată, iar absența pieselor în mișcare îi prelungește semnificativ durata de viață.
Electrod
Alarmele cu electrozi (conductometrice) vă permit să monitorizați unul sau mai multe niveluri ale unui mediu conductiv electric (adică nu sunt potrivite pentru măsurarea umplerii unui rezervor cu apă distilată). Un exemplu de utilizare a dispozitivului este prezentat în Figura 4.
Figura 4. Măsurarea nivelului lichidului cu senzori conductometrici În exemplul dat, se utilizează o alarmă cu trei niveluri, în care doi electrozi controlează umplerea recipientului, iar al treilea este unul de urgență pentru a porni modul de pompare intensivă.
Capacitiv
Folosind aceste alarme, este posibil să se determine umplerea maximă a recipientului, iar substanțele solide lichide și în vrac de compoziție mixtă pot acționa ca mediu de proces (vezi Fig. 5).
Orez. 5. Senzor capacitiv nivel Principiul de funcționare al alarmei este același cu cel al unui condensator: capacitatea se măsoară între plăcile elementului sensibil. Când atinge valoarea de prag, un semnal este trimis controlerului. În unele cazuri, se utilizează un design „contact uscat”, adică indicatorul de nivel funcționează prin peretele rezervorului, izolat de mediul de proces.
Aceste dispozitive pot funcționa într-o gamă largă interval de temperatură, nu sunt afectate câmpuri electromagnetice, iar operarea este posibilă distanta lunga. Astfel de caracteristici extind în mod semnificativ domeniul de aplicare până la condiții severe de operare.
Radar
Acest tip de dispozitiv de alarmă poate fi numit cu adevărat universal, deoarece poate funcționa cu orice mediu de proces, inclusiv cu cele agresive și explozive, iar presiunea și temperatura nu vor afecta citirile. Un exemplu de funcționare a dispozitivului este prezentat în figura de mai jos.
Dispozitivul emite unde radio într-un interval îngust (mai mulți gigaherți), receptorul captează semnalul reflectat și, pe baza timpului de întârziere, determină cât de plin este containerul. Senzorul de măsurare nu este afectat de presiune, temperatură sau natura fluidului de proces. De asemenea, praful nu afectează citirile, ceea ce nu se poate spune despre alarmele laser. De asemenea, trebuie remarcat precizie ridicată dispozitive de acest tip, eroarea lor nu este mai mare de un milimetru.
Hidrostatic
Aceste alarme pot măsura atât umplerea maximă, cât și curentă a rezervoarelor. Principiul lor de funcționare este demonstrat în Figura 7.
Figura 7. Umpleți măsurarea cu senzorul girostatic Aparatul este construit pe principiul măsurării nivelului de presiune produs de o coloană de lichid. Precizie acceptabilă și cost redus acest tip destul de popular.
În domeniul de aplicare al articolului, nu putem examina toate tipurile de alarme, de exemplu, cele cu steag rotativ, pentru identificarea substanțelor granulare (se trimite un semnal atunci când paleta ventilatorului se blochează într-un mediu granular, după ce se smulge prima groapă) . De asemenea, nu are sens să luăm în considerare principiul de funcționare a contoarelor cu radioizotopi, cu atât mai puțin să le recomandăm pentru verificarea nivelului apei potabile.
Cum să alegi?
Alegerea unui senzor de nivel de apă într-un rezervor depinde de mulți factori, principalii:
- Compoziția lichidului. În funcție de conținutul de impurități străine din apă, densitatea și conductibilitatea electrică a soluției se pot modifica, ceea ce poate afecta citirile.
- Volumul rezervorului și materialul din care este fabricat.
- Scopul funcțional al recipientului este de a acumula lichid.
- Este necesară controlul nivelului minim și maxim sau monitorizarea stării curente.
- Admisibilitatea integrării într-un sistem de control automatizat.
- Capacitatea de comutare a dispozitivului.
Acest lucru este departe de lista completa pentru selecție instrumente de măsurare de acest tip. Desigur, pentru uz casnic este posibil să se reducă semnificativ criteriile de selecție, limitându-le la volumul rezervorului, tipul de funcționare și circuitul de control. Reducerea semnificativă a cerințelor face posibilă autoproducție dispozitiv similar.
Realizarea unui senzor de nivel de apă într-un rezervor cu propriile mâini
Să presupunem că există o sarcină pentru automatizarea muncii pompa submersibila pentru alimentarea cu apă a dacha. De obicei, intră apa capacitatea de stocare Prin urmare, trebuie să ne asigurăm că pompa se oprește automat când se umple. Nu este deloc necesar să cumpărați un indicator de nivel laser sau radar în acest scop, de fapt, nu trebuie să cumpărați niciunul. O sarcină simplă necesită solutie simpla, este prezentat în Figura 8.
Pentru a rezolva problema, veți avea nevoie de un demaror magnetic cu o bobină de 220 de volți și două întrerupătoare lamelă: un nivel minim pentru închidere, un nivel maxim pentru deschidere. Schema de conectare a pompei este simplă și, cel mai important, sigură. Principiul de funcționare a fost descris mai sus, dar să îl repetăm:
- Pe măsură ce apa se adună, plutitorul cu magnetul se ridică treptat până ajunge la comutatorul de lamelă de nivel maxim.
- Câmpul magnetic deschide comutatorul cu lame, oprind bobina de pornire, ceea ce duce la dezactivarea motorului.
- Pe măsură ce apa curge, plutitorul scade până când atinge marcajul minim vizavi de comutatorul inferior, contactele sale se închid și tensiunea este furnizată bobinei de pornire, care furnizează tensiune pompei. Un astfel de senzor de nivel al apei într-un rezervor poate funcționa zeci de ani, spre deosebire sistem electronic management.