Senzorii de nivel de lichid din rezervor vă permit atât să efectuați măsurarea curentă a cantității de lichid umplut, cât și să raportați atingerea valorilor limită ale acestuia. Astfel de dispozitive constau dintr-un senzor sensibil care răspunde la anumiți parametri fizici și circuite de măsurare, control și indicare. În funcție de aplicație, se folosesc dispozitive care diferă prin principiul funcționării lor.
Informațiile prezentate în articol vă vor ajuta să aflați despre principiile de funcționare a diferitelor tipuri de senzori și domeniile lor de aplicare. Se va face o scurtă trecere în revistă a avantajelor și dezavantajelor acestora, vor fi indicați principalii producători care s-au dovedit pe piață.
Clasificarea aparatelor
Senzorii de nivel al lichidului din rezervor pot fi indicatori de nivel sau dispozitive de semnalizare. Primele dintre ele sunt concepute pentru măsurarea continuă a nivelului lichidului în momentul curent.timp. Ei folosesc senzori care funcționează pe diferite principii fizice. Prelucrarea ulterioară a semnalelor care provin de la acestea se realizează prin circuite electronice analogice sau digitale care fac parte din instrumentele de nivel. Indicatorii obținuți sunt afișați pe elementele de afișare.
Dispozitivele de semnalizare avertizează asupra atingerii unei anumite valori a nivelului lichidului din rezervor, prestabilită de elementele de reglare. Celăl alt nume al lor este senzori de nivel de apă din rezervor pentru a opri alimentarea ulterioară a acestuia. Semnalul lor de ieșire este discret. Avertizarea poate fi emisă sub forma unei alarme luminoase sau sonore. În acest caz, funcționarea sistemelor de umplere sau de scurgere este blocată automat.
Metode de măsurare a nivelului
În funcție de proprietățile lichidului care trebuie măsurat în rezervor, se folosesc următoarele metode de măsurare:
- contact, în care senzorul de nivel al lichidului din rezervor sau o parte a acestuia interacționează direct cu mediul măsurat;
- fără contact, evitând interacțiunea directă a senzorului cu lichidul (datorită proprietăților sale agresive sau vâscozității mari).
Dispozitivele de contact sunt amplasate în rezervor direct pe suprafața lichidului măsurat (plutitoare), în adâncimea acestuia (manometre hidrostatice), sau pe peretele rezervorului la o anumită înălțime (condensatoare cu plăci). Pentru contoarele fără contact (radar, ultrasonice) este necesar să se asigure o zonă de vizibilitate directă a suprafeței lichidului măsurat și absența contactului direct cuea.
Principii de funcționare
Atât dispozitivele de măsurare a nivelului, cât și dispozitivele de semnalizare folosesc principii de funcționare diferite pentru a-și îndeplini funcțiile. Următoarele tipuri de dispozitive sunt cele mai utilizate:
- senzori plutitori pentru nivelul lichidului în rezervor;
- capacitive;
- senzori de nivel de lichid hidrostatic;
- dispozitive de tip radar;
- senzori cu ultrasunete.
Float, la rândul său, poate fi mecanic, discret și magnetostrictiv. Primele trei grupuri de senzori includ dispozitive care utilizează metoda de măsurare prin contact, celel alte două sunt dispozitive fără contact.
Comutatoare mecanice cu flotor
Un flotor ușor, aflat în permanență pe suprafața lichidului din rezervor, este conectat printr-un sistem de pârghii mecanice la borna mijlocie a potențiometrului, care este brațul punții de rezistență. Cu o cantitate minimă de lichid în rezervor, puntea este considerată echilibrată. Nu există tensiune în diagonala sa de măsurare.
Pe măsură ce rezervorul se umple, plutitorul monitorizează poziția nivelului lichidului prin mișcarea contactului mobil al potențiometrului prin sistemul de pârghie. Modificarea rezistenței potențiometrului duce la o încălcare a stării echilibrate a podului. Tensiunea care apare în diagonala sa de măsurare este utilizată de circuitul electronic al sistemului de afișare. Citirile sale analogice sau digitale corespund cantității de lichid din rezervor la ora curentă.
Comutatoare cu flotor discret
Semnal discret sub forma unui circuitsau deschiderea contactelor comutatorului lamelă este utilizată de circuitul electronic de indicare și semnalizare pentru a anunța că nivelul lichidului din rezervor a atins o anumită valoare. Contactele metalice, care sunt realizate dintr-un material cu o rezistență scăzută la contact atunci când sunt închise, sunt plasate într-un bec din sticlă termoizolatoare.
Senzorul de nivel al apei din rezervor cu ieșire discretă încorporează un ghidaj sub forma unui tub gol în care nu intră lichidul din rezervor. Contactele unuia sau mai multor relee lamelă sunt fixate în interiorul ghidajului. Locația acestora depinde de cazul în care este necesară primirea unei alarme când nivelul lichidului atinge valoarea setată.
Plotitorul senzorului cu un mic magnet permanent încorporat în el se mișcă de-a lungul ghidajului atunci când nivelul lichidului din rezervor se modifică. Funcționarea grupului de contact are loc în momentul în care acesta intră în câmpul magnetic al magnetului permanent al flotorului. Semnalul prin firele conectate la contactele senzorului de nivel al apei din rezervorul comutatorului cu lame merge la circuitul de alarmă.
Senzori flotanți magnetostrictivi
Senzorii de acest tip furnizează un semnal constant în funcție de nivelul de lichid din rezervor. Elementul principal, ca și în cazul precedent, este un plutitor cu un magnet permanent în interior, care își ia poziția pe suprafața lichidului și se deplasează într-un plan vertical de-a lungul ghidajului.
Cavitatea interioară a ghidajului, izolată de lichid, este ocupată de un ghid de undă. Este fabricat din magnetostrictivmaterial. În partea de jos a elementului se află o sursă de impulsuri de curent care se propagă de-a lungul acestuia.
Când pulsul radiat atinge locația plutitorului cu magnetul, două câmpuri magnetice interacționează. Rezultatul acestei interacțiuni este apariția vibrațiilor mecanice care se propagă înapoi de-a lungul ghidului de undă.
Lângă generatorul de impulsuri este fixat un element piezoelectric, care captează vibrațiile mecanice. Un circuit electronic extern analizează întârzierea dintre impulsurile emise și cele primite și calculează distanța până la plutitor, care se află în mod constant pe suprafața lichidului. Circuitul de indicare raportează în mod constant nivelul lichidului din rezervor.
Senzori capacitivi
Funcționarea senzorilor de acest tip se bazează pe proprietățile unui condensator de a-și modifica capacitatea electrică atunci când constanta dielectrică a materialului care umple spațiul dintre plăcile sale se modifică. Se folosesc condensatoare coaxiale, care sunt o pereche de cilindri metalici coaxiali tubulari de diferite diametre.
Acestea din urmă sunt plăci de condensatoare, între care lichidul poate pătrunde liber. Constantele dielectrice ale aerului și ale mediului lichid au valori diferite. Umplerea rezervorului duce la modificarea valorii constantei dielectrice totale a condensatorului coaxial și, în consecință, a capacității sale electrice.
Frecvența circuitului oscilator, încircuitul la care este conectat condensatorul se modifică proporțional cu modificarea capacității sale. Convertorul electronic de frecvență/tensiune monitorizează această modificare și afișează o valoare proporțională cu gradul de umplere al rezervorului.
Senzori hidrostatici
Un alt nume pentru un astfel de dispozitiv este un detector sau un traductor de presiune. Ele pot fi staționare, fixate pe fundul rezervorului umplut cu lichid sau portabile. În acest din urmă caz, traductoarele de presiune sunt echipate cu un cablu de lungime considerabilă. Acest lucru le permite să fie folosite pentru rezervoare de diferite dimensiuni geometrice.
Elementul sensibil al unui senzor hidrostatic este o membrană care percepe presiunea unei coloane de lichid deasupra acestuia. Reglarea acestuia se face în așa fel încât presiunea atmosferică să nu conducă la deformarea membranei. Presiunea din punctul de măsurare poate fi utilizată pentru a determina înălțimea coloanei de lichid sau gradul de umplere a rezervorului.
Cantitatea de deformare a membranei este convertită într-o valoare electrică proporțională, care este apoi utilizată pentru a afișa nivelul lichidului din rezervor. Se aplică corecții care țin cont de densitatea mediului măsurat și de accelerația gravitației în punctul de măsurare.
Senzori tip radar
Senzorul de nivel al lichidului din rezervor folosește o metodă de măsurare fără contact bazată pe proprietățile acestui mediu de orice densitateși vâscozitatea pentru a reflecta semnalul electric. Frecvența semnalului emis de un radar situat deasupra suprafeței nivelului lichidului măsurat se modifică conform unei legi liniare.
Reflectată de la suprafață, ajunge la dispozitivul de recepție cu o întârziere determinată de lungimea traseului parcurs. Astfel, există o diferență între frecvențele celor două semnale. După mărimea deplasării de frecvență, dispozitivul de analiză al locatorului determină calea parcursă de semnal sau nivelul lichidului reflectorizant în raport cu locația radarului.
Senzori de nivel cu ultrasunete
Schema de măsurare folosită pentru senzorii de acest tip corespunde celei discutate în secțiunea anterioară a articolului. Metoda de măsurare a locației este aplicată în intervalul de lungimi de undă ultrasonice.
Datele primite determină diferența de timp dintre emițătorul emis și semnalele primite de receptor. Folosind date despre viteza de propagare a ultrasunetelor în spațiul de deasupra suprafeței lichidului, dispozitivul de analiză determină distanța parcursă de semnal sau nivelul lichidului din rezervor.
Scurtă prezentare generală a producătorilor
Senzorii de nivel de lichid din rezervorul „ARIES” vă permit să efectuați măsurătorile necesare la un nivel ridicat. Publicitatea produselor lor poate fi găsită pe multe site-uri străine.
Merită atenție produselor dezvoltatorului și producătorului autohton L-CARD, incluse în Registrul de Stat al Instrumentelor de Măsură. Alta Group, care se află pe piața rusă de mai bine de 10 ani, arefeedback pozitiv bine meritat.
Concluzie
Senzorii de nivel al lichidului din rezervor trebuie selectați în funcție de condițiile de utilizare, de proprietățile lichidelor, de indicatorii necesari ai preciziei de măsurare. Cele mai precise citiri pot fi obținute folosind senzori de tip radar, contoare magnetostrictive.
Trebuie amintit că acuratețea absolută necesită costuri mai mari ale materialelor. Senzorii plutitori și dispozitivele de semnalizare sunt cele mai simple dispozitive, dar utilizarea lor este limitată de condițiile de vibrație din cauza spumei lichidului, a vâscozității acestuia și a agresivității mediului.
Soluția optimă, bazată pe raportul preț/calitate, este utilizarea senzorilor hidrostatici și capacitivi, sub rezerva restricțiilor impuse proprietăților fluidului măsurat.
