Сигнализатор уровня воды

Сигнализаторы уровня жидкости — предельного (максимального/минимального), установленного

        

   

Сигнализаторы уровня жидкости обеспечивают контроль за предельным или требуемым уровнем жидкости в различных резервуарах, емкостях, баках, бассейнах, колодцах, скважинах, открытых водоемах. Сигнализатор уровня жидкости, сигнализатор уровня воды обеспечивают сигнализацию достижения уровня воды, сточных вод, нефтепродуктов, технических жидкостей, масла, охлаждающей жидкости, молока и молокопродуктов, растительного масла, паст, соусов, кетчупов. майонеза, шоколада и т.д.

Чтобы получить оптимальное решение вашей задачи, заполните опросный лист,
и наши специалисты свяжутся с Вами, чтобы предложить готовый ответ.
 

Поплавковые датчики уровня — сигнализаторы уровня воды

самый простой элемент автоматизации управления уровнем. Вместе с тем сигнализатор уровня жидкости, это самый надежный и экономически выгодный способ сигнализации уровня различных жидкостей: от дистиллированной воды, до агрессивных жидкостей и взвесей. Существует множество классификаций видов и подвидов поплавковых сигнализаторов уровня, но основополагающий принцип их работы основан на действии выталкивающей силы на поплавок масса объемная плотность которого меньше плотности контролируемой жидкости.
В данном разделе представлены поплавковые датчики уровня, состоящие из корпуса поплавка со встроенным микропереключателем и присоединительного кабеля. В качестве поплавков применяют преимущественно полые полипропиленовые шаровидные или сфероцилиндрические тела.

которые производители называют сигнализаторы по материалу корпуса — поплавковые сигнализаторы из полипропилена. Материал присоединительного кабеля полиуретан или поливинилхлорид. Такие датчики устойчивы к воздействию слабоконцентрированных растворов кислот и щелочей, неорганических растворителей, бензина, дизтоплива, сточных вод.  В качестве коммутирующего элемента применяются жидкометаллические выключатели, не содержащие ртуть (Galinstan). Процесс переключения инициируется отклонением датчика от горизонтальной плоскости на угол 3…18º. Диапазон коммутирующих напряжений 20 … 265VAC или 6 … 60VDC. Температурный диапазон от до +120ºС. Поплавковые сигнализаторы могут быть снабжены дополнительным грузом или закреплены на направляющей посредством фиксирующих колец.
Выбрать поплавковый датчик уровня…

 

Магнитные датчики уровня

Магнитные сигнализаторы предельного уровня состоят из поплавка, который имеет магнитную связь с установленным снаружи микропереключателем (магнитные датчики уровня с «горизонтальной» схемой установки или поплавком в который встроен магнит. Поплавок со встроенным магнитом, перемещается вод воздействием гидростатической выталкивающей силы по направляющей трубке, вызывая поочередное замыкание магниточувствительных герконовых контактов расположенных внутри направляющей трубки.
сло герконов и соответственно число контролируемых уровней может достигать семи и более. Электрические характеристики магнитных датчиков уровня определяются применяемыми герконами, и как правило обеспечивают коммутацию нагрузки мощностью до 250 Ватт. Условия эксплуатации зависят от материала поплавка и направляющей, и как правило удовлетворяют требованиям: температура контролируемой среды -40ºС … +120ºС; избыточное давление до 2МПа; плотность контролируемой среды 0,5…1,5 гр/см.кв.; диапазон измерений до 25 метров.
Выбрать магнитный поплавковый сигнализатор предельного уровня…

  

Кондуктивные датчики уровня

Кондуктивные (кондуктометрические) сигнализаторы уровня применяют для контроля уровня электропроводящих жидкостей с уровнем проводимости от 0,1 мкСм/см. К таким жидкостям относятся растворы кислот и щелочей, водные растворы солей, вода, молоко и т.п. Простейший кондуктометрический сигнализатор уровня, представляет собой два электрода, одним из которых может быть стенка резервуара, между которыми измеряется сопротивление. Достижение установленного значения приводит к срабатыванию выходного ключа.
практике кондуктивные датчики могут быть снабжены 3-5 электродами для сигнализации 2-5 уровней. Температурный диапазон процесса контролируемого кондуктивными датчиками может достигать +200ºС при избыточном давлении до 1,6 бар. Несмотря на свою простоту, низкую стоимость, простоту в обслуживании, отсутствие движущихся частей и нечувствительности к турбулентности, применение кондуктивных датчиков уровня  ограничено диэлектриками, вязкими налипающими жидкостями и маслами.
Выбрать кондуктивный сигнализатор предельного уровня…

  

Емкостные датчики уровня

Для сигнализации предельного уровня жидкости (так же как и сыпучего вещества) в принципе может использоваться любой емкостный датчик положения, герметичный со стороны чувствительной поверхности,  при выполнении одного из двух условий: стенки резервуара выполнены из электропроводящего материала или в резервуар с «диэлектрическими» стенками помещен дополнительный электрод, соединенный с землей. В качестве чувствительного элемента емкостных сигнализаторов уровня используется электрод (стержень, пластина, трос) в защитной оболочке, являющийся одной из «обкладок» конденсатора (второй обкладкой, как правило, является корпус датчика или резервуара).
качестве чувствительного элемента может так же использоваться коаксиальная конструкция. При достижении измеряемой жидкости или сыпучего материала электрода, вследствие изменения диэлектрической проницаемости между «обкладками конденсатора» изменяется значение емкости, что отслеживается электронной схемой, в результате чего изменяется выходной сигнал.  При освобождении электрода от материала, состояние выходного ключа вновь изменяется.
Выбрать емкостной сигнализатор предельного уровня …

  

Оптические сигнализаторы уровня

Принцип действия оптических датчиков уровня основан на изменении коэффициента преломления оптического излучения на границе перехода двух сред. Одна из сред — линза самого датчика, а вторая — непосредственно окружающая среда, которая может быть воздушной в случае, когда уровень жидкости ниже чувствительной поверхности  датчика, и жидкостной при достижении определенного уровня жидкости. Как правило, в качестве источника оптического излучения используется инфракрасный светодиод. В воздушной среде инфракрасное излучение светодиода отражается от внутренней поверхности линзы датчика и попадает в область фотоприемника, который регистрирует наличие излучения.  Тогда как при контакте линзы с жидкостью условия для отражения света изменяются, и он уже по большей части не отражается, а проходит сквозь линзу, рассеиваясь в жидкости.
выходе приемника электрическая схема производит обработку сигнала и преобразует его в выходной цифровой сигнал или в сигнал логического уровня.
Выбрать оптический датчик предельного уровня …

  

Вибрационные датчики уровня

Вибрационный зонд, выполненный в виде вилки или одновибратора круглого или ромбического сечения, механически соединенный с пьезоэлектрическим элементом вибрирует на резонансной частоте пьезоэлемента. При достижении сыпучим материалом зонда, происходит поглощение механических колебаний, что регистрируется электроникой датчика и приводит к формированию выходного сигнала. Понижение уровня материала освобождает зонд, что вновь приводит к изменению состояния выходного ключа. Функционирование данных устройств не зависит от флуктуации физических свойств контролируемого вещества. Вибрационные сигнализаторы уровня не чувствительны к турбулентности, образованию пены и внешней вибрации. Постоянная механическая вибрация зонда в определенных пределах способствует его самоочистке. Вибрационный сигнализатор уровня является надежным и не нуждающимся в обслуживании прибором для контроля уровня жидкости и некоторых сыпучих материалов. Смотреть примеры применения вибрационных датчиков уровня…
Выбрать вибрационный датчик предельного уровня …

  

Ультразвуковые датчики уровня

Ультразвуковые датчики уровня жидкости с дискретным или аналоговым выходом используют пьезоэффект — изменении геометрических размеров керамической или кварцевой пластины при подаче на нее электрического поля и появлении электрического поля на поверхностях пластины при механических воздействиях на нее. Колебания пластины с частотой прикладываемого электрического поля вызывают появление звуковых волн такой же частоты. Эти волны распространяются в воздухе со скоростью звука — 330 м/сек. Они, подобно эху, отражаются от предметов и возвращаются к излучателю. Воздействуя на пластину, звуковые волны вызывают появление на ней электрического поля. Пьезокерамическая (кварцевая) пластина работает вначале излучателем, а потом приемником ультразвуковых волн.

Ультразвуковые датчики в качестве сигнализаторов предельного уровня незаменимы там, где не допустим контакт датчика с контролируемой жидкостью.
качестве сигнализаторов применяют ультразвуковые датчики положения или ультразвуковые датчики с программируемыми пороговыми выходами. Пороговое регулирование, где уровень жидкости или величина провиса должны быть не больше одной и не меньше другой величины. Привод регулятора подключается к одному датчику, а не к двум. Подстройка порогов срабатывания выходов осуществляется при помощи одной кнопки на корпусе датчика. Ультразвуковые датчики уровня позволяют контролировать уровень от 5мм до 6 метров, имеют «острую» диаграмму излучения, что позволяет применять их даже для контроля уровня жидкости в пробирках. При этом доступны специальные химически-стойкие исполнения. В нашем ассортименте представлены ультразвуковые датчики уровня жидкости:

• Ультразвуковые датчики приближения
• Ультразвуковые датчики перемещения и измерения расстояния
• Ультразвуковые датчики с программированием порогов переключения
• ультразвуковые датчики с дальностью до 6 метров

Выбрать ультразвуковой датчик предельного уровня жидкости

 

rusautomation.ru

Виды датчиков уровня

• поплавковые датчики самые простые по конструкции, имеющие самое широкое распространение, комбинируют с электрическим реле , представляют собой различного вида поплавок, прикрепленный через проволоку, нить, или жестко к лепестку контакта, который замыкается при изменении положения поплавка.


• емкостные датчики уровня представляют собой пластины расположенные с двух сторон резервуара с материалом. Принцип работы лежит в изменении емкости в зависимости от распределения количества или состава материала в резервуаре. В основном такие датчики используют для определения уровня сыпучих материалов.
• радарные датчики уровня работают по принципу «излучатель — приемник частотных волн», поверхность материала отражает излучение датчика, приемник улавливает данное излучение и сравнивает излучаемый сигнал с отраженным и по частотному сдвигу определяет уровень в резервуаре. Определение уровня происходит по сравнению частотного временного сдвига.
• ультразвуковые датчики уровня работают по принципу радарных, только излучение происходит ультразвука. Аналогично с радарными, сравнивается разность сигнала, излучаемого с отраженным и вычисляется расстояние до поверхности материала (жидкости).
• гидростатические датчики уровня работают посредством измерения косвенной величины — давления столба жидкости. Давление пропорционально уровню жидкости в резервуаре.

Большинство современных датчиков уровня имеют в своей конструкции электронное реле с преобразователем. Электронная схема предназначена для преобразования измеряемой величины в стандартный сигнал. Сигнал может быть аналоговым и дискретным. Аналоговый может быть токовым 0..20мА и сигнал, называемый токовая петля 4..20мА или напряжением 0…5В, 0..10В.

Датчики уровня используются для защиты двигателя насоса от сухого хода, регулируют двигатели насосов скважин, наполняющих любые ёмкости с водой и не только, в системе холодного и горячего водоснабжения.

Датчик уровня воды своими руками

Посмотрим, на примере откачки воды из приямка, как можно сделать управление в автоматическом цикле поддержания уровня воды не выше положенного.

Имеем приямок с очень не чистого вида жидкостью, состоящей из воды и примесей охлаждающей жидкости для резцов металлорежущего станка.

Были рассмотрены все виды датчиков, однако, по цене и простоте исполнения подошла комбинированная конструкция, состоящая из проволоки длиной три метра (глубина приямка), прикреплена к поплавку (большая пластмассовая емкость с воздухом), на поверхности проволока крепится к пружинке с лепестком.

В качестве сигнала берется обычный дискретный сигнал 24В с обычного индуктивного датчика. Он отрабатывает на лепесток. Когда уровень воды в приямке растёт, поплавок поднимается ослабляя пружину. На конце пружины прикреплен лепесток, он поднимается за счёт разгибающей силы пружины. На лепесток, в свою очередь, отрабатывает индуктивный сенсор, подавая на катушку реле двигателя насоса, заставляя его откачивать воду с приямка. Для того, чтобы избежать частых включений отключений двигателя, в цепи датчик-катушка, стоит реле задержки выключения с уставкой на 10 минут.

Таким образом, при следующем срабатывании датчика, реле снова сработает и цикл повторится.

Конечно, для предохранения двигателя от сухого хода целесообразно поставить датчик протекания в патрубок, через который происходит откачка эмульсии. Но в нашем случае важна была простота конструкции. Вместо индуктивного сенсора можно использовать две пластины, соприкасающиеся друг с другом, что будет еще экономичнее.

Если вода или другая жидкость имеет однородный состав, тогда можно применить концу кто метрический одноэлектродный датчик уровня.

Например ДУ-1Н производителя «Рэлсиб», предназначенного для измерения уровня в различных типах жидкости. Датчик может работать в широких температурных пределах. Корпус не подвергается коррозии, состоит из высококачественной нержавеющей стали. В качестве изоляции используется керамика и фторопласт, это обеспечивает отличную изоляционную защиту. Устойчив ко многим механическим нагрузкам. Измерения не зависят от плотности жидкости. И не требует дополнительного ухода во время работы.

Выбор датчиков уровня

При выборе уровнемеров руководствуются следующими целями:

• Вид измеряемой жидкости. Ее характеристики, находим паспортную плотность измеряемого материала. К каким веществам относится вещество, опасно для человека или нет.
• Материал емкости, в которой будет производится измерение. От него зависит принцип действия уровнемера.
• Нужен ли вам с датчика аналоговый стандартный сигнал или предпочтительнее работа в качестве реле. Некоторые модели имеют встроенные схемы для обработки аналогового сигнала и преобразуют его в сигнал битовой логики.
• Необходимо знать пределы измеряемой величины, в очень длинных сосудах, с быстро меняющимся объемом, поплавковый конструктив работать будет не стабильно. В таком случае предпочтительнее радарный уровнемер.
• Современные уровнеметры оборудуют жидкокристаллическим экраном с отображением параметров в реальном времени и возможностью сохранения максимальных и минимальных значений. В параметрах датчика задается несколько уровней срабатывания, на каждый уровень свой дискретный выход. Задается плотность среды в настройках.
• Учитывают санитарные нормы для области применения. Например, в пищевой промышленности для измерения воды, напитков предъявляются высокие требования. Обязательно из нержавеющей стали.
• Необходимость сертификатов. Например, некоторые измерители ростехнадзор должен проверить и утвердить для использования на опасных объектах. Некоторым требуется разрешение санитарно-эпидемиологической службы в основном для воды и пищевых продуктов.
• Пригодность датчиков к применению во взрывоопасной среде. Применяются такие на нефтехимических производствах. Производитель гарантирует, что из-за таких систем во время всего срока службы не произойдет возгорание горючей среды, в которой она находится.
• Нужно учитывать возможность механических воздействий на систему, вибрации, электромагнитных волн, агрессивных сред.
• Наличие температурных перепадов системы, максимально возможные состояния.
• Насколько важна точность измерений уровня, один из важнейших параметров.

Примеры датчиков, их параметры и область применения

• Датчик емкостной ДЕ-1. Область применения: во взрывоопасных средах металлургической, химической промышленности, и др. Отслеживание величины уровня, а также значений температуры жидких сред и сыпучих материалов. Питание осуществляется 8 .. 30В постоянного тока. применяются в системах аварийной защиты.
• ЭСУ-1К сигнализатор уровня. Корпус сделан из фторопласта и стали. Размещают во взрывоопасных средах. Источник питания располагается вне опасной среды. питание 127…220В. Измерение жидких материалов таких как вода, спирт, нефть. Чувствительный элемент помещается в измеряемый материал, принцип действия емкостной. Материал блока питания из алюминиевого сплава.
• РУ-305 реле уровня. Отслеживание состояния уровня жидких веществ. Взрывобезопасное исполнение. Температура использования -50..+50С. Не используются в химически агрессивных средах. Строго работают в одном положении, наклон недопустим. Работает измерение путем перемещающегося поплавка с магнитом. Отрабатывает путем срабатывания герконов. Точность измерений до 5мм. питание 220В, ток 1А.
• Сигнализатор уровня СУ-100. Измерение уровня жидких и твердых веществ. Напряжение питания 24В. В составе имеется электромагнитное реле, чувствительный элемент помещается непосредственно в исследуемую жидкость. Измеряют предельное положение твердых веществ: песок, гравий, зерна.
• Rosemount 5600 радарный уровнемер. Бесконтактное измерение любого вида веществ. Важна правильность установки, от этого зависит точность измерений. Питание 24-240В. Прибор не терпит электромагнитных излучений. Взрывозащитный корпус. Имеет блок дисплея. Для уровнемера разработано собственное приложение, упрощающее настройку . Применяется для измерения температуры в емкости. Для правильного полноценного использования возможностей уровнемера требуется квалифицированная настройка прибора. Необходимо использовать параметры при настройке:
  • расстояние между опорной точкой и уровнем;
  • внутренний диаметр трубы;
  • длина подсоединения уровнемера.

Существует огромное количество разновидностей датчиков в продаже . Выбор необходимо остановить на наиболее экономически выгодном варианте для конкретного проекта.

elektro.guru

Датчик уровня воды

В этом случае будет удобнее вариант схемы, показанный на рис. 2. Она является классическим генератором, который начинает работать только в случае, когда нет воды между электродами (вода закорачивает цепь конденсатора и срывает генерацию). В показанной на рисунке схеме нагрузка (электронасос, нагреватель или др.) будет включена при отсутствии воды в зоне контроля.

Рис. 2. Датчик воды на основе автогенератора.

Иногда бывает необходимо обеспечить гистерезис не только по срабатыванию исполнительного устройства, но и по уровню воды, например, при автоматическом управлении включением погружного насоса, применяемого для полива растений.

Датчик уровня воды для колодца

Насос должен начинать работать, когда уровень воды в колодце достигнет положения верхнего датчика F1 (рис. 3), а отключаться при снижении ниже положения датчика F2. Это исключит частые включения насоса, а также работу его без воды (что недопустимо).

Рис. 3. Датчик с гистерезисом переключения по уровню воды.

Величины резисторов R1-R2 подбираются экспериментально на месте (обычно можно использовать R1 = R2), так как электропроводность воды в разных местах может сильно отличаться, к тому же она зависит от времени года.

Сначала подбором резистора R2 добиваемся того, чтобы реле было включено при наличии воды между электродами датчика F1, а после этого определяем величину резистора R1, при которой реле К1 остается включенным при снижении уровня воды до положения датчика F2. При этом надо проверить, чтобы, если реле было отключено, при наличии воды в зоне датчика F2 оно не срабатывало.

Второй выход (7) микросхемы не задействован и может во Всех схемах использоваться для подключения светодиодного индикатора режима работы, как это показано на рис. 5.35, б.

Литература: Радиолюбителям: полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.

radiostorage.net

Поплавковые датчики

Надежные и дешевые устройства для контроля уровня жидкостей с помощью поплавков наиболее распространены. Конструктивно они могут различаться. Рассморим их виды.

Вертикальное расположение

Часто применяется поплавковый датчик уровня воды с вертикальным штоком. Внутри него размещен круглый магнит. Шток представляет собой полую пластиковую трубку с расположенными внутри герконами.«> Поплавок с закрепленным магнитом всегда располагается на поверхности жидкости. Подходя к геркону, поле магнита вызывает срабатывание его контактов, что является сигналом о заполнении емкости до определенного объема. При последовательном соединении контактных пар между собой через резисторы можно постоянно следить за уровнем воды по общему сопротивлению цепи. Стандартный сигнал при этом меняется от 4 до 20 мА. Датчик уровня воды чаще всего размещается в верхней части резервуара на участке длиной до 3 м.

Электрические схемы с герконами могут отличаться при внешнем сходстве механической части. Датчики располагаются на одном, двух и большем количестве уровней, подавая сигнал о том, насколько наполнен бак. Они также могут быть линейными, непрерывно передавая сигнал.

Горизонтальное расположение

Если сверху датчик установить не удается, его крепят горизонтально к стене резервуара. Магнит с поплавком устанавливают на рычаге с шарниром, а геркон помещают в корпусе. При подъеме жидкости в верхнее положение магнит подходит к коннтактам и датчик срабатывает, сигнализируя о достижении предельного положения.«>

При повышенной загрязненности или замерзании жидкости применяется более надежный поплавковый датчик уровня воды на гибком тросе. Он состоит из размещенной на глубине небольшой герметичной емкости с металлическим шариком с герконовым контактом или тумблером внутри. При совпадении уровня воды с положением датчика происходит переворот емкости и срабатывание контакта.

Одними из самых точных и надежных поплавковых датчиков являются магнитострикционные. Они содержат поплавок с магнитом, которые скользят по металлическому стержню. Принцип работы заключается в изменении продолжительности прохождения через стержень ультразвукового импульса. Отсутствие электрических контактов существенно повышает четкость срабатывания при достижении границы раздела сред заданного положения.

Емкостные датчики

Бесконтактное устройство реагирует на разницу между диэлектрической проницаемостью разных материаллов. Датчик уровня воды в резервуаре устанавливается снаружи боковой стенки емкости. В этом месте должна быть вставка из стекла или фторопласта, чтобы через нее можно было различить границу раздела сред. Расстояние, на котором чувствительный элемент улавливает изменение контролируемой среды, составляет 25 мм.

Герметичное исполнение емкостного датчика дает возможность помещать его в контролируемую среду, например, в трубопровод или в крышку резервуара. При этом он может находиться под давлением. Таким образом поддерживается наличие жидкости в закрытом реакторе при осуществлении технологического процесса.

Электродные датчики

Датчик уровня воды с помещенными в жидкость электродами реагирует на изменение электропроводности между ними. Для этого их крепят зажимами и размещают на предельно верхнем и нижнем уровнях. С более длинным в паре устанавливают еще один проводник, но обычно вместо него используют металлический корпус резервуара.«>

Схема датчика уровня воды соединяется с системой управления электродвигателем насоса. При полном баке все электроды погружены в жидкость и между ними протекает ток управления, который является сигналом на отключение двигателя водяного насоса. Вода также не поступает, еслти она не касается оголенного верхнего проводника. Сигналом включения насоса является снижение уровня ниже длинного электрода.

Проблемой всех датчиков является окисление контактов, находящихся в воде. Чтобы уменьшить его влияние, применяют нержавеющую сталь или графитовые стержни.

Датчик уровня воды своими руками

Простота устройства дает возможность изготовить его самостоятельно. Для этого нужен поплавок, рычаг и клапан. Вся конструкция размещается в верхней части бака. Поплавок с рычагом соединяется со штоком, перемещающим поршень.«>

При достижении водой верхнего предельного уровня поплавок перемещает рычаг, который воздействует на поршень и закрывает подачу через нижнюю трубу.

По мере расхода воды поплавок опускается, после чего поршень снова открывает отверстие, через которое можно опять наполнять резервуар.

При правильном выборе и изготовлении датчик уровня воды, своими руками собранный, надежно работает в домашнем хозяйстве.

Заключение

Датчик уровня воды незаменим в частном секторе. С ним не теряется время при контроле за наполнением бака на огороде, уровнем в колодце, скважине или септике. Простое устройство без помощи хозяина вовремя запустит или отключит водяной насос. Только не стоит забывать о его профилактике.

www.syl.ru

ПОПЛАВКОВЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ

Поплавковый уровнемер – самый распространенный измеритель, популярность которого обусловлена предельно простой конструкцией и соответственно надежностью. Поплавковые измерители можно условно разделить на два варианта:

• механические;
• герконовые.

Второй вариант подразумевает использование выключателей с магнитоуправляемыми контактами, поэтому его устройство будет рассмотрено в отдельном разделе.

Самый простой механический поплавковый измеритель работает на определение предельного уровня воды. Измеритель устанавливается в определенной части емкости, и когда вода достигает поплавка, он всплывает и через специальный шток замыкает (размыкает контакты). Подобные устройства более известны под названием поплавковые выключатели.

Этот тип механических датчиков отличается достаточной надежностью и часто используется в простейших автоматизированных системах. Но его функциональность ограниченна конструкцией – датчик срабатывает только при предельном значении уровня воды.

Также выпускаются кабельные поплавковые датчики. В этой конструкции используется поплавок особой формы, который изменяет угол наклона в зависимости от уровня воды. Внутри поплавка устанавливается выключатель, который срабатывает при изменении угла. В большинстве случаев используются выключатели со стальным шариком, замыкающим контакты.

Отдельная категория – кабельные поплавковые измерители с ртутным выключателем, обеспечивающим высокую надежность. Для точного контроля иногда устанавливают несколько поплавковых датчиков с разной длиной кабеля.

Поплавковые измерители пользуются спросом во многих отраслях промышленности. Датчики используют для контроля уровня горюче смазочных материалов, охлаждающих жидкостей. В быту устройства обычно применяют для измерения уровня в скважинах и колодцах (защита насоса от «сухого» хода), а также для автономной канализации.

Одно из преимуществ этого типа уровнемера – простая установка и настройка. Некоторые модели разрабатываются специально для насосов и позволяют исключить использование дополнительных пусковых реле.

В начало

ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ

Электронные измерители изготавливаются на основе различных типов датчиков. Один из вариантов – емкостные датчики позволяющие фиксировать изменение уровня воды в режиме реального времени. Одно из преимуществ подобных устройств – отсутствие подвижных элементов, что положительно сказывается на надежности и сроке эксплуатации.

Для точности снимаемых показателей измеритель калибруют непосредственно перед установкой, учитывая свойства измеряемой жидкости. Емкостные измерители используют не только для контроля уровня воды, но и других жидких и сыпучих материалов.

При всех преимуществах емкостного датчика, стоит учитывать зависимость показателей от температуры, поэтому для точного измерения уровня воды с изменяемой температурой необходимо дополнительно устанавливать датчик температуры для корректировки получаемых значений.

Оптический электронный датчик уровня воды.

Второй востребованный вариант электронного измерителя уровня воды – оптический. Это устройство используется в качестве альтернативы поплавковым измерителям при высокой вероятности вибрации воды (что в механических системах приводит к искажению показателей). Оптические датчики используют для отслеживания предельных уровней воды. Принцип работы основан на изменении отражательной способности оптической системы при достижении водой определенного уровня.

В качестве преимуществ подобных датчиков можно отметить отсутствие подвижных частей, и независимость от внешних факторов. Оптические уровнемеры используют на транспорте для контроля уровня охлаждающей жидкости, в бытовой технике (кофемашины). Часто устанавливаются для измерения предельного уровня воды в цистернах, которые перевозятся на автомобильном или железнодорожном транспорте (устойчивость к вибрациям).

В целом, электронные измерители лишены основных недостатков механических аналогов, и позволяют проводить измерения с высокой точностью. Единственно ограничение – более высокая цена и необходимость профессиональной установки и настройки.

В начало

ГЕРКОНОВЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ

Один из самых популярных типов датчика, представляющий собой усовершенствованный вариант поплавковых устройств с механическим переключателем. Герконовые уровнемеры отличаются низкой стоимостью, простой и надежной конструкцией, а также возможность отслеживать изменение уровня воды в широком диапазоне.

Существует несколько разновидностей герконовых датчиков. В простейшем варианте механический переключатель поплавкового датчика меняют на геркон, что несколько повышает надежность устройства (так устроены герконовые уровнемеры боковой установки). Но чаще используется схема с несколькими герконами и поплавком с магнитами.

В качестве примера можно рассмотреть одну из самых популярных конструкций. Датчик изготавливается в виде трубки, по которой свободно перемещается поплавок. Внутри трубки устанавливаются герконы, количество которых может варьироваться в зависимости от требований к дискретности измерения.

То есть чем больше уровней воды нужно отслеживать, тем большее количество герконов нужно установить.

При изменении уровня воды поплавок поднимается или опускается, вызывая встроенным магнитом срабатывание геркона, который подключен в управляющую цепь. В простейшем варианте используются один геркон, для сигнализации предельного уровня воды.

Корпус герконовых датчиков может изготавливаться из различных материалов, в бюджетном варианте используется пластик, более дорогие и прочные модели изготавливают из нержавеющих сплавов. Выбор материала в основном зависит от того, где будет устанавливаться датчик (требования к механической прочности и надежности).

Герконовые датчики – одни из самых распространенных, и часто используются в бытовых системах автономного водоснабжения. Простая конструкция позволяет изготовить датчик самостоятельно, при этом его надежность и точность измерения будет на достаточно высоком уровне. Герконовые измерители уровня можно использовать для различных жидкостей.

В частности эти устройства широко применяются для контроля уровня топлива на транспортных средствах, используются в химической и нефтегазовой промышленности.

Но стоит учитывать, что их технические характеристики часто превышают требования, предъявляемые к бытовым системам водоснабжения. Поэтому поплавковые и герконовые датчики – это оптимальный вариант, с доступной ценой и простой установкой.

В начало

© 2012-2018 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

eltechbook.ru

Емкостные датчики

Это наиболее распространенные универсальные сигнализаторы, которые, в зависимости от модели, подходят или для сыпучих, или для жидких сред. В частности, при помощи емкостного сигнализатора оцениваются уровни порошков, гранулированных продуктов, вязких масел, цементных растворов и т. д. Некоторые модификации также позволяют фиксировать наличие инородных тел, сигнализируя об этом на пульт управления. Принцип работы основывается на колебаниях показателя электрической емкости.

Как правило, сигнализатор уровня такого типа располагает чувствительным элементом, который напрямую контактирует с целевым материалом, в постоянном режиме отслеживая диэлектрические показатели воздушной среды. Колебания в регистрируемых частотах преобразуются в сигнал, поступающий на выходное реле управления. Конструкционное исполнение емкостного датчика разнообразно – изготовители выпускают трубчатые, гибкие, тросовые и другие модели.

Поплавковые сигнализаторы

Тоже несложная по устройству и универсальная в применении версия сигнализатора. Стандартное устройство такого датчика предусматривает наличие поплавка, который соединяется с механизмами переключения электромагнитных контактов. В рабочей среде поплавковые детекторы могут располагаться и вертикально, и горизонтально, что также расширяет спектр областей их применения. И все же ограничения по использованию датчиков этого типа есть.

Например, они редко применяются в технологических процессах, где требуется высокая точность показаний и дополнительная индикация свойств рабочей среды. С другой стороны, поплавковый сигнализатор уровня устойчив к неблагоприятным условиям эксплуатации. По этой причине его задействуют в качестве регистратора уровней агрессивных химических продуктов, керосина, морской воды и т. д. В среднем максимальная температура для использования поплавкового сигнализатора составляет 200°С.

Буйковые сигнализаторы

В некотором роде разновидность поплавковых сигнализаторов, но имеющая свои особенности. Основу конструкции формирует буек, который подвешивается на тросе и таким же образом, как поплавковые аналоги, соединяется с контактными механизмами для передачи показаний. Процесс погружения устройства в рабочую жидкую среду способствует изменению нагрузки на трос, что и приводит к размыканию контактов.

Модель достаточно простая по устройству, но у нее есть существенные преимущества. К примеру, буйковый сигнализатор уровня воды способен работать при высоких показателях давления – порядка 20 МПа. Что касается защищенности от агрессивных сред и температурных воздействий, то эти качества определяются конструкцией и материалами изготовления конкретной модели.

Вибрационные сигнализаторы

Более технологичное исполнение сигнализатора, которое может применяться в разных средах – сыпучих и жидких. Принцип действия, как видно из названия, базируется на колебательных движениях. В процессе работы чувствительный элемент устройства производит механические колебания в условиях резонансной частоты. В действие датчик приводится пьезоэлектрическим генератором или другим источником энергии.

Погружение вибрационного сигнализатора уровня провоцирует изменение активности частотных колебаний и электрических параметров в подключенной к датчику цепи. Далее измененные параметры электрической цепи регистрируются в реле как дискретный выходной сигнал. К плюсам вибросигнализаторов можно отнести стойкость к температурным воздействиям, высокому давлению и агрессивным средам. Для многих потребителей также имеет значение и высокая точность таких устройств – погрешность в среднем составляет 1 мм.

Оптические датчики

В оптических сигнализаторах используется световой луч как детектор уровня. Источником может выступать инфракрасная небольшая лампа или лазер. Сам принцип измерения основывается на способности целевого материала отражать, преломлять или пропускать через себя световые потоки.

Важно подчеркнуть, что оптические устройства предусматривают и контактный, и бесконтактный анализ. Поскольку это электронный сигнализатор уровня, то можно рассчитывать и на высокую точность предоставленных результатов. Что касается рабочих материалов, то это могут быть и традиционные среды, и специфические – например, пена или нефтепродукты. Кроме того, оптика дает возможность фиксировать показатели плотности, вязкости и прозрачности материалов.

Ультразвуковые датчики

Как и другая ультразвуковая измерительная аппаратура, датчики уровня этого типа работают на основе оценки акустических колебаний. В качестве источника излучения выступает специальный приемник. Его устанавливают в емкости, после чего запускают процесс фонового распространения ультразвукового поля. В моменты фиксации отклонений в параметрах звуковых волн электроника обращается к выходному реле, замыкая или размыкая цепь.

Погрешность ультразвуковых сигнализаторов уровня в среднем составляет 2 мм, однако этот показатель может быть улучшен в процессе поиска наиболее благоприятного места расположения. Как показывает практика, ультразвуковые модели сигнализаторов весьма требовательны к условиям работы в помещениях. Но в остальном они демонстрируют стабильность эксплуатационных качеств.

Роторные модели сигнализаторов

Это одна из самых распространенных версий электромеханических сигнализаторов, которая чаще всего применяется для работы с сыпучими смесями. Такие устройства могут использоваться на взрывоопасных и пищевых производствах для обслуживания материалов с плотностью порядка 100 г/л и фракцией до 50 мм. В частности, роторный сигнализатор уровня используется в оснащении резервуаров для сахара, зерна, порошков, комбикормов и т. д.

Чувствительный элемент у таких моделей представлен роторной лопаткой, которая вращается в результате передачи усилия от синхронного электродвигателя. Собственно, момент изменения уровня в емкости регистрируется в результате фиксации лопатки целевой средой. Далее в дело вступает электромеханическая начинка, которая размыкает контакты, посылая сигнал на реле контроллера.

Разновидности по типу переключателя

Большинство сигнализаторов работают с переключателями индикационных контактов, которые бывают двух типов – электромеханические и твердотельные. В первом случае используются механические контакты или управляющее реле. К сильным сторонам электромеханики относят возможность работы с большими спектрами напряжений и токов, что повышает точность измерения.

В то же время на такие контакты не воздействуют испарения, поэтому сигнализатор уровня жидкости с электромеханикой допускается к работе в помещениях с повышенным терморежимом. В свою очередь, твердотельные переключатели не имеют двигающихся механических элементов, подверженных износу. То есть в процессе использования этого устройства не потребуется регулярное обновление расходников. Кроме этого, твердотельные приборы быстрее переключаются и отдают отклик системе регистрации сигнала.

Заключение

В выборе подходящего устройства для фиксации уровня заполнения емкостей теми или иными материалами стоит учитывать множество параметров. Начинать стоит с характеристик среды и условий эксплуатации прибора. Это позволит составить представление об оптимальной конструкции и шкале измерения.

На многое в выборе влияет и принцип действия сигнализатора уровня, а также способ передачи информации на реле. Как минимум эти параметры определят точность замера. Не стоит игнорировать и дополнительный функционал. Чем сложнее и дороже сигнализатор, тем больше возможностей для регистрации характеристик среды он обеспечит. Так, помимо уровня физического заполнения емкости, те же оптические и ультразвуковые модели могут передавать информацию о плотности, степени вязкости и других качествах материала.

fb.ru

Пищалка для сигнализации уровня фильтрованной воды

Написать эту статью меня побудило несколько факторов.

Хоть я человек уже и пожилой, но питьевой водой пользуюсь. В городе воду «из-под крана» пить не рекомендуется. Когда на кухне сын делал ремонт с заменой кухонной мебели, был установлен фильтр со сменными модулями (ресурс 8000 л), марку указывать не стану, чтоб не было рекламы, но внешний вид  дам.

Вода капает в 5-литровую бутыль. Хотя в паспорте на фильтр указана рекомендуемая скорость фильтрации 2,5 л/мин, я умышленно дозирую каплями из двух соображений.

1. Полнота/степень Ф пропорциональна времени контакта протекаемой воды с поверхностью сорбента.
2. При этом расход воды ниже порога чувствительности водосчетчика (см. «Вид снизу») и я получаю чистую воду даром (я всё делаю законно, а все претензии к заводу-изготовителю водосчетчика)!

Да, по капелькам процесс не быстрый. А кто торопит пенсионера? Сиди, смотри телевизор или решай кроссворды!

Как и все пожилые люди, я страдаю ежеминутной/мгновенной забывчивостью (этому есть даже своё научное название) – поставил  фильтр, ушел смотреть телевизор и забыл, уснул. Время идет, а бутыль наполнилась и переливает через край!

Было не раз! Вот, и решил установить на  фильтр сигнализатор верхнего уровня воды. Бывают готовые сигнализаторы, например, для мокрых пеленок младенца, походил по магазинам, не нашел.

Электрическая схема сигнализатора уровня

Куда деваться? Сам сделал самый простой (у нас же «СамЭлектрик»!). Два контакта в виде оголенных концов телефонного провода (видно на фото «Вид сверху» и красный провод на фото «Пищалка и адаптер»), идущего к электронной пищалке.

Со схемой сигнализатора тоже заморачиваться не стал – взял самое простое: звуковой генератор – два транзистора, три резистора, конденсатор и светодиод (индикатор включения/вольтажа) плюс звукоизлучатель – пьезоэлемент (зеленые проводки на фото «Монтаж»).

Резисторы R1, R2 образуют делитель напряжения, с помощью которого можно регулировать чувствительность схемы. Когда положительное напряжение на базе транзистора Т1 достигает нужного уровня, он открывается и открывает транзистор Т2. Нагрузкой транзистора Т2 является пьезоэлемент, при подаче напряжения на который он издает звуковой сигнал. Вместо пьезоэлемента может быть другая нагрузка, например, реле. А контакты реле могут включать что угодно – например, любая нагрузка на 220В. Так сделано, например, в реле освещенности.

Обновление! На самом деле, я заблуждаюсь!  Дочитайте статью до конца!

Пищалку я смонтировал в корпусе телефонной розетки (что под рукой оказалось). Питание от адаптера =2,5 вольта (добавлю, я «усовершенствовал» адаптер, вмонтировав  в корпус маленький выключатель, видный на фото «Пищалка и адаптер», чтоб каждый раз из сети 220в не выдергивать и вставлять, впрочем, до этого мог догадаться и создатель адаптера.).

Пищалка располагается в 2..3 метрах от меня и я ее хорошо слышу, да, ее слышно по всей квартире!

 

 

У пищалки звук, конечно, визгливый и неприятный уху,  но для сигнализатора это и лучше!

Теперь, имея пищалку, я не знаю забот с фильтром уже с января 2017! Согласитесь, для пенсионера Время дорого. Да и для всех, бренных, тоже.

Список источников приводить не стану. У кого вопросы – через блогера/ведущего сайта Александра или в обсуждениях.

 

PS. По 5-литровым бутылям веду учет фильтрации на наработку ресурса 8000 л. В один сеанс обычно заправляю 2-3 емкости. Протокол/запись имеется. Мой, девиз Simplicity – по-русски вообще проще некуда.

 

Вариант схемы, собранной читателем.

(обновление от 4 окт. 2017)

Другой читатель, тёзка Автора статьи, решил повторить приведенную схему на более новых деталях. Также схема была немного изменена, уточнены некоторые номиналы.

Описание в нескольких комментариях,  см. по ссылке.

 

Голосование

Проголосовать за статью, если она понравилась, можно здесь. Там же рассказано, как можно получить деньги, участвуя в Конкурсе репостов!

samelectric.ru

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

• Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
• Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
• Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело – измерять высоту питьевой воды в баке, другое – проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

• поплавочного типа;
• использующие ультразвуковые волны;
• устройства с емкостным принципом определения уровня;
• электродные;
• радарного типа;
• работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня – на замыкание, максимального – на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.

www.asutpp.ru