Реле уровня жидкости

Поплавковые уровнемеры и сигнализаторы, поплавковое реле уровня

Поплавковые средства измерений уровня получили широкое распространение в связи с простотой их конструкции и достаточно высокой точностью. Основными элементами поплавковых средств измерения уровня являются поплавок, передаточный механизм и отсчетное или регистрирующее устройство. При изменении уровня жидкости поплавок перемещается вместе с ней на всем диапазоне измерения.

Существует много конструктивных решений преобразователей. В основном это сигнализаторы уровня с механической связью поплавка и измерительной схемы, причем связь может быть как гибкой (нить, трос, лента), так и жесткой (рычаг, рейка). При использовании поплавковых уровнемеров с гибкой связью чрезвычайно затруднено измерение уровня в сосудах, работающих под давлением или требующих герметичности, так как при выводе гибкого элемента через сальниковый узел возникают значительные сопротивления, ведущие к погрешностям измерения уровня. В этих случаях предпочтительней применение уровнемеров с магнитной связью поплавка и измерительной схемы.

Для измерения уровня однородных, не выпадающих в осадок, не кристаллизующихся жидкостей в различных технологических резервуарах предназначено поплавковое реле уровня и электрические сигнализаторы уровня.

Принцип действия сигнализатора уровня (рис. 1) основан на зависимости положения поплавка, находящегося в измеряемой среде от ее уровня. При изменении уровня жидкости изменяется положение поплавка 5, связанного с постоянным магнитом 4. Аналогичный постоянный магнит 3 размещен в герметичном алюминиевом корпусе. Благодаря магнитной связи магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно друг друга, это перемещение управляет контактным устройством 2 через герметичную стенку. При достижении жидкостью верхнего предельного положения нормально закрытый контакт размыкается, а нормально открытый замыкается.

Конструктивно сигнализатор состоит из поплавка 5 с магнитом 4 закрепленным на оси кронштейна 6, размещенного в литом корпусе 1. У сигнализатора уровня (см. рис. 1,б) магнит 4 и поплавок 5 взаимодействуют друг с другом при помощи упоров 7 (магнит и поплавок независимо крепятся на оси 8, но магнит жестко связан с кронштейнами 9). У сигнализатора уровня (см. рис. 1,в) поплавок 5 взаимодействует с магнитом 4 при помощи регулируемых по высоте планок 10, расположенных на гибком тросе, натянутом противовесами 11. Погрешность срабатывания не превышает ±3 мм.

Электрические уровнемеры и сигнализаторы

К электрическим методам измерения уровня (электрическим уровнемерам) относят: электроконтактные, кондуктометрические и емкостные. В общем случае изменение уровня преобразуется с помощью первичного измерительного преобразователя в электрический сигнал, измерение которого осуществляется приборами общепромышленного назначения.

Электроконтактные сигнализаторы уровня работают по принципу определения места замыкания контактов (чувствительного элемента) электрической электропроводной цепи – жидкостью при изменении ее уровня. Вследствие простоты конструкции и высокой точности электроконтактные сигнализаторы уровня получили самое широкое распространение.

Схемы простейших электроконтактных сигнализаторов и реле контроля уровня воды приведены на (рис. 2). Применяемость таких сигнализаторов обусловливается величиной тока в их цепи и значением переходного сопротивления контролируемой жидкости в цепи: сигнальный электрод Э1 – жидкость – стенка емкости (электрод Э2).

В производственных условиях применение электроконтактных сигнализаторов уровня ограничивается вследствие одного их существенного недостатка: в связи с загрязнением изолятора 1 электрода (вызванным выпадением осадка на нем, смачиваемостью, коррозией электрода и другими причинами) возникает ток утечки, который приводит к появлению «паразитной» проводимости от сигнального электрода Э1 на постоянный электрод Э2 по загрязненному изолятору, т.е. параллельно сопротивлению жидкости (см. рис. 2,а) подключается сопротивление цепи тока утечки Ry. При достаточно малом значении Ry в цепи возникает ток, вызывающий ложное срабатывание реле уровня воды или его ложный невозврат при понижении уровня.

Одним из эффективных методов уменьшения тока утечки является установка на изоляторе I (см. рис. 2,б) электрода, так называемого “охранного кольца” – кольцевого металлического электрода 2, к которому подводится напряжение той же полярности, что и на обмотку реле уровня жидкости, т.е. противоположный по отношению к сигнальному электроду. В этом случае сопротивление цепи утечки Ry замыкается практически все через ветвь Rd, т.е. ложные срабатывания исключаются. Сигнализаторы по такой схеме особенно незаменимы при контроле уровня пенящихся жидкостей, когда слой пены над уровнем жидкостей неуправляем и может достигать любого значения.

Рис. 1. Схемы электроконтактных сигнализаторов уровня:
а – прямого включения; б – с “охранным кольцом”; в – с “обрывом базы” транзистора

Рис. 2. Принципиальная схема сигнализатора (один канал)

С целью уменьшения рабочего тока срабатывания сигнализатора (и повышения уровня безопасности) довольно часто применяют схему, показанную на рис. 2.в, где используется эффект “обрыва” базы транзистора. Применение таких схем (несмотря на откровенно подкупающую простоту) вызывает серьезные возражения, так как при понижении уровня ниже электрода Э1 транзистор чаще всего выходит из строя из-за неуправляемости происходящих в нем процессов при обрыве базы.

Сигнализатор состоит из релейного блока и трех датчиков, выполненных из нержавеющей стали.

Электрическая схема блока (рис. 3) состоит из трех транзисторных релейных каскадов и единого блока питания.

Для обеспечения сопротивления срабатывания 5000 Ом (первый диапазон) контактный датчик подключают к контакту Ia. С целью уменьшения ложных срабатываний при загрязнении датчика предусмотрена возможность подключения датчиков через контакты 2а, при которой сопротивление срабатывания снижается до 700 Ом. Принципиальная схема особых пояснений не требует. Погрешность сигнализации уровня ±5 ММ, при этом напряжении переменного тока на электродах не более 7B. Датчики могут быть установлены и вертикально, и горизонтально.

Принципиально новых решений у других типов электроконтактных сигнализаторов практически нет, в основном различия касаются конструктивного характера или применяется микроэлементной базы.

Мембранные и маятниковые сигнализаторы

Мембранные сигнализаторы уровня предназначены для сигнализации предельных уровней сыпучих неслёживающихся материалов в бункерах. Сигнализатор крепится в стенке бункера (через “окно”, соответствующее контролируемому уровню). Усилие давления сыпучего материала воздействует на гибкую мембрану с жестким центром и через шарнирно установленную на ‘Скобе металлическую пластину на переключатель. Датчики располагаются только на вертикальной стенке.

Маятниковые (контактно-механические) сигнализаторы уровня работают по принципу отклонения под действием сыпучеrо материала, поступающего в емкость, чувствительного элемента (пластинки или поплавка, выполненного в виде маятника с шарнирной или гибкой подвеской) и eгo воздействия на контактный или бесконтактный переключатель.

Средства измерения уровня сыпучих материалов

Измерение уровня сыпучих сред в емкостях различной формы и объема при автоматизации технологических процессов в пищевой промышленности – более сложная задача, чем контроль уровня жидких сред. Это связано с тем, что сыпучие материалы при заполнении и опорожнении емкостей не имеют горизонтальной поверхности, а образуют откосы в результате трения и некоторого сцепления между частицами сыпучего материала. Давление сыпучих сред на дно и стенки емкости непропорционально высоте уровня, так как на сыпучие материалы не действует закон Паскаля.

льшинство сыпучих материалов (особенно соль, сахар, мука и аналогичные им) при хранении теряют сыпучесть, т.е. обладают свойством слеживания. Кроме того, они могут прилипать к поверхностям емкостей и чувствительным элементам преобразователей уровня, что в сочетании со слёживаемостью приводит к зависанию материалов на наклонных и в некоторых случаях на вертикальных плоскостях. Абразивность некоторых сыпучих материалов (зерна, соли и др.) вызывает повышенный износ датчиков уровня, устанавливаемых в бункерах, а кусковые материалы могут вызвать их механические повреждения. Ряд сыпучих материалов (мука, соль, концентрированные корма, сера и др.) образует в емкостях взвешенную, легко воспламеняемую, а при определенных условиях и взрывоопасную пыль. Поэтому электрические уровнемеры могут применяться только во взрывобезопасном исполнении.

Разнообразие условий измерения и характеристик сыпучих сред определяет большую номенклатуру приборов для измерения уровня сыпучих материалов: механические, контактно-механические и поплавковые, гидростатические и электрические, ультразвуковые и др. Необходимо отметить, что ряд выше рассмотренных приборов измерения уровня жидких сред можно успешно использовать для измерения уровня сыпучих материалов. Однако выпускаемые серийно приборы контроля уровня сыпучих материалов не обеспечивают решения всего многообразия задач, возникающих при внедрении АСУ ТП пищевой промышленности.

Определение уровня порошков и других сыпучих материалов

Есть много типов технологий с использованием релейного переключения. Так для определения уровня порошка и других сыпучих материалов есть множество способов. С выпуском компанией Proximity Controls серии TFLS (настраиваемое вибрационное реле уровня) и серии LTS (реле наклона) компания Dwyer теперь предлагает пять различных технологий по точечному определению уровня для порошка и других сыпучих материалов. Это: диафрагма, лопатка, наклон, емкость и вибрация.

Диафрагменные реле уровня

Самой старой и самой простой технологией является использование диафрагменных реле. Эти реле устанавливаются на боковой стенке емкости с внешней стороны, используя фланец, или устанавливаются в верхней части емкости в виде подвески на трубе. Реле включается, когда в емкости увеличивается высота материала, и он начинает давить на диафрагму. Когда уровень материала уменьшается, диафрагма реле возвращается в нормальное положение.

Серия диафрагменных реле уровня выпускается компанией Proximity Control под торговой маркой Ultra Mag™ . Эта серия имеет патентованную характеристику магнитной герметизации отсека с электрическими схемами от материала технологического процесса, что уменьшает необходимость в обслуживании, улучшает чувствительность и делает устройство очень надежным.

Преимущества: Устройства устанавливаются заподлицо и не имеют датчика выступающего в емкость. В других типах сенсоров датчик или лопатка могут быть легко сломаны. Это устройство очень хорошо подходит для использования с тяжелыми, текущими, а также имеющими большие размеры частиц, материалами. Также они не требуют калибровки.

Недостатки: Эти устройства чувствительны к давлению; так в сосудах под давлением должна использоваться воздухопроницаемая диафрагма или вентилирование. Также надо учитывать, что эти устройства являются механическими и имеют диафрагму, которая изнашивается при ее использовании длительное время.

Ротационное реле уровня с лопаткой

Реле уровня с лопаткой является наиболее обычным способом для определения уровня порошка и других объемных материалов. Этот тип реле также устанавливается на боковой стороне емкости с внешней стороны с использованием фланца или устанавливается в верхней части емкости на удлинителе. Эти устройства имеют двигатель, который вращает лопатку внутри емкости. При увеличении высоты материала лопатка закрывается материалом и она прекращает вращаться, происходит отключение двигателя и активируется реле. Когда уровень материала уменьшается и лопатка освобождается, пружина опять запускает двигатель и реле возвращается в нормальное состояние.

Серия реле уровня с лопаткой PLS выпускается компанией Proximity Control. Эта серия имеет встроенную магнитную муфту, которая уплотняет отсек с электрической схемой от материала процесса, уменьшая необходимость в обслуживании и увеличивая надежность. Также магнитный привод создает немеханический захват со скольжением, что предотвращает повреждение двигателя и приводного механизма от внезапной или излишней нагрузки на лопатку. Особенностью также является внешняя индикация включения.

Преимущества: Это технология низкой стоимости. Устройства легки в пользовании, так как нет необходимости в электронной калибровке для приложений и они универсальны для различных приложений.

Недостатки: Устройства являются механическими и двигатель будет изнашиваться при использовании, они не будут работать с очень легкими материалами и устройства должны приобретаться с учетом используемого электропитания.

Реле наклона

Реле наклона используется для индикации высокого уровня, так как они подвешиваются на кабеле или цепи над материалом, уровень которого определяется.

к как высота материала увеличивается и приходит в контакт с датчиком материал давит на датчик и наклоняет его. Когда датчик наклоняется примерно на 25 градусов, шарик внутри разрывает контакт и приводит в действие реле. Когда уровень материала уменьшается, датчик снова становится вертикальным и реле возвращается в нормальное положение.

Реле уровня с наклоном серии LTS производится компанией Proximity Control. Серия имеет контакты реле, которые свободны от ртути и выполнены из стали или нержавеющей стали 316 SS.

Преимущества: Эта технология имеет значительные преимущества для приложений с открытыми емкостями, где нет возможности установить стационарный датчик. Они также очень удобны для материалов с большими частицами.

Недостатки: Устройства являются механическими и будут изнашиваться. Они будут работать только с тяжелыми материалами и имеют специфический монтаж.

Емкостные реле уровня

Емкостные реле уровня очень удобны для использования с широким классом приложений, так они могут использоваться для жидкостей, порошков и других сыпучих материалов. Этот тип реле может устанавливаться в любом положении и датчик может быть укорочен или удлинен почти для любого необходимого измерения. Емкостные реле уровня определяют уровень материала по изменению емкости датчика возникающей от движения диэлектрических материалов между датчиком и опорным земляным уровнем, например стенкой резервуара. При увеличении высоты материала и при контакте его с датчиком изменяется емкость датчика от нормально прокалиброванного состояния и активируется реле. Когда уровень материала уменьшается, датчик опять чувствует изменение емкости и реле возвращается в нормальное состояние.

Емкостное реле уровня серии CLS2 является вторым поколением устройств производимых компанией Proximity Control. Серия имеет автоматическую калибровку, универсальное питание, защитное покрытие, внешнюю индикацию переключения и отказоустойчивую настройку.

Преимущества: Устройства не механические и в них нет изнашиваемых деталей, заедания и поломок. Они не нуждаются в регламентном обслуживании. Эта технология очень удобна для материалов образующих покрытие, так как устройства защищены от накопления продукта на датчике. Они также удобны для сосудов высокого давления , когда плотность сыпучего материала может изменяться.

Недостатки: Устройства должны калиброваться для конкретного приложения и, если калибровка не выполнена правильно, могут быть броски при попадании различных диэлектрических материалов в один резервуар.

Вибрационные реле уровня

Вибрационные реле уровня очень чувствительны и удобны для легких материалов. Этот тип реле устанавливается на боковой стенке емкости на внешней стороне или устанавливается в верхней части емкости на удлинительной трубе. Реле уровня с чувствительной вилкой имеет пъезоэлектрический кристалл, который заставляет вибрировать вилку на ее собственной частоте. При увеличении высоты материала вилка приходит в контакт с материалом, демпфирующим вибрацию и активирующем реле. Когда уровень материала уменьшается, вилка становится свободной от материала и реле возвращается в нормальное состояние.

Реле уровня с чувствительной вилкой серии TFLS производится компанией Proximity Control. Серия имеет универсальное питание, внешнюю индикацию переключения, настраиваемую чувствительность и отказоустойчивой настройкой.

Преимущества: Вибрационные реле не нуждаются в калибровке для диэлектрической проницаемости или плотности сыпучего материала, делая легкой установку и настройку. Они идеальны для легких порошков, давая чувствительность для материалов с более низкой плотностью по сравнению с другими технологиями. Снижение по плотности до 30 г/л.

Недостатки: Устройство неудобно для материалов, образующих покрытие. Датчик может физически повреждаться и в результате устройство не работает и эта технология наиболее дорогая.

Это простое руководство для выбора правильной технологии, зависящей от многих факторов, включая свойства материала: текучестью, абразивностью, химической совместимостью, температурой, размером частиц, липкостью и т.д.; и свойствами приложений: необходимость учета окружающей среды (например, взрывоопасностью), давлением в емкости, расположением датчика и т.д. Проконсультируйтесь со специалистом, если Вам нужна более подробная информация для помощи в выборе устройства для специального приложения.

Мы предлагаем только прямые поставки контрольно-измерительных приборов с завода Dwyer. Список и описание продукции полностью соответствует печатному каталогу и оригинальному сайту компании-изготовителя. Поделитесь с коллегами ссылкой на эти приборы, нажмите на кнопку социальной сети:

 

dwyer.ru

Реле PZ-827 предназначено для контроля и поддержания заданного уровня электропроводящих жидкостей в резервуарах, бассейнах, водонапорных башнях и управления электродвигателями насосных установок.

Реле контроля жидкости может работать в 2-х режимах:

• двухуровневое реле, для поддержания заданного уровня жидкости, например водонапорных башнях, бассейнах, хранилищах);
• одноуровневое реле для контроля и сигнализации наличия жидкости на заданном уровне (датчик затопления, устройство контроля и автоматики для подвальных помещений, погребов и т.д.).

Реле включается с задержкой в 1-5 секунды во избежание ложного срабатывания в результате случайного замыкания цепи датчиков (наличие брызг, небольших волн и т.п.). Зажимы подключения датчиков гальванически изолированы от цепей питания и контактов реле. В зависимости от жидкости, в которую помещается датчик, необходимо настроить чувствительность входных каскадов изделия.

Отличительные особенности:

• Одноуровневый и двухуровневый режимы работы;
• Регулировка задержки отключения;
• Регулировка чувствительности;
• Защита от ложного срабатывания;
• Гальваническая изоляция датчиков от сети питания.

Широкие возможности PZ-827 позволяют его использовать не только на предприятиях, но и в частных домах. Простота настройки и доступная цена, позволяет любому человеку автоматизировать контроль уровней жидкости.

Важно! Реле не используются для контроля дистиллированной воды, бензина, масла, керосина, этиленгликоля, сжиженного газа.

www.chipdip.ru

Кроме электрических аппаратов общего применения (пускатели, промежуточные реле, переключатели и т. д.) при автоматизации насосных установок применяют специальные устройства контроля и управления, например, реле давления, реле контроля уровня, струйные реле и др.

Реле контроля уровня регулируют работу пускателей насоса и клапанов для управления уровнями жидкости. Такие устройства способны поддерживать установленный уровень воды в емкостях.

Современные реле контроля уровня жидкости – электронные устройства, чаще всего модульного исполнения, получающие сигналы от датчиков, обрабатывающие их по определенному алгоритму и комммутирующие подключенные к выходным контактам реле исполнительные элементы (электромагнитные клапаны, электродвигатели насосов).

Так как максимальный коммутируемый ток выходных цепей электронных реле контроля уровня обычно не превышает 10 А, то для коммутации мощных нагрузок необходимо ипользовать магнитные пускатели. В этом сучае реле уровня управляет катушкой пускателя, а пускатель своими силовыми контактами управляет исполнительными элементами насосной установки.

Электронные реле контроля уровня работают с электродными и поплавковми датчиками, манометрами, радиоактивными датчиками и т. д.

Электродный датчик уровня

Используется для того, чтобы контролировать уровень электропроводных жидкостей. Принцип работы: контроль сопротивления воды между однополюсными погруженными электродами, для чего применяется переменное напряжение.

Состоит из одного маленького электрода и двух длинных электродов, укрепленных в коробке зажимов. Один маленький электрод – это контакт верхнего уровня воды, а длинные – нижнего уровня воды. Соединение датчика с реле уровня и со схемой управления двигателем насоса выполняется проводами.

Если вода соприкасается с маленьким электродом, происходит выключение пускателя насоса. Когда уровень понижается до длинных электродов, насос включается.

Поплавковый датчик уровня

Используется для того, чтобы контролировать уровень воды в неагрессивных жидкостях. В открытую емкость погружается поплавок, который подвешивается на гибком тросе и уравновешивается грузом. На тросе закрепляются две переключающие опоры, с помощью которых при предельных уровнях воды в емкости коромысло контактного устройства поворачивается. Это коромысло замыкает контакты, которые включают или отключают электродвигатель насоса.

В случае с закрытой емкостью поплавок связывается своим рычагом с осью рычага. Ось с определенным уплотнителем пропускается в пространство через стенку корпуса, где находится контактная часть датчика. Через стенку емкости выполняется вывод проводов от контактов.

В большинстве случаев, подходящие датчики идут в комплете с реле уровня. Потребителю после приобретения такого набора необходимо только правильно все подключить и настроить. 

Далее приведены устройства, отличающиеся высокой надежностью и отличными эксплуатационными параметрами.

Реле РКУ-1М – контролирует уровень жидкости и используется в автоматике регулирования наполнения и слива емкостей и в схемах защиты. Основные характеристики: максимальная коммутируемая мощность 3,5 Вт, питание 220В, число датчиков 3, один переключающий контакт, максимальное расстояние от датчика к реле 100 м.

Рис. 1. Реле РКУ-1М

Рис. 2. Схема подключения насоса к РКУ-1М

Реле уровня воды РОС-301 – контролирует три уровня электропроводных жидкостей по независимым трем каналам в одной или разных емкостях.

Рис. 3. Реле РОС-301

Реле одноуровневое уровня воды PZ-828 – обладает регулируемой чувствительностью, напряжение – 230В, максимальный ток выходных цепей – 16А. В устройстве используется переключающий контакт.

Рис. 4. Реле PZ-828

Рис. 5. Схемы подключения реле PZ-828 (напрямую к нагрузке и через магнитный пускатель)

Двухуровневое реле PZ-829 представляет собой автомат, имеющий регулируемую чувствительность. Данное электронное устройство пособно на двух уровнях контролировать наличие жидкости.

Трехуровневое реле PZ-830 – контролирует и поддерживает установленный уровень токопроводящей жидкости управляя электродвигателем насосной установки. Трехуровневый автомат способен на трех уровнях контролировать наличие жидкости, где третий уровень является аварийным.

Рис. 6. Схема подключения четырехуровневого реле уровня PZ-830

Четырехуровневое реле PZ-832 – контролирует и поддерживает уровень токопроводящих жидкостей в емкостях, водонапорных башнях, бассейнах и т. д. управляя электродвигателями насосов.

Реле уровня жидкости, оснащенное тремя датчиками EBR-1 – электронное модульное реле, обладающее максимальным расстоянием  между датчиками в 100 метров. Его можно применять для общественных водоемов (управление наполнением и сливом емкости или колодца). К механизму подключаются датчики, поставляемые вместе с реле контроля уровня жидкости.

Основные характеристики: мощность 3,5 VA, три датчика, максимальная чувствительность 50 КОм, питание 230 V, рабочая температура -100С – +450С, защита IP20.

Реле уровня EBR-1

Реле, оснащенное шестью датчиками EBR-2 – специально разработанное модульное реле контроля, применяемое в колодцах и резервуарах. Также данное реле обладает множеством настроек, уведомлением о достижении минимального и максимального показателей уровня воды, датчики имеют высокую чувствительность к электропроводности жидкости.

В комплект входят шесть датчиков. Благодаря стоимости данное реле контроля является идеальным вариантом для современного контролирования уровня воды.

electrik.info

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