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. Некоторые 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.
Магнитные датчики уровня
Магнитные датчики уровняМагнитные 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. Число 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.
Кондуктивные датчики уровня
Кондуктивные 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. На 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.
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). В 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.
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. На выходе приемника электрическая схема производит обработку сигнала и преобразует его в выходной цифровой сигнал или в сигнал логического 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…
Ультразвуковые датчики уровня
Ультразвуковые датчики уровняУльтразвуковые 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. В 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
Гидростатические датчики уровня
Гидростатические сигнализаторы предельного уровня используют метод измерения основанный на определении гидростатического давления, оказываемого жидкостью на дно резервуара. Величина гидростатического давления на дно резервуара зависит от высоты столба жидкости над измерительным прибором и от плотности жидкости. Принцип действия: преобразование деформации упругого чувствительного элемента под воздействием гидростатического давления в токовый сигнал. Превышение тока выше установленного значения соответствует превышению избыточного давления и соответственно превышению заданного уровня, что вызывает изменение состояния выходного ключа. Гидростатические сигнализаторы уровня — это датчики избыточного давления, поэтому необходима связь датчика с атмосферой. В случае использования «погружных» сигнализаторов уровня, необходимо обеспечить вывод атмосферной трубки за пределы резервуара. При монтаже гидростатических сигнализаторов уровня необходимо учитывать, что при закачивании материала процесса, струя жидкости может вызывать избыточное давление, что приведет к ложному срабатыванию, поэтому следует располагать датчики максимально удаленно от зоны турбулентности.