Vätskenivåsensorer i tanken låter dig både göra den aktuella mätningen av mängden fylld vätska och rapportera uppnåendet av dess gränsvärden. Sådana enheter består av en känslig sensor som reagerar på vissa fysiska parametrar, och mät-, kontroll- och indikeringskretsar. Beroende på applikationen används enheter som skiljer sig i funktionsprincipen.
Informationen som presenteras i artikeln hjälper dig att lära dig om funktionsprinciperna för olika typer av sensorer och deras användningsområden. En kort genomgång av deras fördelar och nackdelar kommer att göras, de viktigaste tillverkarna som har visat sig på marknaden kommer att anges.
Klassificering av vitvaror
Vätskenivåsensorer i tanken kan vara nivåmätare eller signalanordningar. Den första av dem är designad för kontinuerlig mätning av vätskenivån i det aktuella ögonblicket.tid. De använder sensorer som fungerar enligt olika fysiska principer. Ytterligare bearbetning av signalerna som kommer från dem utförs av analoga eller digitala elektroniska kretsar som ingår i nivåmätarna. De erhållna indikatorerna visas på displayelementen.
Signalanordningar varnar för att nå ett visst värde på vätskenivån i tanken, förinställt av inställningselementen. Deras andra namn är vattennivåsensorer i tanken för att stänga av dess ytterligare tillförsel. Deras utsignal är diskret. Varningen kan utfärdas i form av ljus- eller ljudlarm. I detta fall blockeras driften av påfyllnings- eller dräneringssystemen automatiskt.
Metoder för nivåmätning
Beroende på egenskaperna hos vätskan som ska mätas i tanken, används följande mätmetoder:
- kontakt, där vätskenivågivaren i tanken eller en del av den interagerar direkt med det uppmätta mediet;
- icke-kontakt, undvika direkt interaktion mellan sensorn och vätskan (på grund av dess aggressiva egenskaper eller höga viskositet).
Kontaktanordningar är placerade i tanken direkt på ytan av den uppmätta vätskan (flottörer), i dess djup (hydrostatiska tryckmätare), eller på tankväggen på en viss höjd (plattkondensatorer). För beröringsfria mätare (radar, ultraljud) är det nödvändigt att tillhandahålla en zon med direkt synlighet av ytan av den uppmätta vätskan och frånvaron av direkt kontakt medhenne.
Driftsprinciper
Både nivåmätare och signalanordningar använder olika funktionsprinciper för att utföra sina funktioner. Följande typer av enheter används mest:
- flytgivare för vätskenivå i tanken;
- kapacitiv;
- hydrostatiska vätskenivåsensorer;
- enheter av radartyp;
- ultraljudssensorer.
Flyt kan i sin tur vara mekaniskt, diskret och magnetostriktivt. De första tre grupperna av sensorer inkluderar enheter som använder kontaktmetoden för mätning, de andra två är beröringsfria enheter.
Mekaniska flottörbrytare
En lätt flottör, konstant på ytan av vätskan i tanken, är ansluten med ett system av mekaniska spakar till potentiometerns mittterminal, som är motståndsbryggans arm. Med en minimal mängd vätska i tanken anses bryggan vara balanserad. Det finns ingen spänning i dess mätdiagonal.
När tanken fylls övervakar flottören vätskenivåns position genom att flytta potentiometerns rörliga kontakt genom spaksystemet. Att ändra potentiometerns motstånd leder till ett brott mot brons balanserade tillstånd. Spänningen som visas i dess mätdiagonal används av displaysystemets elektroniska krets. Dess analoga eller digitala avläsningar motsvarar mängden vätska i tanken för närvarande.
Diskreta flottöromkopplare
Diskret signal i form av en kretseller öppning av reed-omkopplarens kontakter används av den elektroniska indikerings- och signalkretsen för att meddela att vätskenivån i tanken har nått ett visst värde. Metallkontakterna, som är gjorda av ett material med lågt kontaktmotstånd när de är stängda, placeras i en ihålig glödlampa av isolerat glas.
Vattennivågivaren i tanken med en diskret utgång har en styrning i form av ett ihåligt rör i vilket vätska från tanken inte kommer in. Kontakterna på ett eller flera reed-reläer är fixerade inuti styrningen. Deras placering beror på i vilket fall det är nödvändigt att få ett larm när vätskenivån når det inställda värdet.
Sensorns flottör med en liten permanentmagnet inbyggd i den rör sig längs styrningen när vätskenivån i tanken ändras. Kontaktgruppens funktion sker i det ögonblick den går in i magnetfältet hos flottörens permanentmagnet. Signalen genom ledningarna som är anslutna till kontakterna på vattennivågivaren i reed switch tanken går till larmkretsen.
Magnetostriktiva flytsensorer
Sensorer av denna typ ger en konstant signal beroende på vätskenivån i tanken. Huvudelementet, som i föregående fall, är en flottör med en permanent magnet inuti, som tar sin position på vätskans yta och rör sig i ett vertik alt plan längs styrningen.
Guidens inre hålighet, isolerad från vätskan, upptas av en vågledare. Den är gjord av magnetostriktivamaterial. Längst ner på elementet finns en källa för strömpulser som utbreder sig längs det.
När den utstrålade pulsen når platsen för flottören med magneten samverkar två magnetfält. Resultatet av denna interaktion är förekomsten av mekaniska vibrationer som fortplantar sig tillbaka längs vågledaren.
Ett piezoelektriskt element är fixerat bredvid pulsgeneratorn, som fångar upp mekaniska vibrationer. En extern elektronisk krets analyserar tidsfördröjningen mellan de utsända och mottagna pulserna och beräknar avståndet till flottören, som ständigt finns på vätskans yta. Indikeringskretsen rapporterar hela tiden vätskenivån i tanken.
Kapacitiva sensorer
Funktionen av sensorer av denna typ är baserad på egenskaperna hos en kondensator att ändra dess elektriska kapacitans när dielektricitetskonstanten för materialet som fyller utrymmet mellan dess plattor ändras. Koaxialkondensatorer används, som är ett par koaxiala ihåliga metallcylindrar med olika diametrar.
De senare är kondensatorplattor, mellan vilka vätska fritt kan tränga in. De dielektriska konstanterna för luft och flytande medium har olika värden. Att fylla tanken leder till en förändring av värdet på den totala dielektricitetskonstanten för koaxialkondensatorn och följaktligen dess elektriska kapacitans.
Frekvens för den oscillerande kretsen, inkretsen till vilken kondensatorn är ansluten ändras i proportion till förändringen i dess kapacitans. Den elektroniska frekvens-/spänningsomvandlaren övervakar denna förändring och visar ett värde som är proportionellt mot tankens fyllnadsgrad.
Hydrostatiska sensorer
Ett annat namn för en sådan enhet är en detektor eller en tryckgivare. De kan vara stationära, fixerade i botten av tanken fyllda med vätska eller bärbara. I det senare fallet är tryckgivare utrustade med en kabel av avsevärd längd. Detta gör att de kan användas för tankar av olika geometriska storlekar.
Det känsliga elementet i en hydrostatisk sensor är ett membran som uppfattar trycket från en vätskekolonn ovanför den. Dess justering görs på ett sådant sätt att atmosfärstryck inte leder till deformation av membranet. Trycket vid mätpunkten kan användas för att bestämma vätskekolonnens höjd eller tankens fyllnadsgrad.
Mängden membrandeformation omvandlas till ett elektriskt proportionellt värde, som sedan används för att visa vätskenivån i tanken. Korrigeringar tillämpas som tar hänsyn till det uppmätta mediets densitet och tyngdaccelerationen vid mätpunkten.
sensorer av radartyp
Vätskenivåsensorn för tanken använder en beröringsfri mätmetod baserad på egenskaperna hos detta medium oavsett densitetoch viskositet för att reflektera den elektriska signalen. Frekvensen för den utsända signalen från en radar som är placerad ovanför ytan av den uppmätta vätskenivån ändras enligt en linjär lag.
Reflekteras från ytan och anländer till den mottagande enheten med en fördröjning som bestäms av längden på vägen. Det finns alltså en skillnad mellan frekvenserna för de två signalerna. Med hjälp av storleken på frekvensförskjutningen bestämmer lokaliseringsanordningens analysanordning den väg som färdats av signalen eller nivån på den reflekterande vätskan i förhållande till platsen för radarn.
Ultraljudsnivåsensorer
Mätningsschemat som används för sensorer av denna typ motsvarar det som diskuterades i föregående avsnitt av artikeln. Platsmetoden för mätning tillämpas i ultraljudsvåglängdsområdet.
De mottagna data bestämmer tidsskillnaden mellan den utsända sändaren och de signaler som tas emot av mottagaren. Med hjälp av data om utbredningshastigheten för ultraljud i utrymmet ovanför vätskans yta, bestämmer analysanordningen avståndet som signalen tillryggalagt, eller nivån på vätskan i tanken.
Kort översikt över tillverkare
Vätskenivåsensorer i tanken "ARIES" låter dig göra nödvändiga mätningar på en hög nivå. Reklam för deras produkter finns på många utländska webbplatser.
Förtjänar uppmärksamhet på produkterna från den inhemska utvecklaren och tillverkaren L-CARD, som ingår i det statliga registret över mätinstrument. Alta Group, som funnits på den ryska marknaden i mer än 10 år, harvälförtjänt positiv feedback.
Slutsats
Vätskenivåsensorer i tanken bör väljas baserat på förhållandena för deras användning, vätskors egenskaper, de erforderliga indikatorerna för mätnoggrannhet. De mest exakta avläsningarna kan erhållas med sensorer av radartyp, magnetostriktiva mätare.
Man måste komma ihåg att absolut noggrannhet kräver högre materialkostnader. Flytsensorer och signalanordningar är de enklaste enheterna, men deras användning begränsas av vibrationsförhållanden på grund av vätskans skumbildning, dess viskositet och mediets aggressivitet.
Den optimala lösningen, baserat på förhållandet pris/kvalitet, är användningen av hydrostatiska och kapacitiva sensorer, med förbehåll för de begränsningar som gäller för egenskaperna hos den uppmätta vätskan.
