Какие существуют основные типы датчиков уровня жидкости. Как работают поплавковые, ультразвуковые, емкостные и другие датчики. Где применяются различные датчики уровня в промышленности и быту. Как выбрать подходящий датчик уровня для конкретной задачи.
Классификация датчиков уровня жидкости
Датчики уровня жидкости можно разделить на несколько основных типов по принципу действия:
- Поплавковые датчики
- Ультразвуковые датчики
- Емкостные датчики
- Гидростатические датчики
- Радарные датчики
- Оптические датчики
- Магнитострикционные датчики
Каждый тип датчиков имеет свои преимущества и недостатки, а также области применения. Рассмотрим основные виды датчиков подробнее.
Поплавковые датчики уровня
Поплавковые датчики уровня — один из самых распространенных и простых типов датчиков. Как они работают?
- Внутри резервуара размещается поплавок, соединенный с измерительным механизмом
- При изменении уровня жидкости поплавок перемещается вверх или вниз
- Перемещение поплавка преобразуется в электрический сигнал
Преимущества поплавковых датчиков:
- Простота конструкции и низкая стоимость
- Высокая надежность и долговечность
- Нечувствительность к пене и испарениям
- Возможность работы с вязкими жидкостями
Недостатки:
- Наличие подвижных частей, которые могут засоряться
- Ограниченная точность измерений
- Невозможность использования в емкостях под давлением
Поплавковые датчики широко применяются для контроля уровня воды, нефтепродуктов, химических жидкостей в различных резервуарах и емкостях.
Ультразвуковые датчики уровня
Ультразвуковые датчики измеряют уровень жидкости бесконтактным способом с помощью акустических волн. Принцип действия:
- Датчик излучает ультразвуковые импульсы
- Импульсы отражаются от поверхности жидкости
- Измеряется время прохождения сигнала
- По времени рассчитывается расстояние до поверхности
Основные преимущества ультразвуковых датчиков:
- Бесконтактное измерение
- Высокая точность
- Нечувствительность к свойствам жидкости
- Отсутствие подвижных частей
Недостатки:
- Чувствительность к испарениям и пене на поверхности
- Зависимость от температуры среды
- Необходимость отсутствия препятствий на пути сигнала
Ультразвуковые датчики используются для измерения уровня воды, нефтепродуктов, химических веществ в открытых и закрытых резервуарах.
Емкостные датчики уровня
Емкостные датчики измеряют уровень жидкости, основываясь на изменении электрической емкости чувствительного элемента. Как они работают?
- Датчик содержит электрод, погруженный в жидкость
- Жидкость и стенка резервуара образуют конденсатор
- При изменении уровня меняется емкость конденсатора
- Измеряется емкость и рассчитывается уровень жидкости
Преимущества емкостных датчиков:
- Отсутствие подвижных частей
- Высокая точность измерений
- Возможность работы с вязкими и агрессивными средами
- Нечувствительность к пене и парам
Недостатки:
- Зависимость от диэлектрической проницаемости жидкости
- Необходимость калибровки под конкретную среду
- Чувствительность к налипанию жидкости на электрод
Емкостные датчики применяются для измерения уровня нефтепродуктов, растворителей, кислот, щелочей и других жидкостей в различных отраслях промышленности.
Гидростатические датчики уровня
Гидростатические датчики измеряют уровень жидкости, основываясь на гидростатическом давлении столба жидкости. Принцип работы:
- Датчик размещается на дне резервуара
- Измеряется давление столба жидкости над датчиком
- По давлению рассчитывается высота столба жидкости
Основные преимущества гидростатических датчиков:
- Простота конструкции
- Высокая точность измерений
- Нечувствительность к пене и испарениям
- Возможность работы с вязкими жидкостями
Недостатки:
- Зависимость от плотности жидкости
- Необходимость погружения датчика в жидкость
- Чувствительность к загрязнению мембраны датчика
Гидростатические датчики широко используются для измерения уровня воды, нефтепродуктов, химических жидкостей в открытых и закрытых резервуарах, а также в скважинах.
Применение датчиков уровня в различных отраслях
Датчики уровня жидкости находят широкое применение во многих отраслях промышленности и хозяйства:
- Химическая промышленность — измерение уровня кислот, щелочей, растворителей
- Пищевая промышленность — контроль уровня молока, соков, растительных масел
- Фармацевтика — измерение уровня лекарственных препаратов и реагентов
- Водоснабжение — контроль уровня воды в резервуарах и скважинах
- Энергетика — измерение уровня топлива, масел, охлаждающих жидкостей
- Судостроение — контроль уровня топлива, балластных вод
В каждой отрасли используются наиболее подходящие типы датчиков с учетом особенностей измеряемых сред и условий эксплуатации.
Как выбрать подходящий датчик уровня?
При выборе датчика уровня жидкости необходимо учитывать следующие факторы:
- Тип и свойства измеряемой жидкости (вязкость, агрессивность, электропроводность)
- Диапазон измерения уровня
- Требуемая точность измерений
- Наличие пены, паров, турбулентности на поверхности
- Давление и температура в резервуаре
- Возможность контакта датчика с жидкостью
- Необходимость взрывозащищенного исполнения
- Стоимость датчика и монтажа
Правильный выбор типа датчика и его характеристик позволит обеспечить надежное и точное измерение уровня жидкости в конкретных условиях применения.
Перспективы развития датчиков уровня
В области датчиков уровня жидкости наблюдаются следующие тенденции развития:
- Повышение точности и надежности измерений
- Расширение диапазона измеряемых сред
- Разработка интеллектуальных датчиков с функциями самодиагностики
- Интеграция датчиков в системы промышленного интернета вещей
- Миниатюризация датчиков
- Снижение энергопотребления
- Использование новых материалов, устойчивых к агрессивным средам
Развитие технологий позволит создавать все более совершенные датчики уровня для решения сложных измерительных задач в различных отраслях.
Ошибка 404 — Страница не найдена
Ошибка 404 — Страница не найдена К сожалению запрашиваемая Вами страница не найдена.
Попробуйте вернуться на главную страницу сайта или воспользуйтесь картой сайта:
|
|
КУПИТЬ
насосное
оборудование
| ||||||
Датчики уровня воды, топлива и другой жидкостиДля поиска необходимого прибора перейдите в раздел ДАТЧИКИ УРОВНЯ Назначение датчиков уровня воды, топлива и другой жидкости Датчики уровня применяются в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, ЖКХ, строительстве, транспорте для контроля наличия жидкости и контроля уровня жидкости в емкостях. Классификация датчиков уровняПо типу конструкции датчики определения уровня жидкости можно разделить на следующие типы:
Многообразие типов датчиков измерения уровня, объясняется тем, что различные контролируемые жидкости имеют различные свойства, и для измерения их уровня в уровнемерах используются принципы действия, основанные также на различных физических методах, в зависимости от контролируемой жидкости. Выпускаются датчики определения уровня воды, уровня топлива, уровня других жидкостей. Стержневые кондуктометрические датчики уровня Стержневые датчики уровня предназначены для контроля двух и более уровней жидкости (воды. топлива, другой жидкости) в резервуарах открытого типа со стенками, выполненными из изоляционного материала: Поплавковые датчики уровня Поплавковые датчики уровня – надежные устройства для измерения уровня жидкостей. Поплавковые датчики уровня могут применяться для контроля уровня самых разных продуктов, например сточных вод, химически агрессивных жидкостей или пищевых продуктов. Поплавковые датчики уровня устойчивы к пене и пузырькам в жидкости и могут работать с вязкими жидкостями. Датчики уровня применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости. Погружные датчики уровня жидкостиПогружные датчики уровня предназначены для непрерывного измерения уровня жидкостей, не агрессивных к материалу корпуса PVC (поливинилхлорид) и нержавеющей стали. Благодаря открытой мембране датчики могут применяться для измерения уровня вязких субстанциях. Для измерения уровня жидкости или воды используются датчики механического (поплавковые, вибрационные, байпасные), гидростатического, электрического (кондуктивные, емкостные), магнитного, оптического принципа работы, а также уровнемеры использующие принципы эхолокации и радиолокации. Датчики функционально делятся на сигнализаторы предельного уровня и уровнемеры. Измерение уровня воды и жидкости может быть выполнено контактным и бесконтактным методом. Датчики уровня жидкости имеют следующие преимущества:
Ультразвуковые датчики уровня жидкостиВ ультразвуковых датчиках главными элементами являются электронные схемы. Они вырабатывают ультразвуковой импульс, проходящий через воздух в резервуаре и отражающийся к сенсору от границы жидкость / воздух. Время, в течение которого возвращается отраженный сигнал, служит основным критерием для измерения уровня жидкости. Могут использоваться для определения уровня воды. топлива, других жидкостей. Лазерные датчики измерения уровня жидкостиЛазерные датчики подходят не для каждой жидкости. Он должен использоваться только для непрозрачной среды, чтобы она смогла отразить лазерный луч. Основное его применение – дистанционное измерение уровня среды. Конструктивно этот датчик представляет собой лазерный дальномер, который очень точно показывает уровень жидкости. Могут использоваться для определения уровня воды. топлива, других жидкостей. Гидростатические датчики измерения уровня жидкости Гидростатический датчик – это устройство, которое помещается на дно резервуара для измерения давления воды. Области применения датчиков уровня жидкостиДатчики уровня жидкости имеют широкие возможности применения в промышленности и народном хозяйстве:
Купить датчики уровня жидкости по выгодной ценеКупить по низкой цене датчики определения уровня воды. топлива, жидкости в Ростове-на-Дону, Ростовской области, в Краснодаре и Краснодарском Крае, Ставрополе и Ставропольском Крае, Волгограде и Волгоградской области, в городах: Нальчик, Владикавказ, Грозный, Махачкала и других городах Юга России можно в нашей компании. Все покупатели могут получить бонусы и подарки! Доставка датчиков уровня по РФМы доставим датчики уровня в течении одного — двух дней в города: Ростов, Таганрог, Новочеркасск, Азов, Шахты, Волгодонск, Сальск, Краснодар, Сочи, Новороссийск, Анапа, Тихорецк, Тимашевск, Туапсе, Геленджик, Ейск, Черкесск, Нальчик, Владикавказ, Грозный, Майкоп, Армавир, Волгоград, Элиста, Астрахань, Ставрополь, Невинномысск, Минеральные Воды, Кисловодск, Пятигорск, Железноводск, Махачкала по выгодной цене. Техническая документация и гарантии на датчики уровня На все виды датчиков уровня воды, топлива, жидкости наша компания представляет полный пакет сопроводительных документов и технической документации. | ||||||
Оно прямо пропорционально её уровню. Преимущество такого датчика в том, что он может измерять уровень не только чистой, но и сточной воды. Могут использоваться для определения уровня воды. топлива, других жидкостей.
Все приборы имеют длительный срок эксплуатации и обеспечиваются заводской гарантией и сервисным обслуживанием. Инженеры нашей компании готовы предоставить самую подробную информацию о датчиках уровня и способах их установки.Виды датчиков уровня топлива.
Введение
В мире существует множество различных способов измерения уровня топлива. Многообразие датчиков – уровнемеров весьма велико, — от классических поплавковых до ультразвуковых. Они различаются по принципу действия, конструкции и типу выходного сигнала. Про принципы действия и конструкцию данных приборов можно написать не один десяток статей… Мы же сейчас поговорим о типах выходного сигнала.
Выходной сигнал датчика может быть аналоговым, частотным или цифровым. Рассмотрим их подробнее.
Аналоговый выходной сигнал
Аналоговый сигнал, пожалуй, наиболее часто используется при построении датчиков вообще, и датчики уровня топлива здесь не исключение. Подавляющее большинство штатных поплавковых датчиков уровня имеют на выходе аналоговый сигнал.
Аналоговый сигнал предполагает кодирование значений уровня значениями какой-либо физической величины, чаще всего напряжения или тока. Если говорят, что датчик имеет на выходе аналоговый сигнал от 0 до 10 вольт, то в общем случае это значит, что пустому баку соответствует напряжение 0 В, полному – 10 В, а промежуточные значения напряжения соответствуют уровню от пустого до полного. Именно простота и универсальность являются основными преимуществами аналогового выходного сигнала. Например, значение в 6 В соответствует 60% от высоты уровня топлива в баке. Все просто! Как говорится, шесть вольт, они и в Африке шесть вольт. И любой вольтметр или измеритель напряжения (если, конечно, он исправен) покажет, что сигнал равен пяти вольтам. Но на этом достоинства аналогового сигнала, пожалуй, и исчерпываются. Давайте же разберемся, почему.
Вся проблема в точности измерения, или говоря научно, в погрешности.
Погрешность в общем случае показывает, насколько отличается наше представление о каком-либо параметре от его реального значения.
Проще говоря, как сильно мы ошибаемся в оценке.
Погрешность бывает абсолютной и относительной. Абсолютная погрешность – это насколько мы ошибаемся, оценивая неточность в единицах измеряемой величины. Пусть у нас есть бак с топливом и мы считаем, что в нем 20 л. (реально там 24 л.) Абсолютная погрешность в этом случае составляет 4 л. Тоже вроде ничего сложного, только абсолютная погрешность мало что дает. Ну ошиблись мы на 4 литра, и что? Хорошо это или плохо? Если это бак в 40 литров на ВАЗ 2104 – это достаточно много, а если бак в 400 л на каком-нибудь седельном тягаче, то оценка очень даже сносная. Если же это двадцатикубовая емкость, то абсолютная погрешность в 4 литра – это вообще из области фантастики. Поэтому, как правило, оперируют относительной приведенной погрешностью. Относительная приведенная погрешность – это выраженная в процентах величина ошибки от диапазона измерения. Или, проще говоря, на сколько процентов мы ошиблись. Если рассмотреть наш пример с ошибкой в 4 литра, то для бака объемом 40 литров ошибка составляет 10%, для бака в 400 л.
— уже 1%. Проценты можно сравнивать, можно делать выбор между тем или иным средством измерения. Считается, что чем меньше относительная погрешность, тем выше точность измерения. Вот тут-то и кроется подвох! Состоит он в том, что далеко не все определяется погрешностью измерительного датчика. Нужно учесть еще ряд важных факторов, влияющих на конечную точность измерения. Попробуем с этим разобраться. Автор будет стараться не углубляться в дремучую науку под названием Метрология, а попытается объяснять все простым языком и на примерах. Из-за этого тон моего повествования, возможно, будет не совсем точен, но простят меня уважаемые метрологи из поверочных лабораторий и научных институтов.
Итак, первое, что надо усвоить – погрешность измерения складывается из погрешности всех преобразователей и измерителей, находящихся в канале измерения. Тут же у непосвященного читателя возникает вопрос: «Чему там складываться? Там же только один датчик, и все!» Нет, не все. В измерении уровня топлива присутствует минимум два измерителя.
Значение уровня топлива, т.е. миллиметры уровня измеряются датчиком. Это первое измерение. Далее измеренное значение преобразовывается в аналоговый сигнал, и это напряжение передается по проводам и потом измеряется приемником. Это второе измерение. В итоге погрешность всего измерительного тракта суммируется из погрешности измерителя уровня, измерителя напряжения, да еще к ним иногда надо приплюсовать погрешность преобразования уровня в напряжение, если она не входит в общую погрешность датчика. И если каждое измерение или преобразование имеет относительную приведенную погрешность в 1%, то общая погрешность составит в худшем случае уже 3%! Это, кстати, объясняет рекомендацию не использовать в одном измерительном канале устройства с разным значением предела основной приведенной погрешности. Не имеет смысла измерять вольтметром с пределом погрешности в 1% сигнал с датчика с пределом погрешности в 0,01%. Это то же самое, что обмерять деревянной школьной линейкой деталь, выточенную на прецизионном станке с ЧПУ, действие бессмысленное.
Как правило, в жизни точность первичного измерения, — у нас это измерение уровня топлива, — хуже, чем точность вторичного измерения, — в нашем случаи это измерение напряжения. Не имеет смысла делать датчик с точностью 0,1% и подключать его к регистратору уровня, имеющему аналоговый вход с точность в 1%. Второй очень важный момент – ошибочное толкование понятия «точность» и путание разных видов погрешности.
Все производители оборудования, работающие с аналоговыми сигналами, заявляют какие-то параметры точности. Прямо так и пишут «Точность – 0,1%». Кто-то указывает значения погрешностей, например так : «Относительная погрешность — не более 0,5%». Кто-то делает хитрее и указывает только разрядность аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) примерно так : «АЦП — 10 бит, выходное значение — 0 до 1024». Подразумевается, что можно получить значение с точностью около 0,1% (если разделить 1024 значения на 100%). Все это в общем случае только вводит в заблуждение несведущего покупателя. Давайте же попробуем понять, что такое точность и из чего она образуется.
Точность измерения есть сумма основной приведенной погрешности и дополнительной погрешности, вызванной влиянием каких-то факторов.
Про основную приведенную погрешность мы уже немного говорили, поэтому повторно давать ее определение не будем. Она получается из арифметической суммы целого ряда частных погрешностей: погрешности измерения, погрешности дискретизации преобразования, погрешности промежуточных пересчетов, погрешности от нелинейности, от гистерезиса, погрешности калибровки, погрешности временной нестабильности из-за старения элементов и т.д. Понятно, что во всех этих «наворотах» простому потребителю разбираться не имеет смысла, но понимать, что они есть – необходимо. Взять пример с указанием каким-то производителем разрядности АЦП. Это всего лишь указание погрешности дискретизации преобразования. Т.е. АЦП в 10 бит вносит в сумму к основной приведенной погрешности около 0,1%. Но этот же измеритель может иметь нелинейность в 2% или погрешность измерителя, вызванную разбросом параметров радиоэлементов, в 1,5%.
И его конечная относительная погрешность будет ну никак не 0,1%! На выходе у такого датчика будет действительно 1024 различных значения, только все они будут отличаться от реального на несколько процентов. Еще одна составляющая основной приведенной погрешности, о которой надо знать – это точность калибровки или преобразования. Если взять довольно точный датчик уровня топлива, для которого прочие составляющие основной приведенной погрешности составляют, к примеру, не более 0,25%, а потом произвести тарировку такого датчика жестяным ведром, купленным в хозяйственном магазине – то какая будет конечная точность измерения объема топлива? Это даже невозможно определить, т.к. на жестяном ведре не проставлен предел основной приведенной погрешности, и оценить его вклад в конечные показания объема вообще нереально. Это же, кстати, относится и к тарировке по двум точкам. Тарировка по двум точкам вообще годится для баков с формой идеального параллелепипеда, коих в природе не бывает. Чем больше отклонения формы от идеальной, тем выше погрешность.
Дополнительная погрешность – это погрешность, вызванная воздействием чего-то извне на измеритель или датчик. Как правило, рассматривают только влияние температуры, т.к. остальные факторы, например, солнечный ветер, влияют ничтожно мало.
Ряд производителей указывают дополнительную погрешность в процентах на каждые 10 градусов. Это означает, что для того, чтобы понять, какая конечная точность будет у измерителя или у датчика при определенной температуре эксплуатации, то надо вычислить дополнительную погрешность и сложить ее с основной. Например, указано, что дополнительная погрешность составляет 0,05% на каждые 10°С. Изменение температуры считается от нормальной, как правило, равной 25 °С. Тогда при температуре окружающей среды -25 °С изменение температуры составит 50 °С, что внесет в точность дополнительно 0,25% ошибки. И если основная погрешность при этом равняется 0,5%, то общая погрешность (или искомая точность) будет 0,75%.
Ряд производителей (например, Омникомм), дабы не утруждать пользователя такой арифметикой, сразу указывают основную приведенную погрешность во всем диапазоне температуры эксплуатации.
Т.е. к основной погрешности прибавляют дополнительную, вызванную изменением температуры. И если указано, что погрешность составляет не более 1% во всем диапазоне температур, то значит, при любой температуре суммарная погрешность будет не более этого процента. Хотя, например, при нормальной температуре в 25 °С основная приведенная погрешность такого датчика, без влияния дополнительной, может быть 0,5% или 0,25% или еще меньше. Просто указано сразу наибольшее значение суммы основной и дополнительной погрешностей.
Ряд производителей вообще обходят стороной значения дополнительных погрешностей и их не указывают. То ли считая, что их просто нет (хотя мать-природу с ее законами отменить пока никто не в силах), то ли предоставляя потребителю самому определить в полевых условиях, как же влияет температура на измеритель или датчик. Ну да оставим это на их совести.
Третье, что надо знать – это несоответствие входного диапазона измерителя и выходного диапазона датчика. Это несоответствие также очень сильно влияет на то, какой точности мы в итоге получаем результаты измерения.
Надо понимать, что значение основной приведенной погрешности указывается для всего диапазона измерения (собственно, термин «приведенная» это и означает). Если взять очень точную метрологическую стальную линейку длиной в один метр и начать измерять ею размеры зубчатых колесиков из наручных часов, то понятно, что ничего путного мы не добьемся. На линейке есть только миллиметровые риски, а надо измерять микроны. И дело не в том, что линейка неточная, а в том, что не тем мы начали мерить… Если мы возьмем датчик уровня топлива с выходным сигналом от 0 до 10 В и начнем измерять его значение вольтметром, имеющим предел основной приведенной погрешности 0,1%, но рассчитанным на диапазон от 0 до 100В, то значения от 0 до 10В мы сможем мерить с точностью в 10 раз хуже, т.е. уже 1%. Поэтому при сопряжении разных устройств надо учитывать их входные и выходные диапазоны. Если взять навигатор с аналоговым входом, рассчитанный на измерения значения напряжения от 0 до 30 В и имеющий неплохой предел основной приведенной погрешности в 0,5%, и присоединить к нему датчик с выходным сигналом от 0 до 5 В, то конечная точность (как и дискретность) будет уже в 6 раз хуже, т.
е. не менее 3%. А если обрезать такой датчик уровня, сузив его выходной сигнал например до 4-х вольт от начальных пяти, то погрешность будет еще выше. Плюс к ней надо еще добавить собственную основную приведенную погрешность датчика (например 1%), плюс дополнительную погрешность из-за изменения температуры (если она указана производителем), да еще учесть погрешность тарировки, — допустим, по двум точкам…. Набегает немало. Выводы пусть для себя каждый делает сам. Кого-то это устроит, кого-то нет.
Резюмируем. Если есть желание использовать датчик с аналоговым выходным сигналом, надо учитывать:
- предел основной приведенной погрешности как датчика, так и того, к чему датчик подключают. Если явно основная приведенная погрешность не указана, то надо попытаться понять, что же указано. Как уже говорилось, часто за основную погрешность выдают погрешность дискретизации;
- погрешность тарировки или иных преобразований;
- значение дополнительной погрешности от температуры, опять же, датчика и измерителя;
- несоответствие выходного и входного диапазонов.
И насколько эти диапазоны сужаются при обрезке датчиков.
И насколько эти диапазоны сужаются при обрезке датчиков.Только совокупность всех этих факторов позволит дать ответ, что же за ошибка получится при измерении.
Еще одним минусом аналогового выходного сигнала является низкая помехозащищенность. Конечно, современные решения в области создания электронных компонентов, хорошая проработанность российских и международных стандартов по элекромагнитной совместимости (ЭМС) позволяют сделать решения, практически не подверженные влиянию электромагнитных помех. Но не все производители, стремясь понизить стоимость изделия, занимаются подобными вопросами. А в результате ко всем составляющим точности измерения добавляются еще и вызванные влиянием помех. Измерить и оценить их удается только в процессе эксплуатации, т.к. в большинстве случаев никаких характеристик производители не приводят, и, к сожалению, их влияние порой на порядок более сильно искажает результат измерения, чем все вышеописанные факторы.
В итоге низкая точность, неминуемо набегающая при работе с аналоговым сигналом, если честно учитывать все ее составляющие, и низкая помехозащищенность подтолкнули инженеров к поискам другого пути передачи измеренного значения.
И появились частотные и цифровые способы передачи выходного сигнала.
Частотный выходной сигнал
В случае с частотным выходным сигналом, или сигналом с частотной модуляцией, выходное значение кодируется частотой импульсов в линии связи. Погрешность датчика все равно остается, но, справедливости ради надо сказать, что она присутствует во всех способах передачи выходного сигнала. Недостатком такого способа является его медленность. Если мы хотим точно передать выходной сигнал, то требуется увеличить частоту (а это сопряжено с повышенными требованиями к источнику), или увеличить время передачи (что приводит к запаздыванию в системе). Опять же, в ряде случаев это приемлемо, а в ряде – нет. Плюс в канале передачи данных присутствует погрешность, вызванная необходимостью преобразования начального значения (в нашем случаи значения уровня топлива), в частоту. Эти недостатки не позволили частотному способу передачи выходного сигнала стать стандартом и получить широкое распространение.
Последнего из недостатков этого способа лишен цифровой способ передачи значения выходного сигнала.Частотный выходной сигнал – это нечто промежуточное между передачей цифровым способом и аналоговым сигналом. Выходное значение кодируется частотой импульсов в линии связи. Основное достоинство такого способа – по-прежнему сохраняющаяся универсальность выходного сигнала, но отсутствие погрешности измерителя.
Цифровой выходной сигнал
Реализовать цифровой выход датчиков стало возможно после развития микропроцессорной техники. В большинстве современных датчиков есть микропроцессор, пересчитывающий, линеаризирующий и выравнивающий первичные измерения. Микропроцессор позволил снизить основную относительную и дополнительные погрешности самого датчика. И, естественно в микропроцессоре идет цифровая обработка значений. Какой смысл потом преобразовывать это значение обратно в аналоговый сигнал, передавать по проводу и на приемнике опять оцифровывать? Неминуема потеря точности и помехозащищенности.
На это идут только ради обеспечения совместимости различных приемных устройств и датчиков. Как уже говорилось, аналоговый сигнал универсален…
Но если согласовать выход датчика и вход приемника данных на уровне протокола и интерфейса, то можно передавать результаты измерения непосредственно в цифровом виде, не теряя точности и обеспечивая должный уровень помехозащищенности.
В этом основной плюс цифровых выходов: в канале измерения остается только один источник погрешности – первичный измеритель. Для него по-прежнему необходимо учитывать основную приведенную и дополнительную погрешности, но не надо заботиться о согласовании входного и выходного диапазонов, нет погрешности вторичного измерения, нет влияния помех. И поэтому цифровые выходы получают все большее развитие и популярность.
Заключение
Мы рассмотрели варианты интерфейсов датчиков. Все они имеют плюсы и минусы. Какой использовать Вам – решайте сами. Автор лишь надеется, что эта статья дала вам информацию и Вы сможете сделать правильный выбор.
Датчик предельного уровня воды в баке или скважине
Содержание
- Этапы установки
- Как сделать датчик уровня своими руками? (видео)
- Какое назначение датчиков уровня воды?
- Виды и отличия
- Принцип работы и устройство датчиков
Необходимость контроля уровня жидкости, а в нашем случае воды, является достаточно востребованной в сельском хозяйстве или же в промышленности. Бытовое применение таких датчиков тоже встречается достаточно часто.
Схематический принцип работы поплавковых датчиков уровня воды
Именно поэтому к выбору датчика уровня воды необходимо подходить достаточно ответственно, так как любая ошибка в его подборе или установке может привести к серьезным денежным и временным потерям.
1 Этапы установки
Последовательность установки датчика уровня воды такова:
- Необходимо при возможности (зависит от области применения устройства) понизить давление до 55 мм ниже уровня сигнализации. Затем необходимо сбросить давление бака до атмосферного.
- Закрепите датчик на внутренней или внешней поверхности бака (зависит от вида устройства измерения уровня жидкости).
- Включите устройство и наблюдайте за показателями. Если короткого замыкания не видится и прибор работает исправно, проверьте работоспособность системы при понижении уровня воды в баке. Сделать это необходимо до запуска бака в работу.
Затем необходимо сбросить давление бака до атмосферного.к меню ↑
1.1 Как сделать датчик уровня своими руками? (видео)
к меню ↑
2 Какое назначение датчиков уровня воды?
Назначения рассматриваемой системы измерения уровня воды весьма разнообразны. Существуют датчики для измерения уровня воды в скважине, а есть — и для измерения уровня воды в баке (или в любой другой емкости).
Кроме того, датчики уровня воды способны измерять и уровень других жидкостей, даже агрессивных (яды, кислоты и прочее). Наиболее распространенными можно назвать следующие датчики:
- Поплавковые сигнализаторы;
- Бесконтактные датчики уровня воды;
- Контактные датчики.
Все они различаются не только по механизму работы, но и по назначению.
к меню ↑
2.1 Виды и отличия
Поплавковые сигнализаторы являются «универсалом» прецизионных устройств, которые могут использоваться в подавляющем большинстве случаев. Кроме того, они отличаются сверхточным и адекватным измерением количества (уровня) воды в баке, скважине или каких-либо других резервуарах.
Бесконтактные датчики хороши своей прочностью и надежностью даже при работе в приближенных к экстремальным условиях. Так, например, они применяются в измерении уровня сыпучих веществ, жидкостей с варьирующимся уровнем вязкости или же токсичности.
Погружные датчики уровня воды для различной глубины
И хотя их используют чаще всего на промышленных предприятиях, применение их в измерении уровня жидкости в баке или скважине тоже актуально (хотя встречается крайне редко).
Контактные виды применяются в условиях измеряемой жидкости или же так называемым технологическим веществом. Такие датчики либо просто погружаются в жидкость, либо крепятся на корпусе емкости (например, скважины) на заданной высоте.
Существует еще и датчик предельного уровня, применение которого оправданно лишь в условиях повышенной взрывоопасности и повышенной вероятности аварийного состояния резервуара. Его использование в бытовых условиях не представляется целесообразным и рациональным.
к меню ↑
2.2 Принцип работы и устройство датчиков
Начнем с уровневых сигнализаторов. Они состоят из подвижного магнита, что приводится в движение благодаря специальному поплавку, и чувствительных к магниту герконовых контактов. При приближении магнита к такому контакту геркон срабатывает.
Как только жидкость достигает уровня датчика, специальный поплавок поднимается вместе с уровнем этой жидкости и тут либо замыкает, либо размыкает контакты геркона. При снижении же уровня жидкости поплавок пойдет вниз и вернет контакты в изначальное положение.
Бесконтактные виды разделяются на ультразвуковые и емкостные датчики соответственно. Первые работают благодаря анализу уровня жидкости ультразвуком.
Поплавковые датчики уровня воды различной конструкции
Из-за надежности и точности анализа их достаточно часто применяют при бурении скважины. Диапазон для реагирования датчиков варьируется от 100 мм до 6 метров.
Емкостный вариант реагирует на приближение и присутствие анализируемых объектов. Его применение наиболее актуально для анализа уровня воды в баке или артезианской скважине. Срабатывание устройства возможно на расстоянии до 25 миллиметров.
Контактные датчики подразделяются на следующие виды:
- Оптические;
- Пьезоэлектрические вилочные;
- Радиолокационные и радарные;
- Гидростатические;
- Волоконно-оптические.
Оптический вид использует инфракрасный диапазон для анализа жидкости. Их преимуществом можно назвать то, что они не имеют подвижных частей вовсе, а значит — длительны в эксплуатации и не требуют частой замены.
Состоит оптический датчик из корпуса и полусферы, в которой имеется инфракрасный светодиод и триггерный фототранзистор. Их применение оправданно на баке, тогда как для скважины и подобных резервуаров они не подходят. На данном устройстве стоит защита стандарта «IP67».
Кондуметрический датчик уровня воды
Пьезоэлектрические вилочные датчики обладают определенной резонансной частотой. Как только вода попадает на полость вилки в данном устройстве, то частота резонанса изменяется, и это фиксируются интегрированные анализаторы входящих сигналов.
Как результат — устройство меняет свое состояние на выходе. Отличный вариант для артезианской скважины. Работа данного устройства возможна при температурах до +250 градусов.
Радиолокационные и радарные виды работают благодаря анализу прохождения электромагнитной волны. Вся система функционирует на строгом контроле времени прохождения сигнала, и затем система сама анализирует во внутренней электронной схеме результат.
Такой вид датчиков применяется при работе в скважине, особенно в тех случаях, когда важна предельная точность.
Данное устройство может выдерживать температуру до 100 градусов и давление до десяти бар.
Гидростатический вариант отлично подходит для измерения уровня воды на большой глубине (до 250 метров). Механизм работает благодаря разнице между атмосферным давлением и давлением компенсационным.
Анализ показателей давления достигается благодаря установленной в устройстве капиллярной трубке. Применяется такой вид датчиков при работе в глубокой скважине. Впрочем, не только скважины находятся в области применения данного вида датчиков, но и канализационные системы, и глубокие колодцы.
Поплавковые датчики уровня воды (часто применяются для погружных насосов)
Волоконно-оптический вид является наиболее дорогим и современным. Весь механизм работает на принципе измерения разницы коэффициентов преломления между воздушными массами и водой.
Главная страница » Скважины
Датчик уровня — ротационный (флажковый), вибровилка, акустический
Датчики уровня представляют собой устройства, способные контролировать уровень того или иного вещества в различных резервуарах или емкостях.
При этом, они могут быть предельного уровня (вибровилка, ротационный датчик) или непрерывного уровня (ультразвуковой датчик, радарный и д.р.) В данном разделе Вы найдете датчик уровня для любого вещества, с необходимыми техническими характеристиками, которые представлены в каталоге:
| Датчики уровня Vega (Германия) | Датчики уровня INNOlevel |
| Датчики уровня UWT (Германия) | Датчики уровня Camlogic (Италия) |
На датчики уровня в технологическом процессе возлагается большая ответственность, так как от их точного срабатывания зависит правильное протекание всей технологии производства. Рассмотрим некоторые датчики уровня, их особенности и варианты применения. Как уже было сказано, существует два основных вида датчиков уровня: предельные выключатели (верхний, нижний уровень) и непрерывного измерения.
Рассмотрим первый тип. При достижении предельного уровня, такой датчик способен подать выходной дискретный сигнал. Как правило это реле или транзисторный выход. Существуют различные виды таких датчиков. Например, бывает датчик уровня зерна-муки-сыпучих материалов-жидкости, включая датчик уровня нефти, масла, воды и других жидкостей. Большой популярностью пользуется ротационный (флажковый) датчик уровня сыпучих веществ марки INNOlevel. В процессе работы электродвигатель такого датчика воздействует на специальную лопасть, которая совершает круговое вращение. При достижении контролируемым материалом уровня, на котором происходит вращение лопасти, двигатель останавливается. При этом момент переключения контактов, свидетельствует о достижении материалом заданного уровня. Датчики для измерения уровня марки INNOLevel широко применяются и помогают определить верхний уровень и нижний уровень, а также промежуточные уровни в емкостях, в которых хранятся или транспортируются сыпучие вещества, такие как: зерно, крупа и мука, отруби, комбикорма, хлопья, древесные сыпучие материалы или мел, песок, цемент, известь, минеральные удобрения, строительные смеси и так далее.
Другим типом предельных выключателей является вибрационный датчик уровня (вибровилка). При работе датчика пьезоэлектрический элемент создаёт колебания (вибрации), которые второй элемент улавливает и генерирует в электрический сигнал. Контакт вибрирующих вилок с веществом приводит к изменению частоты колебаний (вибрации), она затухает и формируется выходной дискретный сигнал. Такой датчик используется для определения уровня различных жидких и пастообразных продуктов.
Это такие вещества, как молоко, масло, вода, шоколад, сиропы, солевые растворы, бетонные растворы и растворы солей и кислот, сточные воды и так далее. То есть оба эти вида датчиков широко используются в промышленных областях, на производстве, в сельском хозяйстве, в строительстве. При этом есть множество вариантов крепления этих датчиков, длины рабочей части, материала рабочего элемента, типов выходного сигнала и т.д.
Стоит также отметить, что датчики, контролирующие уровень сыпучих веществ и жидкости делятся на такие виды, как ёмкостные, мембранные и поплавковые, принцип работы которых очень похож.
Такие приборы разрабатывает и производит компания итальянская компания Camlogic, датчики которой часто используются для автоматизации производственного цикла в разнообразных сферах промышленности. Такие приборы отличаются высоким качеством и надёжностью. Так, например, мембранные датчики Camlogic применяются для определения уровня сыпучих материалов. В таких устройствах мембрана под тяжестью веса сыпучего материала действует на переключатель, включающий или отключающий загрузку материала. Когда сыпучий материал будет убывать, мембрана разгрузится, а контакт переключится обратно.
Следующей группой являются датчики постоянного измерения уровня. Например акустический датчик непрерывного измерения уровня сыпучих и жидких продуктов UWT также весьма полезен на производстве. Этот прибор излучает звуковые волны, которые при отражаются от измеряемого продукта и эти отраженный волны улавливает сенсор и конвертирует их в сигнал.
Таким образом, сегодня датчики уровня любого вида имеют большое значение и успешно используются во многих областях.
Благодаря таким приборам любой производственный процесс протекает более эффективно.
Также на нашем сайте Вы сможете найти частотный преобразователь для асинхронного двигателя, мотор-редуктор, элементы пневматики и гидравлики, и другие компоненты для автоматизации производственного процесса.
Выбираем датчики уровня воды в резервуара и емкостях: виды, принцип действия
Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.
Различные виды датчиков уровня
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).
Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.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.
Выбор методики
Одним из простейших и наиболее надежных способов определения степени наполнения резервуара является его взвешивание. Это единственный метод, который дает истинное значение массы независимо от того, известны ли внутренние размеры резервуара. Степень наполнения резервуара можно определить при помощи тензодатчиков, помещенных под его опорой, вычитая собственный вес.
Этот метод пригоден для любого типа содержимого и при отсутствии помех со стороны трубопроводов или других соединений способен обеспечить высокую точность измерений. Имеются практические ограничения по общим габаритным размерам, но упускать из виду это очевидное решение нельзя.
Если его использование окажется нецелесообразным, придется прибегнуть к другим, значительно более сложным решениям, применимость которых зависит от сочетания различных требований.
Наиболее общим критерием при выборе методики измерения уровня является содержимое резервуара. В пределах данного обсуждения мы определяем жидкости как субстанцию, которая устанавливается на едином уровне и обладает способностью течь по трубам. Твердофазное вещество может обладать такой же степенью текучести, но не обязательно образует однородную поверхность, а также не стекает по стенкам сосуда. Поведение жидкостей, обладающих значительной вязкостью или имеющих высокое содержание твердых частиц, характерно скорее для сыпучих веществ.
Ниже приводится краткая характеристика методов измерения уровня. Сравните их с учетом предполагаемых областей применения, указанных на врезке. Примите во внимание то обстоятельство, что непрерывные методы можно использовать для выполнения функций, определяемых дискретным положением уровня, а совокупность точечных измерений уровня можно рассматривать как непрерывные данные, что может оказаться полезным несмотря на их некоторую приблизительность. Как перечень областей применения, так и обзор методик не являются исчерпывающими. Для каждой прикладной задачи существуют методы, которые не упомянуты, а для каждого общего случая возможны обоснованные исключения.
youtube.com/embed/FVpbZ3kJwZk?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>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.
Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом
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.
2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.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.
Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня
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.
Рисунок 4. Измерение уровня жидкости кондуктометрическими датчиками
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).
Рис. 5. Емкостной датчик уровня
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.
Измерение уровня радарным датчиком
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.
Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком
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.
Основные неисправности
Исходя из вышеcказанного, можно легко представить себе процесс возникновения неполадок: из-за того, что устройство работает в условиях химически агрессивной среды, отдельные его элементы истираются или покрываются слоем ржавчины. Так обычно и происходит. Вот с чем может столкнуться владелец авто:
- Показания датчика постоянно «скачут». Очевидно, контактные дорожки, находящиеся на плате, стерлись вследствие постоянного движения бегунка;
- Стрелка прибора периодически показывает ноль, хотя бак полный. Наиболее частая причина кроется в том, что ограничитель хода поплавка был размещен неправильно. А если стрелка часто указывает ну нулевое значение и в довесок дергается, нужно проверить токосъемник – часто он касается резистора слишком слабо. Имеет смысл также проверить обмотку резистора;
- Перестала работать лампочка, предупреждающее о низком уровне горючего материала. В этом случае стоит заменить резистор;
- После зажигания и начала работы двигателя стрелка уровня топлива не двигается. Стоит проверить соединительные провода (возможно, окислились наконечники), предохранители.
В этом случае стоит заменить резистор;Большая часть проблем, связанных с потенциометрическими датчиками, кроется в быстром износе дорожек, реже изнашивается проводка. Показания приборов в этом случае или далеки от реальных (разумеется в меньшую сторону – при полном баке прибор «скажет» вам об отсутствии топлива), или не выводятся на мониторинговую систему вовсе – пришли в негодность провода.
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.
Вывод
ДУТ – не совсем обязательный, если так подумать, элемент автомобиля. Однако водители так привыкли к датчикам уровня топлива, что пользование транспортом без них становится некомфортным. При этом само устройство не отличается высокой надежностью. Для него характерно множество «болячек», часть которых переносится и на мониторинговые системы. При желании замену и регулировку датчика можно провести самому.
Мы все же советуем поручить работу мастерам на СТО – и быстрее, и шанса что-то повредить нет. При покупке нового устройства настоятельно рекомендуем обратить внимание или на оригинал, или на аналог из Германии. Как показывает практика, в подавляющем большинстве случаев оригинальные автомобильные датчики на голову выше аналогов даже из среднего ценового сегмента, а сравниться с ними может разве что продукция ]Bosch[/anchor] и еще нескольких японских фирм.
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.
Схема управления водозабоным насосом
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.
7 основных типов методов измерения уровня – чем они отличаются?
1. Оптические сигнализаторы уровня
Плюсы — Компактность, отсутствие движущихся частей, способность работать при высоком давлении и температуре, может обнаруживать небольшое количество жидкости некоторые густые вещества могут привести к образованию налета на призме.
Приложения – приложения для измерения уровня в резервуарах и обнаружения утечек
Существует ряд технических терминов, используемых для описания этого типа технологии измерения уровня. Оптическая призма, электрооптическая, одноточечная оптическая, оптический переключатель уровня… список можно продолжить. Для этой цели мы будем использовать термин «оптический переключатель уровня». Переключатель работает очень просто. Внутри корпуса датчика находится светодиод и фототранзистор. Когда наконечник датчика находится в воздухе, инфракрасный свет внутри наконечника датчика отражается обратно к детектору. Находясь в жидкости, инфракрасная жидкость преломляется от наконечника датчика, в результате чего меньше энергии достигает детектора. Будучи полупроводниковыми устройствами, эти компактные переключатели идеально подходят для широкого круга приложений измерения уровня, особенно когда важна надежность. Оптические датчики уровня жидкости подходят для обнаружения высокого, низкого или среднего уровня практически в любом резервуаре, большом или маленьком.
Они также подходят для обнаружения утечек, предотвращая дорогостоящий ущерб. Отраженный свет, например, в небольшом отражающем резервуаре, зеркальных резервуарах, пузырьках, молоке или жидкости для покрытия, часто может вызывать проблемы с задержкой показаний.
Плюсы – Твердотельный, может быть неинвазивным, компактным, точным
Минусы – Может потребоваться калибровка, может использоваться только для определенных жидкостей водоподготовка, энергетика и пивоваренная промышленность.
Емкостные датчики уровня работают таким образом, что технологические жидкости имеют диэлектрическую проницаемость, значительно отличающуюся от воздуха. Они измеряют изменение емкости между двумя пластинами, вызванное изменением уровня. Доступны две версии: одна для жидкостей с высокой диэлектрической проницаемостью и одна с низкой диэлектрической проницаемостью.
Емкостные датчики уровня работают с целым рядом твердых, жидких и смешанных материалов.
Они также доступны в контактной и бесконтактной конфигурациях, что означает, что некоторые из них могут быть прикреплены снаружи контейнера/резервуара. При выборе устройства важно знать, что не каждый датчик емкости работает с каждым типом материала или резервуара. Кроме того, датчик необходимо откалибровать на конкретный материал, чтобы избежать различных диэлектрических постоянных и различий в конструкции резервуара. Поскольку этот тип технологии основан на контакте, на надежность этих датчиков может сильно влиять жидкость, прилипающая к зонду.
Плюсы — Отсутствие движущихся частей, компактность, надежность, не зависит от свойств среды
Минусы — дороговизна, инвазивность, на производительность могут влиять различные элементы окружающей среды
Приложения — Бесконтактные приложения с вязкие и сыпучие вещества. Используется в системах, требующих удаленного мониторинга
Ультразвуковые датчики измеряют уровни путем расчета продолжительности и силы высокочастотных звуковых волн, которые отражаются от поверхности жидкости и возвращаются к датчику – время зависит от расстояния между датчиками и жидкость. Время, в течение которого датчик реагирует, зависит от различных элементов атмосферы над средой, таких как турбулентность, пена, температура и т. д. Вот почему монтажное положение этих устройств имеет решающее значение.
Плюсы – очень точный, не требует калибровки, несколько вариантов вывода
Минусы – дороговизна, может зависеть от окружающей среды, ограниченный диапазон обнаружения
Применение – Влажные, парообразные и пыльные среды. Они также используются в системах с переменными температурами
В принципе, радар работает аналогично ультразвуку, но импульсы распространяются со скоростью света и снова; надежность и воспроизводимость могут быть затронуты, но на этот раз из-за диэлектрической проницаемости жидкости. Однако радар может предоставить очень точную информацию об уровне, а также компенсировать стационарные конструкции внутри контейнера. Недостатком может быть то, что первоначальная стоимость датчика относительно высока, но некоторые производители делают эту технологию более доступной для более широкого рынка.
Эти датчики являются одними из немногих технологий, которые хорошо работают с пеной и липкими веществами.
Наши растворы для определения уровня
Просмотреть полный диапазон исключительных решений для определения уровня от SST Sensing
Посмотреть полный диапазон здесь
5. Вибрирующий или настройка вилка
Pros — Компактный, экономичный
. Минусы – инвазивные, количество применений ограничено
Применение – контроль уровня жидкостей, порошков и мелкозернистых твердых частиц в горнодобывающей, химической и пищевой промышленности и производстве напитков.
Технология вибрационного датчика идеально подходит для контроля уровня твердых и жидких веществ, включая липкие материалы и пену, а также порошкообразные и мелкозернистые твердые вещества. Однако типы приложений, которые могут использовать камертоны, ограничены приложениями типа переполнения или работы всухую, и они не обеспечивают непрерывное измерение процесса.
Однако может использоваться в сочетании с системами непрерывного контроля уровня, выступая в качестве сигнальных точек при переполнении и утечках.
Плюсы – Отсутствие движущихся частей, простота использования, низкая стоимость
Минусы – Инвазивные, жидкости должны быть проводящими, эрозия зонда
Применение – Измерение уровня котловой воды, мониторинг реагентов, высококоррозионные жидкости
Кондуктивные датчики используются для определения предельного уровня проводящих жидкостей, таких как воды и сильно агрессивных жидкостей. Проще говоря, два металлических щупа разной длины (один длинный, другой короткий) вставляются в резервуар. Длинный щуп передает низкое напряжение, второй, более короткий щуп обрезан, так что наконечник находится в точке переключения. Когда зонды находятся в жидкости, ток протекает через оба зонда, активируя переключатель. Одним из преимуществ этих устройств является то, что они безопасны из-за низкого напряжения и тока.
Они также просты в использовании и установке, но необходимо проводить регулярные проверки обслуживания, чтобы убедиться, что на зонде нет отложений, иначе он не будет работать должным образом.
7. Поплавковый выключатель
Плюсы : Без питания, прямая индикация, относительно недорогой, различные выходы идет на контакт.
Применения : Применения на уровне резервуаров, где используются вода, масло, гидравлические жидкости и химикаты.
Поплавковые выключатели являются одной из наиболее экономичных, но также и хорошо зарекомендовавших себя технологий измерения уровня воды. Поплавковый переключатель включает в себя магнит внутри поплавка и магнитный геркон, заключенный в безопасный корпус. Поплавок перемещается вместе с изменением жидкости и вызывает открытие или закрытие геркона в зависимости от того, находится ли он в воздухе или в жидкости. Несмотря на простоту конструкции, эта технология обеспечивает долгосрочную надежность по привлекательной цене.
В зависимости от того, какой способ монтажа выберет пользователь, в значительной степени зависит от конструкции и конструкции резервуара или контейнера, в котором будет располагаться переключатель. Как правило, поставщики предлагают ряд вариантов монтажа, наиболее распространенными из которых являются горизонтальный/боковой монтаж и вертикальный монтаж.
Follow @SSTSensingLtd
Что такое датчик уровня? | Типы датчиков уровня
Когда вы садитесь в машину, чтобы покататься, вы часто смотрите на свой датчик уровня топлива, который является типом датчика уровня. Отрасли используют несколько различных типов датчиков уровня для обнаружения своих продуктов.
В этой статье мы поговорим о различных типах датчиков уровня, используемых в промышленности, в очень простом формате. Так что же такое датчик уровня?
Классификация датчиков уровня
Датчики уровня можно разделить на две категории;
– Измерение предельного уровня
– Непрерывное измерение уровня
Измерение предельного уровня показывает, когда продукт находится в определенной точке, а непрерывное измерение уровня указывает на непрерывный уровень продукта, когда он поднимается и опускается.
Датчики для индикации предельного уровня:
– Емкостные
– Оптические
– Электропроводности
– Вибрационные (Камертон)
– Поплавковые
– Датчики для непрерывного измерения уровня: 0 0 0 0 0 9
— Радар (СВЧ)
Мы поговорим о том, как они работают и какие приложения лучше всего подходят для их технологии, а также об их ограничениях в определенных приложениях.
Датчики измерения предельного уровня
Сначала поговорим о датчиках индикации предельного уровня. Начиная с емкостных датчиков уровня.
1. Емкостной датчик уровня
Сначала поговорим о датчиках индикации предельного уровня. Начиная с емкостных датчиков уровня.
Емкостной датчик уровня представляет собой бесконтактный датчик, излучающий электрическое поле и определяющий уровень по влиянию на его электрическое поле. Вот эти датчики:
— Маленький
— Менее дорогой, чем другие датчики
– Инвазивный по отношению к продукту
– Точный
– Не имеют движущихся частей
Однако они должны быть откалиброваны и обнаруживают только определенные жидкости.
Емкостные датчики могут использоваться в резервуарах для хранения жидкости. Сооружение по очистке воды с резервуарами для хранения было бы идеальным применением для емкостного датчика.
2. Оптический датчик уровня
Следующим точечным датчиком уровня, о котором мы поговорим, является оптический датчик уровня.
Оптические датчики работают путем преобразования световых лучей в электрические сигналы, которые измеряют физическое количество света, а затем преобразуют его в измерение.
– Эти датчики не имеют движущихся частей
– На них не влияет высокое давление или температура
– Они небольшого размера
– Их можно использовать в жидкостях
Однако, если линза покрывается или загрязняется они потребуют очистки.
Их можно использовать в качестве индикаторов низкого уровня для предотвращения работы всухую при использовании масла, охлаждающей жидкости или гидравлики.
3. Датчик уровня проводимости (сопротивления)
Еще один вид точечного датчика уровня — датчик проводимости или сопротивления.
Датчик проводимости или сопротивления использует зонд для считывания проводимости. Зонд имеет пару электродов и подает на них переменный ток.
Когда жидкость покрывает датчик, его электроды образуют часть электрической цепи, вызывая протекание тока, сигнализирующего о высоком или низком уровне.
Преимущества использования датчика уровня проводимости:
– Нет движущихся частей
– Низкая стоимость
– Довольно проста в использовании
Недостатки:
– Инвазивность (т. проводящие жидкости
– Зонд со временем изнашивается
Эти датчики следует использовать для сигнализации высокого или низкого уровня.
4. Вибрационный (камертонный) датчик уровня
Вибрационный или камертонный датчик уровня — еще один тип точечного датчика уровня.
В них используется вилкообразный чувствительный элемент с двумя зубцами. Вилка вибрирует на своей естественной резонансной частоте. При изменении уровня частота вилки будет меняться в зависимости от уровня.
Эти датчики:
– Экономичные и компактные
– Инвазивны по отношению к продукту, т.е. они должны касаться материала, чтобы определить уровень
– Простота установки
– Практически не требуют обслуживания на материале, который они могут чувствовать. Горнодобывающая промышленность, производство продуктов питания и напитков, а также химическая промышленность используют эти датчики для своих целей.
5. Поплавковый выключатель
Последний датчик предельного уровня, о котором мы поговорим, это поплавковый выключатель.
Поплавковые выключатели используют поплавок, устройство, которое будет подниматься или опускаться при нанесении или удалении продукта, которое будет открывать или закрывать цепь, когда уровень поднимается или опускается, перемещая поплавок.
Преимущества поплавкового выключателя:
– Устройство без питания
– Обеспечивают прямую индикацию
– Недорогие
Недостатками являются:
– они вредны для продукта
– имеют движущиеся части
– могут быть больших размеров
Поплавковые выключатели только показывают высокий или низкий уровень, они не могут измерять переменный уровень.
Поплавковые выключатели широко используются в резервуарах для хранения жидкости для индикации высокого или низкого уровня.
Датчики непрерывного измерения уровня
Теперь поговорим о датчиках непрерывного измерения уровня. Начнем с ультразвуковых датчиков.
1. Ультразвуковой датчик уровня
Ультразвуковые датчики уровня излучают и принимают ультразвуковые волны. Время, которое требуется волнам, чтобы отразиться назад, — это то, как измеряется расстояние.
Преимущество использования этого типа датчика заключается в том, что:
– Эти датчики не имеют движущихся частей
– Они компактны
– Они надежны
– Неинвазивные (бесконтактные)
– свойства материала, который они ощущают
– Самоочистка из-за вибрации, которую они испускают
Недостатком использования этого типа датчика является то, что:
– Они могут быть дорогими
– В некоторых ситуациях окружающая среда может оказывать на них негативное влияние
Примером применения является резервуар для горячего асфальта на заводе по производству гонта.
Ультразвуковой датчик размещается в верхней части бака вдали от горячего асфальта и используется для определения уровня, чтобы отправить запрос на заполнение бака.
2. Радарный датчик уровня
Радар или микроволновая печь также являются датчиками непрерывного уровня.
Эти датчики передают микроволны с помощью антенны на датчике радара. Определяемый продукт отражает эти микроволны обратно к антенне, и время от излучения до приема сигнала пропорционально уровню продукта.
Преимущества радарных датчиков:
– На них не влияет температура, давление или пыль
– Они также могут измерять жидкости, пасты, порошки и твердые вещества
– Они очень точны и не требуют калибровки
– Они неинвазивны, поскольку им не нужно касаться измеряемого продукта К недостаткам радарных датчиков относятся:
– Они дорогие
– У них ограниченная дальность обнаружения
Если мы вернемся к примеру с нашим заводом по производству гонта, то радарный уровнемер может быть идеальным решением.
Как и ультразвуковой датчик, радарные датчики идеально подходят для резервуаров для хранения горячих жидкостей.
Резюме
Давайте подведем итоги и повторим то, о чем мы говорили сегодня.
Мы рассказали о семи различных типах реле уровня и их применении.
Некоторые приложения датчиков уровня могут перекрываться, и при выборе датчика важно определить продукт, который вы измеряете, и тип обратной связи, который требуется для вашего приложения.
Датчики проводимости или сопротивления, емкости, камертоны, поплавковые выключатели и оптические датчики уровня могут использоваться для индикации высокого или низкого уровня. В то время как ультразвуковые и радарные датчики уровня могут измерять ваш уровень, чтобы дать конкретную информацию о том, сколько продукта находится в резервуаре.
У вас есть друг, клиент или коллега, которым может пригодиться эта информация? Пожалуйста, поделитесь этой статьей.
The Realpars Team
Поиск для:
Инженер по автоматизации
Опубликовано 17 июня 2019 г.
от Luke Prielipp
Инженер по автоматизации
Опубликовано 17 июня 2019
7 Основные типы промышленных датчиков
. Промышленные датчики уровня — это устройства, которые можно использовать для контроля или определения уровня жидкости или твердого вещества в сосуде, резервуаре или любом другом контейнере, используемом как часть системы или процесса. Разные виды 9Датчики промышленного уровня 0005
используются в установках и системах управления производственными и промышленными процессами. Промышленные датчики уровня отслеживают количество продукта в контейнерах для хранения. Их использование выходит за рамки производственной и промышленной среды, и они являются приводным устройством в указателях уровня топлива в большинстве самолетов, автомобилей и лодок. Промышленные датчики уровня включают в себя широкий спектр технологий от простых рычагов до обнаружения гамма-излучения и используются практически в любых приложениях с жидкостью в резервуаре или твердым продуктом в гранулированной форме.
Выбор этих промышленных датчиков уровня зависит от —- тип контролируемой жидкости/твердого вещества
- насколько доступен доступ к жидкости/твердому телу и его свойствам
Рост производства транспортных средств, разработка более компактных, интеллектуальных и дешевых датчиков, а также поддерживающее государственное регулирование являются основными факторами, которые, как ожидается, будут стимулировать рынок датчиков промышленного уровня. Кроме того, ожидается, что растущее внедрение датчиков промышленного уровня в приложениях для конечного использования в здравоохранении и растущее развитие промышленного интернета вещей (IIoT) и индустрии 4.0, как ожидается, будут способствовать росту рынка.
В этой статье мы собираемся обсудить различные типы датчиков промышленного уровня .
Промышленные датчики уровня можно разделить на две категории: точечное измерение уровня и непрерывное измерение уровня.
Когда продукт находится в определенной точке, это определяется точечным измерением уровня, тогда как непрерывное измерение уровня указывает на непрерывный уровень продукта по мере его подъема и падения. Емкостной, оптический, кондуктивный, вибрационный (камертон), поплавковый датчик — это датчики для индикации предельного уровня, а ультразвуковой и радарный (микроволновой) — датчики для непрерывного измерения уровня.
Датчики измерения предельного уровня
Давайте сначала обсудим датчики индикации предельного уровня, начиная с емкостных датчиков уровня.
Емкостные датчики уровня
Емкостные датчики уровня работают с использованием зонда для проверки изменений уровня. Эти изменения уровня преобразуются в аналоговые сигналы. Как правило, датчики изготавливаются из токопроводящего провода с тефлоновой изоляцией. Но зонды из нержавеющей стали чрезвычайно чувствительны и, следовательно, подходят для измерения непроводящих гранулированных веществ или материалов с низкой диэлектрической проницаемостью.
Датчики такого типа очень просты в использовании и чистке, так как в них нет движущихся компонентов. Кроме того, они маленькие, недорогие по сравнению с другими датчиками, точные и инвазивные по отношению к продукту. Однако они могут потребовать калибровки и могут использоваться только в определенных жидкостях.
Емкостные датчики уровня обычно используются в таких приложениях, как контроль уровня в резервуарах в химической, пищевой, водоочистной, аккумуляторной и пивоваренной промышленности.
Оптические датчики уровня
Оптические датчики работают на основе изменения пропускания инфракрасного света, излучаемого ИК-светодиодом. Используя высокоэнергетический ИК-диод и методы импульсной модуляции, можно уменьшить помехи от производимого света. Проще говоря, они работают путем преобразования световых лучей в электрические сигналы, которые измеряют физическое количество света, а затем преобразуют его в измерение. Эти датчики также не имеют движущихся частей, не подвержены влиянию высокой температуры или давления, могут использоваться в жидких средах и имеют небольшие размеры.
Тем не менее, чистка требуется, если линза загрязняется или на ней появляется покрытие.
Их можно использовать в качестве индикаторов низкого уровня, чтобы избежать работы всухую при использовании охлаждающей жидкости, масла или гидравлики. Обычно используется в таких приложениях, как измерение уровня в резервуарах и обнаружение утечек.
С другой стороны, непрерывные оптические датчики уровня используют высокоинтенсивный лазерный свет, который может проникать в запыленную среду и обнаруживать жидкие вещества.
Датчики уровня проводимости
Также называются резистивными датчиками уровня или датчиками проводимости. Эти промышленные датчики уровня используются для измерения уровня жидкостей или жидкостей, которые являются электропроводными. Он использует зонд для считывания проводимости. Зонд состоит из пары электродов и подает на них переменный ток. Когда жидкость покрывает зонд, его электроды образуют часть электрической цепи, вызывая протекание тока, сигнализирующего о низком или высоком уровне.
Датчики уровня проводимости также не имеют движущихся частей, недороги и довольно просты в использовании. Недостатки этих датчиков заключаются в том, что они инвазивны, могут обнаруживать только проводящие жидкости, а зонд со временем изнашивается.
Эти датчики уровня используются для измерения уровня в резервуарах котловой воды, высококоррозионных жидкостей и контроля реагентов.
Вибрационный (камертонный)
Вибрационный или камертонный датчик можно использовать для обнаружения перелива или предотвращения работы всухую в условиях турбулентности, пузырьков воздуха или различных продуктов. В датчике этого типа используется вилкообразный чувствительный элемент с двумя зубцами. Камертон вибрирует на своей механической резонансной частоте около 1200 Гц и получает пьезоэлектрическую энергию. Частота вилки изменяется, когда вилка погружается в среду, и это изменение обнаруживается внутренним генератором и преобразуется в цифровой выходной сигнал.
Камертонные датчики экономичны и компактны, просты в установке, инвазивны по отношению к продукту и практически не требуют обслуживания.
Тем не менее, камертонные датчики можно использовать в сочетании с системами непрерывного контроля уровня, выступая в качестве сигнальных точек для утечек и переполнения. Вибрационные датчики идеально подходят для контроля уровня твердых и жидких веществ, включая пену и липкие материалы, а также мелкозернистые твердые вещества и порошки. У них есть неопределенное использование в зависимости от материала, который они могут ощущать.
Пищевая промышленность, производство напитков, горнодобывающая и химическая промышленность используют эти датчики для своих целей.
Датчик поплавкового выключателя
Этот тип промышленного датчика уровня является одной из наиболее рентабельных, но хорошо зарекомендовавших себя технологий измерения уровня жидкости. В поплавковых выключателях используется поплавок, устройство, которое будет подниматься или опускаться при нанесении или удалении продукта, которое будет размыкать или замыкать цепь по мере повышения или опускания уровня, перемещая поплавок.
Несмотря на простоту конструкции, эта технология обеспечивает долгосрочную надежность по привлекательной цене. В зависимости от того, какой способ монтажа выберет пользователь, в значительной степени зависит от конструкции и конструкции резервуара или контейнера, в котором будет располагаться переключатель. Обычно поставщики предлагают ряд вариантов монтажа, наиболее распространенными из которых являются боковой/горизонтальный и вертикальный монтаж. Поплавковые выключатели представляют собой устройства без питания, обеспечивающие прямую индикацию. Они относительно недорогие. Недостатки поплавкового выключателя заключаются в том, что они агрессивны по отношению к продукту, имеют движущиеся части и могут иметь большие размеры. Поплавковые выключатели показывают только низкий/высокий уровень, они не могут измерять переменный уровень. Поплавковые выключатели широко используются в резервуарах для хранения жидкости для индикации высокого или низкого уровня.
Датчики поплавкового выключателя обычно используются для измерения уровня в резервуарах, где используются масло, вода, химикаты и гидравлические жидкости.
Датчики непрерывного измерения уровня
Сначала рассмотрим датчики непрерывного измерения уровня. Начнем с промышленных ультразвуковых датчиков уровня .
Промышленные ультразвуковые датчики уровня
Промышленные ультразвуковые датчики используются для определения уровня вязких жидких веществ, а также объемных материалов. Они работают путем излучения и приема ультразвуковых волн в диапазоне частот от 20 до 200 кГц. Затем волны реплицируются обратно на преобразователь. Расстояние измеряется временем, которое требуется волнам для отражения. Давление, влажность, турбулентность и температура влияют на реакцию ультразвукового датчика. Кроме того, преобразователь необходимо увеличить соответствующим образом, чтобы получить лучший отклик. 9Промышленные ультразвуковые датчики уровня 0005
не имеют движущихся частей, компактны, экономичны, надежны и неинвазивны. В этом датчике уровня требуется самоочистка из-за вибраций, которые они испускают, и на нее не влияют свойства материала, который они воспринимают.
Использование ультразвуковых датчиков уровня является лучшим выбором в качестве промышленного датчика уровня воды из-за более низкой стоимости и преимуществ для конкретного применения.Промышленные ультразвуковые датчики уровня используются для контроля мелкозернистых твердых частиц в горнодобывающей и порошковой промышленности, в производстве продуктов питания и напитков, а также в химической промышленности.
Радарные (микроволновые) датчики
Работа радарных или микроволновых датчиков аналогична ультразвуковым. Но импульсы распространяются со скоростью света и снова; воспроизводимость и надежность могут быть преувеличены, но на этот раз из-за диэлектрической проницаемости жидкости. Эти датчики посылают микроволны через антенну на радарном датчике. Определяемый продукт отражает эти микроволны обратно к антенне, и время от излучения до приема сигнала пропорционально уровню продукта. Однако с помощью радара можно получить очень точную информацию об уровне, а также компенсировать стационарные конструкции внутри контейнера.
Радарные датчики не зависят от пыли, температуры или давления. Они также могут измерять пасты, жидкости, твердые вещества и порошки. Они очень точны и не требуют калибровки. Кроме того, они неинвазивны, так как им не нужно прикасаться к чувствительному продукту. Радарные датчики дороги и имеют ограниченную дальность обнаружения. Их даже используют в качестве датчиков уровня сточных вод для измерения уровня шлама и химических растворов при очистке сточных вод.
Они обычно используются во влажных, парообразных и пыльных средах. Они также используются в системах с разными температурами.
Критерии выбора
Перед выбором измерителя уровня, контроллера или любого другого прибора для измерения уровня убедитесь, что у вас есть ответы на следующие основные вопросы.
• Вы измеряете жидкость или твердое вещество (массу)?
• Насколько густой/вязкий материал?
• Каковы диапазоны рабочей температуры и давления приложения?
• Требуется ли точечный уровень или непрерывное измерение?
• Какой диапазон измерения уровня вам нужен?
• Каковы химические свойства продукта относительно стабильности и коррозионной активности?
• Является ли приложение новой установкой, модификацией или установкой существующего процесса?
• Является ли измеряемый материал электропроводным? Что такое диэлектрическая проницаемость среды?
• Есть ли препятствия/ограничения, препятствующие размещению зонда или сенсора?
• Будет ли вещество налипать на поверхности?
• Происходит ли турбулентность, поверхностная пена, пар, покрытие датчиков на поверхности жидкости?
• Вам потребуется контактное или бесконтактное измерение уровня?
• Какой выход датчика вам нужен: аналоговый, релейный, цифровой дисплей и т.
д.?
Заключение
Некоторые приложения датчиков уровня могут перекрываться, и при выборе датчика важно определить продукт, который вы измеряете, и тип обратной связи, который требуется вашему приложению. На высокий или низкий уровень могут указывать такие датчики, как проводимость или сопротивление, емкость, камертон, поплавковые выключатели и оптические датчики уровня, тогда как ультразвуковые и радарные датчики уровня могут определять ваш уровень, чтобы дать конкретный ответ на то, сколько продукта находится в бак. Промышленные датчики уровня этого типа могут использоваться в различных приложениях, таких как определение высокого или низкого уровня, обнаружение утечек, сигнализация, отключение при переполнении, а также они используются в самых разных отраслях, таких как производство, судостроение, производство продуктов питания и напитков. , производство, медицина, фармацевтика и управление топливом / энергией.
Полное руководство по промышленным датчикам уровня
Введение Измерение уровня является одним из наиболее распространенных параметров, измеряемых в перерабатывающей промышленности.
Датчики уровня используют один из нескольких принципов для определения уровня жидкости в контейнере и преобразования измерения в электрические сигналы или механическое движение для локальной индикации. Некоторые из типов, описанных в этой статье, включают датчики визуального обнаружения, емкостные датчики, датчики проводимости и датчики уровня ультразвукового типа.
Некоторые области применения измерения уровня включают пищевую промышленность, очистку воды, нефтеперерабатывающие заводы и химическое производство. Точное измерение уровня помогает обеспечить качество продукта, например, в случае производства продуктов питания; здоровье и безопасность потребителей при работе водоочистных сооружений; и в целом снижает эксплуатационные расходы за счет использования нужного количества сырья.
Одними из наиболее часто используемых типов промышленных датчиков уровня являются поплавковые выключатели, ультразвуковые датчики, датчики давления и датчики емкостного типа. Характер жидкости, материал резервуаров и желаемая точность определяют тип используемого датчика уровня.
В этой статье будут рассмотрены вопросы контроля уровня – принципы работы различных типов датчиков уровня, такие аспекты, как стоимость, пригодность, точность и проблемы, связанные с различными методами измерения уровня. Мы обсудим различные типы электрических сигналов, поддерживаемых различными датчиками, и способы их взаимодействия с ПЛК.
Понимание концепций соединений напора, тока и напряжения облегчит понимание этой статьи.
Типы датчиков уровняНесмотря на то, что за последние несколько десятилетий датчики значительно продвинулись вперед, чисто механические датчики по-прежнему используются в промышленности. В этом разделе мы рассмотрим как механические, так и электронные датчики уровня.
Механические датчики
Механические датчики используют чисто механические способы обнаружения и индикации без каких-либо электронных сигналов или манипуляций с сигналами. В этом разделе рассматриваются несколько основных механических датчиков.
Недостатком этих типов датчиков является то, что имеется только локальная индикация без отправки данных в диспетчерскую.
Поплавок
Это самый простой способ измерения уровня жидкостей. В этом методе не используется электроника, конструкция очень проста с плавающим компонентом (также называемым поплавком), прикрепленным к веревке, и индикатором, подвешенным снаружи резервуара. При изменении уровня жидкости поплавок перемещается вверх и вниз, что приводит к тому, что индикатор снаружи резервуара также перемещается вверх и вниз по градуированной шкале. Просто взглянув на индикатор снаружи бака, можно узнать уровень бака. В некоторых резервуарах для хранения воды на водоочистных сооружениях до сих пор используются эти датчики из-за их простоты конструкции и низкой стоимости.
На приведенном выше рисунке показано, как поплавок соединяется с индикатором/противовесом. Когда поплавок движется вверх и вниз, индикатор также перемещается, показывая правильный уровень.
Стеклянные трубки
Этот тип измерения использует очень простой принцип измерения уровня в баке и отображения.
Прозрачная стеклянная трубка соединена со дном резервуара с градуировкой на трубке. Когда и трубка, и бак находятся под одинаковым давлением, уровень жидкости в трубке такой же, как и в баке. Это связано с тем, что в однородной жидкости гидростатическое давление согласно закону Стевина одинаково.
Этот метод хорош только тогда, когда достаточно локального считывания, он не использует электронику. В нем нет движущихся частей, поэтому его легко обслуживать. Другим недостатком является то, что если технологическая жидкость не является чистой, она может оставить осадок внутри трубки, что со временем сделает ее непригодной.
На рисунке выше показан резервуар, соединенный со смотровой трубой с градуировкой и запорными клапанами для технического обслуживания.
Электронные датчики
Электронные датчики уровня нуждаются в электронных компонентах для преобразования механического движения или звуковых волн в электрические сигналы. Затем эти сигналы отправляются в диспетчерскую для отображения данных и управления насосами и другим оборудованием.
Недостатками этих типов датчиков являются стоимость и сложность обслуживания датчиков. Однако преимущества точности, скорости и доступности данных в удаленном месте являются вескими причинами для использования их в большинстве приложений.
Датчик поплавкового выключателя
В этом типе датчика поплавок активирует выключатель, когда уровень поднимается выше или падает ниже заданного значения. Когда переключатель активирован, он может отправить сигнал напряжения на ПЛК. Его можно использовать для управления насосом или в качестве аварийного сигнала. Эти датчики очень широко используются, поскольку они просты для понимания и эксплуатации. Не так много движущихся частей, а точность высокая. Они очень экономичны, что делает их предпочтительным выбором как для промышленных, так и для жилых помещений.
Одним из недостатков датчиков с поплавковым выключателем или любого другого датчика контактного типа является то, что их нельзя использовать для измерения уровня агрессивных жидкостей, если не будут приняты специальные меры.
Для преодоления этой проблемы ультразвуковые датчики являются отличным выбором.
Ультразвуковые датчики
Преимущество ультразвуковых датчиков заключается в отсутствии движущихся частей и в том, что они бесконтактного типа. Устройство излучает звук на очень высокой частоте — ультразвуковой частоте — и ждет, пока звуковые волны отразятся от поверхности жидкости. Эти отраженные звуковые волны обнаруживаются датчиком. Время, необходимое звуковой волне для прохождения до поверхности жидкости и обратно к датчику, используется для расчета уровня жидкости.
Для получения точных результатов крайне важно следовать инструкциям производителя по монтажу.
Звуковой луч, излучаемый устройством, имеет форму конуса. Если диаметр резервуара слишком мал, это влияет на показания. Звуковые трубки можно использовать для сужения звукового луча, чтобы предотвратить попадание звукового луча на стенки резервуара и предотвратить неточные показания.
Ультразвуковые датчики обычно дороги.
Существуют непрерывные типы измерения, а также типы фиксированного уровня. Измерение уровня сверхчистой воды (<= 0 частей на миллион общего количества растворенных твердых веществ) является прекрасным примером применения ультразвуковых датчиков.
Резервуар, уровень жидкости в котором измеряется ультразвуковым датчикомНа рисунке выше показан резервуар, уровень жидкости в котором измеряется ультразвуковым датчиком. Датчик выделен оранжевой рамкой. Желтые концентрические круги представляют конический звуковой луч.
Бесконтактные емкостные датчики
Бесконтактные емкостные датчики — отличный выбор, когда есть опасения коррозии или загрязнения. Датчик этого типа монтируется вместе с баком снаружи. Важными факторами являются материал бака и жидкость — например, датчик может различать наличие и отсутствие воды в стеклянном/пластиковом баке. Но металлические баки могут повлиять на показания. Эти типы датчиков обычно используются в качестве переключателей уровня для измерения высокого или низкого уровня.
Аналоговые датчики уровня могут посылать либо сигнал 4–20 мА, либо сигнал 1–5 В постоянного тока. Эти сигналы подключаются к входному аналоговому модулю ПЛК для преобразования необработанных показаний в удобочитаемое значение. Измерение уровня используется для отображения показаний уровня или для управляющего действия, такого как управление клапанами или включение/выключение насосов.
Токовые петли 4-20 мА являются одними из наиболее распространенных сигналов в промышленных приложениях. 4 мА соответствует наименьшему значению измерения, а 20 мА соответствует наибольшему значению. Причина, по которой вместо сигнала 0 мА используется сигнал 4 мА, состоит в том, чтобы отличить показание наименьшего значения от обрыва провода. Большинство ПЛК имеют встроенное соединение 4-20 мА или модули расширения, которые могут измерять сигналы 4-20 мА.
Сигналы постоянного тока 1–5 В также являются одними из самых старых и широко распространенных, как и сигналы 4–20 мА. Затем этот сигнал напряжения может быть подключен к модулю аналогового ввода ПЛК, а ПЛК может быть запрограммирован на преобразование напряжения в измерение уровня.
Модуль ПЛК Siemens 1215c AC/DC/Rly с двумя аналоговыми входамиНа приведенном выше рисунке показан модуль ПЛК 1215c AC/DC/Rly Siemens с двумя аналоговыми входами. Выделенная область показывает, как аналоговый датчик уровня может быть подключен к этому модулю ПЛК. Кружок со знаком «+» и «-» обозначает аналоговый датчик уровня.
Фрагмент кода Siemens для измерения входного сигнала 4–20 мА или 1–5 В постоянного тока На рисунке выше показан фрагмент кода Siemens для измерения входного сигнала 4–20 мА или 1–5 В постоянного тока. Аналоговый вход масштабируется для представления технического значения уровня 0,0-10,0 в выбранных единицах измерения. Когда масштабируемый уровень достигает 1,5 или ниже, включается насос.
При достижении заданного уровня цифровые датчики уровня посылают сигнал напряжения, который обнаруживается ПЛК и используется для управляющих действий, таких как включение/выключение насоса.
На этом рисунке выше показан Siemens PLC 1215c AC/DC/Rly CPU. Выделенная оранжевым цветом область показывает цифровой переключатель, подключенный к входу ПЛК.
Приведенный выше фрагмент кода Siemens показывает, как можно использовать цифровой датчик уровня для отключения насоса, когда резервуар достигает высокого уровня.
В дополнение к аналоговым модулям ПЛК также поставляются с модулями расширения для таких протоколов, как RS485, PROFIBUS и IOLink, которые обычно поддерживаются различными приборами.
Заключение В этом руководстве мы обсудили, что такое датчики уровня, почему они являются одним из важнейших компонентов автоматизации в перерабатывающих производствах, а также некоторые из наиболее часто используемых типов датчиков уровня.
Мы также кратко рассмотрели аналоговые и цифровые проводные подключения к ПЛК и примеры фрагментов кода Siemens, чтобы продемонстрировать, как можно масштабировать сигналы и использовать их для управления уровнем в резервуаре.
Руководство по выбору датчиков уровня
: типы, характеристики, области применения
Датчики уровня используются для определения уровня жидкости или порошка или границы между жидкостями. Они являются важной частью жидкостной системы, поскольку во многих приложениях важно знать положение и смещение объекта или среды. Измеряемое вещество может находиться внутри контейнера или в его естественной форме, например, в озере или реке. Датчик способен обнаруживать изменение и сообщать об этом изменении пользователю. Датчики уровня обычно разрабатываются для конкретного применения, а не для общего применения.
Существует два основных типа измерения уровня: датчики точечного уровня и датчики непрерывного уровня. Ниже видео, которое объясняет каждое измерение.
Видео предоставлено: unclecudesac
Точечные датчики уровня или многоточечные датчики отмечают определенный уровень и сообщают пользователю, находится ли среда выше или ниже этого уровня. Обычно они используются в качестве сигнализатора высокого уровня или переключателя. Эти датчики уровня также могут быть интегрированы в одно устройство для добавления сигнала тревоги низкого уровня или в качестве ступенчатой версии непрерывного уровня.
Пример измерения предельного уровня.
Видео предоставлено: madisonsensors
Датчики непрерывного уровня измеряют уровни жидких или сухих материалов в заданном диапазоне и выдают выходные данные, которые постоянно показывают уровень.
Это более сложные устройства, чем точечные датчики уровня, потому что они измеряют диапазон уровней, а не в одной точке, чтобы сообщить пользователю точное количество вещества. Это создает аналоговый выходной сигнал, который напрямую коррелирует с уровнем жидкости в контейнере.
Пример непрерывного измерения уровня.
Видео: madisonsensors
Датчики уровня
Существует три основных классификации устройств для датчиков уровня:
Устройства, предназначенные только для датчиков , обеспечивают выходы для процессоров, контроллеров или систем сбора данных; однако у них нет дисплея или пользовательского интерфейса. Как правило, устройства, содержащие только датчики, используются в приложениях, требующих переключения.
Системы датчиков уровня представляют собой простые приборы или датчики.
Эти датчики уровня обеспечивают больше возможностей, чем устройства, предназначенные только для датчиков (преобразователей), и могут включать в себя дисплей и/или пользовательский интерфейс. Как правило, системы датчиков уровня предназначены для приложений, в которых требуется простой манометр, локально программируемый (автономный) блок или контроллер/сумматор.
Передатчики датчиков предназначены для передачи данных от датчика по двухпроводной токовой петле. Контур имеет внешний источник питания, а передатчик действует как переменный резистор по отношению к его входному сигналу.
Выбор продукта
При выборе датчика уровня необходимо учитывать несколько важных характеристик. К ним относятся: среда, которую вы будете измерять, контактное или бесконтактное измерение, тип технологии измерения уровня, диапазоны температуры и давления системы и потребности в выходе.
Контактный или бесконтактный
Датчики уровня измеряют контактным или бесконтактным методом.
Контактные методы предполагают физический контакт между устройством и носителем, тогда как бесконтактные методы измеряют без прикосновения к носителю. Бесконтактные методы являются лучшим выбором для обслуживания агрессивных сред.
Среда
Среда — это материал, который датчик должен измерять. Датчики уровня могут использоваться для измерения широкого спектра сред в системах контроля уровня жидкости во многих отраслях промышленности. Два основных типа сред включают жидкие и сухие материалы.
Жидкие среды могут включать:
- Вода (горячая или холодная, чистая или грязная, свежая или соленая)
- Бензин (дизельное топливо)
- Гидравлическая жидкость
- Высоковязкие или вязкие жидкости
Сухие материалы могут включать:
- Сыпучие материалы
- Порошки
Тип технологии измерения
Доступны датчики уровня с различными измерительными технологиями.
Возможные варианты:
Технология | Описание | Применение |
Барботер Изображение предоставлено: Chipkin Automation Systems | Имеют источник сжатого воздуха, ограничитель воздушного потока, сенсорную трубку и датчик давления. Устройство работает с небольшим количеством воздуха, дозируемого в погружную трубку в резервуаре. Датчик давления контролирует давление воздуха в трубке, чтобы убедиться, что давление в трубке равно давлению на дне резервуара. Уровень жидкости определяется путем деления давления внутри трубки на плотность жидкости. Система способна измерять уровень жидкости прямо пропорционально давлению, пока плотность материала остается постоянной. Преимущества: только погружная трубка касается среды и должна быть совместима, точка контакта не имеет электрических частей; элементы управления расположены снаружи резервуара, что делает систему более безопасной. | Система барботера не содержит движущихся частей, что делает ее идеальной для измерения уровня жидкостей, взвешенных твердых частиц и шлама. Жесткие условия, такие как градирни, резервуары, вентилируемые топливные баки, дренажные колодцы или воздухоочистители. |
Емкостные или радиочастотные (РЧ) датчики Изображение предоставлено: Sensors.mag | Датчик состоит из коаксиального конденсатора. Все поверхности проводника покрыты тонким изолирующим слоем для предотвращения электрического короткого замыкания при погружении в резервуар с водой. По мере увеличения уровня бака вода заполняет все большее пространство между коаксиальными проводниками датчика. Это изменяет среднюю диэлектрическую проницаемость между проводниками и, следовательно, изменяет емкость датчика. Существует зависимость уровня от емкости, которая обеспечивает линейную зависимость. Наклон зависит от жидкости. Емкость зависит от температуры, поэтому датчик температуры всегда должен присутствовать. | Емкостные датчики используются во многих отраслях промышленности, включая (но не ограничиваясь) химическую, пищевую, водоподготовку, энергетику и пивоварение. |
Перепад давления Изображение предоставлено: Sensors.mag | Датчик уровня дифференциального давления (DP) измеряет разницу давлений между верхней и нижней частью резервуара с жидкостью. Более высокое давление, создаваемое жидкостью, сравнивается с более низким эталонным давлением (обычно атмосферным). Поскольку резервуар открыт для атмосферы, к датчику необходимо подключить только соединение высокого давления. Низкое давление сбрасывается в атмосферу, поэтому перепад давления представляет собой гидростатический напор (вес) жидкости в резервуаре. Максимальная высота жидкости над датчиком определяет максимальный измеренный уровень. Если резервуар не открыт для атмосферы или заполнен жидкостью, отличной от воды, требуется другая конфигурация. | Датчики DP являются наиболее распространенными датчиками. |
Электропроводность или сопротивление Изображение предоставлено: Драгоценные камни | Кондуктивные датчики используются для измерения точечного уровня проводящих жидкостей, таких как вода и высококоррозионные жидкости. В них используется низковольтный источник питания с ограничением по току, подаваемый на отдельные электроды. Датчики более высокого напряжения предназначены для работы в средах с меньшей проводимостью (с более высоким сопротивлением). Эти датчики очень безопасны из-за использования низких напряжений и токов. Они также просты в использовании и установке, но их необходимо проверять на наличие средних отложений на зонде, чтобы он продолжал функционировать должным образом. | |
Механический или магнитный поплавок | Механические, магнитные или другие поплавковые датчики предполагают размыкание или замыкание механического переключателя. | Поплавковые датчики уровня могут использоваться для определения уровня раздела в системах разделения нефти и воды, в многопараметрических системах датчиков |
Оптический датчик Изображение предоставлено: Драгоценные камни | Оптические датчики используют видимый, инфракрасный или лазерный свет для определения уровня жидкости. Они полагаются на способность материала передавать, отражать или преломлять свет. | Оптические датчики могут использоваться для обнаружения высокого уровня пены или определенных материалов. Их также можно использовать для определения того, достиг ли материал определенной вязкости, плотности, непрозрачности или теплопроводности. |
Мембрана давления | Мембранные счетчики давления имеют переключатель, чувствительный к давлению. | |
Радар или микроволновая печь Изображение предоставлено: Babbit Inc. | Микроволновые датчики (также известные как RADAR) используют электромагнитную энергию вместо молекул воздуха для передачи энергии, поэтому они проникают сквозь слои температуры и пара и могут использоваться в вакууме. Электромагнитная энергия отражается объектами с высокими проводящими свойствами, такими как металл и проводящая вода. Существует два основных метода обработки. Рефлектометрия во временной области (TDR) — это измерение времени полета, деленного на скорость света. | Микроволновые датчики используются во влажных, парообразных и пыльных средах. Они также используются в системах, в которых изменяется температура. |
Радиочастота | Радиочастотные (РЧ) устройства излучают высокочастотный/маломощный радиосигнал от зонда. Когда материал контактирует с датчиком, мост становится неуравновешенным, и схема сравнения реализует изменение. Это приводит к изменению состояния релейного выхода. | |
Акустические или ультразвуковые счетчики | Датчики излучают высокочастотные акустические волны, которые отражаются и обнаруживаются излучающим преобразователем. На реакцию датчика влияют турбулентность, пена, пар, испарения и изменения концентрации. | Ультразвуковые датчики уровня используются для бесконтактных измерений высоковязких и сыпучих материалов. Они используются в системах, которые требуют удаленного, беспроводного мониторинга и сетевой связи предприятия. |
Камеры Изображение предоставлено Дуайером . | В этих датчиках используются различные технологии (обычно пьезоэлектрические) для создания вибрации зонда с частотой около 85 Гц, а затем постоянного отслеживания изменений вибрации. Камертоны обнаруживают демпфирование, которое происходит, когда вибрирующий зонд погружается в технологическую среду. | Датчики вибрации используются для обнаружения твердых материалов (мощных, зерен) |
Это происходит за счет прямого контакта с выключателем или магнитного действия язычка. В магнитных поплавках используется постоянный магнит, запечатанный внутри поплавка, который поднимается или опускается до уровня срабатывания. В механических поплавках используется миниатюрный переключатель, против которого перемещается поплавок. Поплавковые датчики уровня нельзя использовать с очень пористыми материалами. Достоинства: Низкая стоимость, простота, надежность. Изображение предоставлено: Babbit Inc 
Оптические датчики могут использоваться в контактном и бесконтактном зондировании. В бесконтактных системах свет, направленный вниз на поверхность жидкости, и отраженный свет улавливаются фотоэлементом. Различные жидкости могут быть обнаружены на разных уровнях, если используется несколько фотоэлементов. Эти датчики имеют простую и понятную конструкцию и являются надежными датчиками, которые не требуют повторной калибровки между партиями. Их можно интегрировать в системы, где они должны быть совместимы с различными технологическими материалами и технологическими условиями. Их время отклика практически мгновенное и очень точное.
Они передают давление на внутренний датчик через органическую или тонкометаллическую мембрану. Напорные мембраны измеряют уровень по принципу, согласно которому давление пропорционально уровню жидкости, умноженному на удельный вес. В этих устройствах уровень равен измерению гидростатического напора (давления), деленному на плотность жидкости. Изображение предоставлено: National Instruments 
Методы FMCW можно найти в доплеровских системах. Микроволновые датчики выполнены на разных частотах. Как правило, чем выше частота, тем точнее и дороже датчик. Бесконтактная технология.
Правильная установка преобразователя важна для обеспечения четкого отклика на отраженный звук, а в резервуаре не должно быть предметов, которые будут искажать отклик эха. Их можно использовать для непрерывного и точечного измерения, а также для связи с другими устройствами. Ультразвуковые датчики уровня недороги и обладают высокой функциональностью. Изображение предоставлено: Sensorsmag.com 
Зонд вибрирует от одного пьезоэлектрического кристалла, а другой пьезоэлектрический кристалл обнаруживает вибрацию. Есть три дизайна; трость, зонд и камертон. Конструкции отличаются своими конфигурациями и рабочими частотами. Их можно использовать для обнаружения определенных типов жидкостей. Камеры просты, надежны, их можно чистить на месте. Они могут выдерживать накопление материала и могут быть покрыты самоочищающимся покрытием.Для получения конкретной информации по каждой технологии измерения см. таблицу в Руководстве по выбору датчика уровня жидкости.
Спецификации
Датчики уровня содержат спецификации для измерения жидкости в контейнере.
Объяснение диапазона, высоты резервуара, высоты заполнения и зоны нечувствительности
Видео предоставлено: Liquid Level Solutions
- Диапазон — максимальное расстояние измерения датчика. Большинство датчиков предлагаются в двух или трех различных диапазонах.
- Высота резервуара — Расстояние от установленной поверхности преобразователя до дна резервуара.
- Высота стояка — Расстояние от лицевой стороны преобразователя до верха резервуара.
- Высота заполнения — Расстояние от дна бака до максимальной желаемой высоты жидкости.
- Мертвая зона — Минимальное расстояние от поверхности преобразователя, от которого датчик может проводить измерения.
Большинство датчиков предлагаются в двух или трех различных диапазонах.Технические характеристики процесса
Допустимое превышение диапазона сенсора — Спецификация превышения диапазона ограничивает диапазон соответствующих продуктов указанным диапазоном, умноженным на выбранный коэффициент превышения диапазона. Это сохраняет возвращенные совпадения близкими к требуемому диапазону и отфильтровывает продукты с более широким диапазоном, чем необходимо.
Чтобы активировать эту опцию, необходимо указать «От», «До» и «Выход за пределы диапазона».
Пример: Пользователь указывает датчик с диапазоном от 0 до 100. Без спецификации превышения диапазона датчики с диапазонами 0-100, 0-1000 и от -10 000 до +10 000 возвращаются как совпадения. Спецификация превышения диапазона 50 % отфильтрует все датчики с диапазоном полной шкалы, превышающим 150.
Рабочие условия процесса — необходимо учитывать два рабочих состояния процесса:
- Максимальное рабочее давление — Максимальное рабочее давление материала, на который рассчитано устройство.
- Диапазон температур материала — максимальная температура материала, на которую рассчитано устройство.
Тип монтажа — Типы монтажа определяются как крепление сбоку, крепление сверху и крепление снизу. Монтаж датчика зависит от состояния системы перед выходом, характеристик контейнера, а также от того, предназначен ли датчик для контактных или бесконтактных измерений.
Электрические характеристики
Коммуникационный интерфейс — Существует два основных коммуникационных интерфейса:
Последовательный — Последовательная связь означает, что биты данных передаются последовательно (один за другим) по одной линии. Преимущества последовательной связи заключаются в том, что данные можно передавать дальше, а кабельное соединение проще и использует меньше проводов. Последовательные интерфейсы используют протокол последовательной связи, такой как универсальная последовательная шина (USB), RS232 или RS485.
Параллельный — Параллельная связь означает, что несколько битов данных передаются одновременно. Больше информации можно отправить быстрее и надежнее, но время обработки больше. Параллельные интерфейсы используют параллельный протокол связи, такой как интерфейсная шина общего назначения (GPIB).
Тип прибора . Что касается опций прибора для пользовательского интерфейса, датчики уровня могут иметь:
Неэлектрические визуальные или звуковые выходы , которые представляют собой неэлектрические визуальные индикаторы, такие как простой поплавок или звуковой щелчок .
Неэлектрические визуальные эффекты недороги и являются самыми простыми в использовании и установке, но они подвержены ошибкам пользователя при считывании уровня.
Аналоговые счетчики или индикаторы, которые используют аналоговый счетчик со стрелкой или светодиодный индикатор для определения уровня жидкости в системе.
Цифровые показания , которые имеют числовые или специальные показания. Эти дисплеи легко читаются и могут отображать значащие цифры.
Терминалы видеодисплея (VDT) , которые включают электронно-лучевые трубки и плоскопанельные дисплеи. VDT — это термин, используемый для компьютерного дисплея, состоящего из компьютерной выходной поверхности и проекционного механизма, отображающего данные.
Для обоих типов датчиков уровня варианты вывода включают:
- Аналоговый сигнал напряжения
- Аналоговый токовый сигнал
- Частота/м Модулированная частота
- Аварийный сигнал или визуальный индикатор
Области применения
Контроль уровня важен в самых разных областях применения.
Любой промышленный процесс, связанный с наполнением или хранением жидкости в резервуаре или сосуде, выиграет от использования датчика уровня. Они также являются важной частью систем управления технологическими процессами, которые регулируют скорость потока в резервуар для хранения или реактор и из него.
Датчики уровня могут использоваться для обнаружения высокого или низкого уровня и сигнализации, обнаружения утечек, отключения при переполнении и регулирования границы раздела между уровнями различных сред. Они используются в самых разных отраслях промышленности, не ограничиваясь ими: производство продуктов питания и напитков, химическая и фармацевтическая промышленность, судостроение, медицина и управление топливом/энергией.
Ресурсы
Введение в измерение уровня
Какая технология измерения уровня подходит для вашего приложения?
A Направление измерения уровня
Детектор уровня дифференциального давления — КИПиА
Параллельная и последовательная передача данных
Fraden, Jacob.
Справочник по современным датчикам: физика, конструкции и приложения. Нью-Йорк: Springer, 2010. Печать.
Изображение предоставлено:
OMEGA
Читать мнение пользователя о датчиках уровня
Датчик уровня воды | Что, как, где, преимущества, типы
Содержание
Что такое датчик уровня воды?
Датчик уровня воды — это устройство, которое измеряет слишком высокий или слишком низкий уровень жидкости в стационарной емкости. По способу измерения уровня жидкости его можно разделить на два типа: контактный и бесконтактный. Преобразователь уровня воды входного типа, который мы называем, представляет собой контактное измерение, которое преобразует высоту уровня жидкости в электрический сигнал для вывода. В настоящее время это широко используемый датчик уровня воды.
Как работает датчик уровня воды?
Принцип работы датчика уровня воды заключается в том, что когда он помещается на определенную глубину в измеряемую жидкость, давление на передней поверхности датчика преобразуется в высоту уровня жидкости.
Формула расчета Р=р.г.Н+Ро, в формуле Р — давление на поверхности жидкости датчика, р — плотность измеряемой жидкости, г — местное ускорение свободного падения, Ро — атмосферное давление на поверхности жидкости, H — глубина погружения датчика в жидкость.
Датчик уровня — это устройство, предназначенное для контроля и измерения уровня жидкости (а иногда и твердого вещества). При обнаружении уровня жидкости датчик преобразует полученные данные в электрический сигнал. Датчики уровня в основном используются для мониторинга резервуаров, нефтяных резервуаров или рек
Работа датчика уровня воды и индикация
Где использовать датчики уровня воды?
Датчики уровня воды используются в следующих областях:
1. Измерение уровня воды в бассейнах и резервуарах для воды
2. Измерение уровня воды в реках и озерах
3. Измерение уровня моря
4. Измерение уровня кислотно-щелочных жидкостей
5. Измерение уровня масла в нефтяных грузовиках и почтовых ящиках
6.
Контроль уровня воды в бассейне
7. Предупреждение о цунами и мониторинг уровня моря
8. Контроль уровня воды в градирне
9. Контроль уровня сточных насосов
10. Дистанционный мониторинг уровня жидкости
Каковы преимущества датчиков уровня воды?
1. Простая конструкция : Нет подвижных или эластичных элементов, поэтому надежность чрезвычайно высока, и нет необходимости в регулярном обслуживании во время использования. Операция проста и удобна.
2. Удобная установка : При использовании сначала правильно подключите один конец провода, а затем опустите другой конец датчика уровня воды в измеряемый раствор.
3. Диапазоны не являются обязательными. : вы можете измерять уровень воды в диапазоне 1-200 метров, а также можно настроить другие диапазоны измерения.
4. Широкий спектр применения : подходит для измерения уровня жидкости при высокой температуре и высоком давлении, сильной коррозии, сильном загрязнении и других средах.
Электронный водомер на берегу реки можно использовать для наблюдения за приливами.
5. Широкий диапазон измеряемой среды : Высокоточные измерения могут выполняться от воды, масла до пасты с высокой вязкостью, а температурная компенсация в широком диапазоне не зависит от пенообразования, отложений и электрических характеристик среды. измеряемая среда.
6. Длительный срок службы : Как правило, датчик уровня жидкости может использоваться в течение 4-5 лет в нормальных условиях, а также в течение 2-3 лет в неблагоприятных условиях.
7. Сильная функция : он может быть напрямую подключен к цифровому счетчику для отображения значения в режиме реального времени или может быть подключен к различным контроллерам и устанавливать верхний и нижний пределы для контроля объема воды в контейнер.
8. Точное измерение : встроенный высококачественный датчик обладает высокой чувствительностью, быстрым откликом и точно отражает тонкие изменения текущего или статического уровня жидкости, а точность измерения высокая.
9. Разнообразие типов : датчики уровня жидкости имеют различные конструктивные исполнения, такие как тип ввода, тип с прямым стержнем, тип с фланцем, тип с резьбой, индуктивный тип, ввинчиваемый тип и поплавковый тип. Он может удовлетворить потребности в измерениях в самых разных местах.
Какие бывают датчики уровня воды?
Вот 7 типов датчиков уровня жидкости для справки:
1. Оптический датчик уровня воды
Оптический датчик твердотельный. В них используются инфракрасные светодиоды и фототранзисторы, а когда датчик находится в воздухе, они связаны оптически. Когда головка датчика погружается в жидкость, инфракрасный свет уходит, что приводит к изменению выходного сигнала. Эти датчики могут определить наличие или отсутствие практически любой жидкости. Они не чувствительны к окружающему свету, на них не влияет пена на воздухе и небольшие пузырьки в жидкости. Это делает их полезными в ситуациях, когда необходимо быстро и надежно регистрировать изменения состояния, а также в ситуациях, когда они могут надежно работать в течение длительного времени без технического обслуживания.
Преимущества: бесконтактное измерение, высокая точность и быстродействие.
Недостатки: Не используйте под прямыми солнечными лучами, водяной пар повлияет на точность измерения.
2. Емкостный датчик уровня жидкости
Емкостные датчики уровня используют в цепи 2 токопроводящих электрода (обычно из металла), расстояние между которыми очень мало. Когда электрод погружен в жидкость, он замыкает цепь.
Преимущества: можно использовать для определения подъема или опускания жидкости в контейнере. Сделав электрод и контейнер одинаковой высоты, можно измерить емкость между электродами. Отсутствие емкости означает отсутствие жидкости. Полная емкость представляет собой полный контейнер. Измеренные значения «пустой» и «полный» должны быть записаны, а затем для отображения уровня жидкости используются откалиброванные счетчики 0% и 100%.
Недостатки: Коррозия электрода изменит емкость электрода, и его необходимо очистить или повторно откалибровать.
3. Камертонный датчик уровня
Камертонный уровнемер представляет собой датчик уровня жидкости, разработанный по принципу камертонной вилки. Принцип работы переключателя заключается в том, чтобы вызвать его вибрацию за счет резонанса пьезоэлектрического кристалла.
Каждый предмет имеет свою резонансную частоту. Резонансная частота объекта связана с размером, массой, формой, силой… объекта. Типичным примером резонансной частоты объекта является: один и тот же стеклянный стакан в ряду Наполняя водой разную высоту, можно исполнять инструментальное музыкальное исполнение постукиванием.
Преимущества: На него действительно не влияют поток, пузырьки, тип жидкости и т. д., и не требуется калибровка.
Недостатки: нельзя использовать в вязких средах.
4. Мембранный датчик уровня жидкости
Мембранный или пневматический датчик уровня использует давление воздуха для толкания диафрагмы, которая взаимодействует с микропереключателем внутри основного корпуса устройства.
По мере увеличения уровня жидкости внутреннее давление в детекторной трубке будет увеличиваться до тех пор, пока не сработает микропереключатель. Когда уровень жидкости падает, давление воздуха также падает, и выключатель размыкается.
Преимущества: Нет необходимости в питании бака, его можно использовать со многими типами жидкостей, а выключатель не будет соприкасаться с жидкостями.
Недостатки: Поскольку это механическое устройство, со временем ему потребуется техническое обслуживание.
5. Поплавковый датчик уровня воды
Поплавковый выключатель является оригинальным датчиком уровня. Это механическое оборудование. Полый поплавок соединен с рычагом. Когда поплавок поднимается и опускается в жидкости, рычаг будет толкаться вверх и вниз. Рычаг может быть подключен к магнитному или механическому выключателю для включения/выключения или к указателю уровня, который меняет состояние с полного на пустое при падении уровня жидкости.
Использование поплавковых выключателей для насосов является экономичным и эффективным методом измерения уровня воды в насосной яме подвала.
Преимущества: Поплавковый выключатель может измерять любой тип жидкости и может быть разработан для работы без источника питания.
Недостатки: они больше, чем другие типы переключателей, и, поскольку они механические, их нужно использовать чаще, чем другие переключатели уровня.
6. Ультразвуковой датчик уровня жидкости
Ультразвуковой уровнемер представляет собой цифровой уровнемер, управляемый микропроцессором. При измерении ультразвуковой импульс излучается датчиком (преобразователем). Звуковая волна отражается поверхностью жидкости и принимается тем же датчиком. Он преобразуется в электрический сигнал пьезоэлектрическим кристаллом. Время между передачей и приемом звуковой волны используется для расчета меры расстояния до поверхности жидкости.
Принцип работы ультразвукового датчика уровня воды заключается в том, что ультразвуковой преобразователь (зонд) излучает высокочастотную импульсную звуковую волну, когда встречается с поверхностью измеряемого уровня (материала), отражается и принимается отраженное эхо датчиком и преобразуется в электрический сигнал.
Время распространения звуковой волны. Он пропорционален расстоянию от звуковой волны до поверхности объекта. Связь между расстоянием передачи звуковой волны S и скоростью звука C и временем передачи звука T может быть выражена формулой: S=C×T/2.
Преимущества: бесконтактное измерение, измеряемая среда практически не ограничена, можно широко использовать для измерения высоты различных жидкостей и твердых материалов.
Недостатки: На точность измерения сильно влияют температура и запыленность окружающей среды.
7. Радарный уровнемер
Радарный уровнемер представляет собой прибор для измерения уровня жидкости, работающий по принципу путешествия во времени. Радарная волна распространяется со скоростью света, и время прохождения может быть преобразовано в сигнал уровня с помощью электронных компонентов. Зонд посылает высокочастотные импульсы, которые распространяются со скоростью света в пространстве, и когда импульсы встречаются с поверхностью материала, они отражаются и принимаются приемником в измерителе, а сигнал расстояния преобразуется в уровень сигнал.
