Датчики уровня

Для регулирования и контроля уровня жидкости либо твердого вещества (песка или гравия) на производстве, в быту используют специальный прибор. Он получил название датчик уровня воды (или другого интересующего вещества). Существует несколько разновидностей подобных устройств, значительно отличающихся друг от друга принципом действия. Как работает датчик, преимущества, недостатки его разновидностей, на какие тонкости при выборе устройства стоит обратить внимание и как сделать упрощенную модель с реле своими руками, читайте в этой статье.

Общая классификация приборов

Датчик уровня воды используется для следующих целей:

• Для восприятия изменения количества жидкости и передачи дискретного сигнала в случае завышения максимально допустимой отметки в резервуаре на реле;
• Для включения реле сигнализации (световой или звуковой) в главном корпусе управления;
• Для передачи показателей уровня жидкости на табло пульта управления с отображением конкретных резервуаров;
• Для организации замкнутой схемы системы автоматического контроля воды в резервуаре. Для этого дополнительно потребуется контроллер, электродвигатель насоса.

Возможные методы определения загруженности резервуара

Существует несколько методов измерения уровня жидкости:

1. Бесконтактный – зачастую приборы такого типа используются для контроля уровня вязких, токсичных, жидких либо твердых, сыпучих веществ. Это емкостные (дискретные) приборы, ультразвуковые модели;
2. Контактный – устройство располагается непосредственно в резервуаре, на его стенке, на определенном уровне. По достижению водой этого показателя датчик срабатывает. Это поплавковые, гидростатические модели.

По принципу действия различают следующие виды датчиков:

• Поплавкового типа;
• Гидростатические;
• Емкостные;
• Радарные;
• Ультразвуковые.

Кратко о каждом виде приборов

1. Датчик уровня жидкости поплавковый – отличается простотой конструкции, зачастую используется в сочетании с электрическим реле. Система действует просто: при достижении определенного уровня вода воздействует на поплавок. Он в свою очередь изменяет положение, замыкает контакт реле, к которому прикреплен одним концом.

Поплавковые модели бывают дискретные и магнитострикционные. Первый вариант — дешевый, надежный, а второй – дорогой, сложной конструкции, но гарантирует точное показание уровня. Однако общий недостаток поплавковых приборов – это необходимость погружения в жидкость.

Поплавковый датчик определения уровня жидкости в баке

1. Гидростатические устройства – в них все внимание обращено на гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре. Чувствительный элемент прибора воспринимает давление над собой, отображает его по схеме для определения высоты столба воды.

Главные преимущества таких агрегатов – компактность, непрерывность действия и доступность по ценовой категории. Но использовать их в агрессивных условиях нельзя, потому как без контакта с жидкостью не обойтись.

Гидростатический датчик уровня жидкости

1. Емкостные приборы – для контроля уровня воды в баке предусмотрены пластины. По изменению показателей емкости можно судить о количестве жидкости. Отсутствие подвижных конструкций и элементов, простая схема устройства гарантируют долговечность, надежность работы прибора. Но нельзя не отметить недостатки — это обязательность погружения в жидкость, требовательность к температурному режиму.
2. Радарные устройства – определяют степень повышения воды путем сравнения частотного сдвига, задержки между излучением и достижением отраженного сигнала. Таким образом, датчик действует как излучатель и улавливатель отражения.

Подобные модели считаются лучшими, точными, надежными устройствами. Они обладают рядом достоинств:

• Не имеют подвижных деталей;
• Не контактируют с жидкой средой;
• Не привередливы к среде, условиям функционирования;
• Точность показателей.

К недостаткам модели можно отнести только их высокую стоимость.

Радарный датчик уровня жидкости в резервуаре

1. Ультразвуковые датчики – принцип функционирования, схема устройства аналогичны радарным приборам, только используется ультразвук. Генератор создает ультразвуковое излучение, которое по достижению поверхности жидкости отражается и попадает через некоторое время на приемник датчика.  После небольших математических вычислений, зная временную задержку и скорость движения ультразвука, определяют расстояние до поверхности воды.

Плюсы радарного датчика присущи и ультразвуковому варианту. Единственное, менее точные показатели, более простая схема работы.

Тонкости выбора подобных устройств

При покупке агрегата обратите внимание на функциональность прибора, некоторые его показатели. Крайне важные вопросы при покупке прибора – это:

1. Для каких веществ может использоваться прибор, условия работы, схема устройства;
2. Влияет ли материал резервуара на точность показаний, принцип действия устройства;
3. Используется встроенная схема обработки, преобразования сигнала, либо датчик работает как реле;
4. Точность показаний, в том числе при быстром понижении или повышении уровня жидкости;
5. Входит ли в комплектацию дисплей для отображения действительных показателей, регулирования заданных параметров, изменения настроек;
6. Наличие сертификатов на продукцию;
7. Реагирование системы на температурные перепады;
8. Как на прибор и его точность могут влиять внешние факторы, например, вибрация, агрессивность среды или электромагнитные волны;
9. Материал исполнения устройства и возможность его работы в заданных условиях;
10. Собственно отзывы об агрегате, гарантии срока службы.

Варианты датчиков определения уровня воды или твердых сыпучих веществ

prokommunikacii.ru

Датчики уровня жидкости предназначены для контроля уровня жидкостей в различных резервуарах. В зависимости от типа приложения, где используется датчик, применяются контактный или бесконтактный метод измерений. При контактном измерении (датчики поплавкового типа) датчик располагается непосредственно на стенке резервуара и переключает контакты при достижении водой уровня его размещения. Измерения уровня жидкостей и твердых веществ могут осуществляться различными методами: магнитными измерениями, емкостными, оптическими, ультразвуковыми и др. Оптические датчики не имеют подвижных частей, монтируются на стенку резервуара и срабатывают при его наполнении выше уровня монтажа датчика. Прерывание оптического луча меняет логическое состояние на выходе датчика. ПОПЛАВКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ РЕЛЕ УРОВНЯ И УРОВНЕМЕРЫ

Универсальные прецизионные устройства, предназначенные для широкого круга приложений, где требуется сверхточное измерение потока жидкости.

Датчики реле уровня, сигнализаторы одноуровневые (дискретные)

Датчики реле уровня, сигнализаторы многоуровневые (дискретные)

Аналоговые уровнемеры (линейные)

БЕСКОНТАКТНЫЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ Бесконтактный принцип измерений позволяет работать с различными материалами, сыпучими веществами, жидкостью с различным уровнем вязкости или токсичности.

Ультразвуковые датчики уровня жидкости

Емкостные дискретные датчики уровня жидкости

КОНТАКТНЫЕ ДАТЧИКИ УРОВНЯ Контактные уровнемеры предполагают контакт с измеряемой жидкостью или технологическим веществом. Такие датчики могут погружаться в жидкость (как гидростатические или радарные) либо врезаться в корпус емкости на определенной высоте (вилочные вибрационные датчики, оптические датчики уровня). Оптические датчики уровня жидкости

Пьезоэлектрические вилочные датчики уровня

Радиолокационные и радарные датчики уровня/a>

Гидростатические датчики уровня

Волоконно-оптические датчики уровня

Врезные датчики уровня Врезные гидростатические датчики уровня (давления) являются одним из самых эффективных решений для измерения уровня жидких сред с постоянной плотностью. Благодаря широкому спектру материалов корпуса (нержавеющая сталь, поливинилхлорид, фторид поливинилидена), мембраны (нержавеющая сталь, керамика), датчики гидростатического давления могут применяться не только как датчики уровня воды, но и агрессивных сред. Конструкция штуцерной части также позволяет измерять уровень вязких и пастообразных сред.

Погружные датчики уровня Для измерения уровня жидкости в случаях, когда невозможно применять врезной датчик, рекомендуется использование погружных гидростатических датчиков уровня (скважинных датчиков уровня). Благодаря широкому спектру материалов корпуса (нержавеющая сталь, поливинилхлорид, фторид поливинилидена), мембраны (нержавеющая сталь, керамика) и оболочки погружного кабеля с трубкой опорного давления (поливинилхлорид, полиуретан, тефлон), датчики уровня могут применяться не только как датчики уровня воды, но и как датчики уровня для агрессивных и/или вязких сред. При этом многие типы датчиков уровня БД Сенсорс РУС, благодаря небольшому диаметру, позволяют осуществлять измерение уровня и в скважинах малого диаметра.

Уровнемер — прибор, предназначенный для определения уровня содержимого в открытых и закрытых сосудах, резервуарах, хранилищах и других ёмкостях. Под содержимым подразумеваются разнообразные виды жидкостей, в том числе и газообразующие, а также сыпучие и другие материалы. Уровнемеры также называют датчиками/сигнализаторами уровня, преобразователями уровня. Главное отличие уровнемера от сигнализатора уровня — это возможность измерять градации уровня, а не только его граничные значения.

В промышленном производстве в настоящее время существует разнообразный ряд технических средств, решающих задачу измерения и контроля уровня. Средства измерения уровня реализуют разнообразные методы, основанные на различных физических принципах. К наиболее распространённым методам измерения уровня, которые позволяют преобразовать значение уровня в электрическую величину и передавать её значение в системы АСУ ТП, относятся:

контактные методы:

волноводный,

поплавковый,

емкостной,

гидростатический,

буйковый;

бесконтактные методы:

зондирование звуком,

зондирование электромагнитным излучением,

зондирование радиационным излучением.

С развитием измерительной техники каждый метод приобретает характерный набор своих технических реализаций, которые в каждом конкретном случае имеют как преимущества, так и недостатки.

v.michm.ru

www.merapribor.ru

Устройство модели

Основным элементом датчика уровня поплавкового типа является головка измерителя. Кабельный ввод чаще всего изготавливается с герметической подкладкой. Уплотнители в устройствах используются как пластикового, так и силиконового типа. Посадочный фланец у моделей имеет специальные отверстия. Подсоединительный кабель находится в нижней части устройства. Под головкой измерителя имеется компактная изолирующая платина. Нагрузочная способность устройства зависит от типа выходного контакта.

Как сделать самостоятельно

Сделать поплавковые датчики уровня воды своими руками довольно просто. В первую очередь нужно заготовить трубку небольшого диаметра. Затем для нее подбирается головка. Уплотнитель в данном случае необходимо использовать небольшой толщины. Чаще всего подбирают пластиковые кольца. Далее, чтобы сделать датчик уровня (поплавковый) своими руками, нужно в трубке зафиксировать изолирующую пластину. Кабельный ввод подключается в последнюю очередь. Контакты сопротивления целесообразнее устанавливать в верхней части устройства. Для улучшения герметизации модели подойдет резиновая заглушка.

Модели АРС

Указанный датчик чаше всего используется в водоемах. В данном случае головка измерителя применяется небольшого диаметра. Согласно документации, нагрузочная способность модели равняется 1 А. Кабельный ввод в устройстве герметичный. Уплотнитель у датчика уровня сделан полностью из пластика. Дифференциал переключения устройства находится на уровне 45 градусов.

Корпус у модели очень компактный. Выходной контакт используется открытого типа. Барьер искрозащиты у модели отсутствует. Максимальное давление указанные датчики уровня воды в емкости (поплавковый тип) выдерживают в 3 бара. Приобрести его можно по цене от 2 тыс. руб.

Датчики «Кристал»

Указанный поплавковый датчик уровня для агрессивных сред выделяется своей компактностью. Максимальное давление система выдерживает в 3.3 бара. Головка измерителя имеет диаметр 2.3 см. Кабельный ввод используется с пластиковым уплотнителем. Кольцо в данном случае установлено с зажимом. Также важно отметить, что дифференциальное сопротивление устройства находится на уровне 40 градусов. Барьер искрозащиты в нем предусмотрен. Приобрести этот датчик уровня пользователь способен по цене от 2400 руб.

Устройства Burkle

Указанный датчик применяется для отстойников и открытых водоемов. Головка измерителя используется небольшого диаметра. Параметр максимального давления не превышает 4.1 бара. Нагрузочная способность указанного датчика уровня равняется 1 А. Максимальная допустимая температура устройства – 170 градусов. Кольцо в нем используется с зажимом.

Посадочный фланец установлен со специальными отверстиями. Максимальная допустимая плотность жидкости равняется 3 кг на кв. см. Выходной контакт в устройстве используется открытого типа. Если верить документации оборудования, то степень защиты предусмотрена с маркировкой ИП68. Приобрести указанный датчик уровня можно за 2300 руб.

Описание модели Fine Tek

Эти датчики уровня и поплавковые переключатели подходят для агрессивной среды. Используется прибор не только в приямках, но и в колодцах. Компактные размеры устройства позволяют выдерживать большое давление. Нагрузочная способность представленного датчика уровня находится на уровне 2 А.

Диаметр головки измерителя составляет ровно 2.5 см. Кабельный ввод у модели установлен со специальным уплотнителем. Если верить документации на прибор, то сделан он из пластика. Посадочный фланец используется большого диаметра. Также важно отметить, что в устройстве есть топливный зонд. Располагается он сразу под головкой измерителя. Заглушка у этой модели сделана из силикона. Стоит указанный датчик уровня в районе 2400 руб.

Устройства поплавкового типа Wilo

Этот датчик уровня (поплавковый) используется в основном в открытых водоемах. Для агрессивной среды он не подходит однозначно. Головка измерителя у него имеется небольшого диметра. Выходной кабель устройства располагается под защитным кольцом. Если говорить про параметры, то важно отметить, что максимальная допустимая температура составляет 140 градусов.

Выходной контакт в устройстве установлен открытого типа. Показатель максимального давления не превышает 2 бар. Угол переключения датчика уровня составляет 12 градусов. Подсоединительный кабель у модели делается с уплотнителем. Непосредственно изолирующая пластина сделана из силикона. Дифференциал переключения равняется только 30 градусам. Для бассейнов этот датчик уровня не подходит. Приобрести прибор можно по цене от 1900 руб.

Параметры модели Varma

Этот поплавковый датчик уровня может использоваться в жидкостях большой плотности. Кабельный ввод у модели применяется двухжильного типа. Диаметр головки измерителя составляет ровно 2.3 см. Уплотнитель в представленном датчике уровня изготовлен полностью из пластика. Трубка у модели имеется удлиненная. Топливный зонд у прибора располагается под головкой измерителя.

Максимальная допустимая температура равняется 230 градусов. Выходной контакт применяется закрытого типа. Максимальная плотность жидкости равняется 4 кг на кв. см. Направляющая стойка имеется с диаметром в 2.3 см. Топливный зонд у этого датчика уровня отсутствует. Приобрести указанную модификацию пользователь способен по цене от 2700 руб.

Модели поплавкового типа Optima

Этот датчик уровня жидкости (поплавковый) используется в пожарных резервуарах и водоемах. Отличительной особенностью модели считается большой посадочный фланец. Кольцо в данном случае установлено с зажимом. Диаметр головки измерителя составляет ровно 2.5 см. Уплотнитель в представленном датчике уровня сделан из пластика. Заглушка производителем не предусмотрена.

Максимальное избыточное давление устройства находится на уровне 3 кг на кв. см. Нагрузочная способность этого датчика уровня не превышает 2 А. Если верить производителю, то степень защиты имеется с маркировкой ИП68. Приобрести этот датчик уровня можно за 2100 руб.

Датчики поплавкового типа Nivelco

Этот датчик уровня (поплавковый) производится для колодцев и бассейнов. Уплотнитель у модели изготовлен из обычной резины. Прослужить указанный датчик долго не может. Однако следует учитывать низкую стоимость товара. Если говорить про конструктивные особенности датчика уровня, то важно отметить, что кольцо у него располагается над зажимом. В данном случае диаметр посадочного фланца равняется 3.4 см.

Непосредственно топливный зонд располагается под головкой измерителя. Направляющая стойка в устройстве кроткая. Угол переключения модели – 13 градусов. Показатель нагрузочной способности не превышает 2 А. Максимальное давление система выдерживает в 3 бара. Барьер искрозащиты в устройстве предусмотрен. Приобрести этот датчик уровня пользователь способен по цене от 2 тыс. руб.

Поплавковые устройства Rover

Этот датчик уровня (поплавковый) используется, как правило, в бассейнах. Однако для открытых водоемов он также подходит. Непосредственно головка измерителя у него используется продолговатой формы. Кабельный ввод у представленной модели установлен с защитным кольцом. Посадочный фланец установлен диаметром ровно 2.5 см. Топливный зонд у модели не предусмотрен. Если говорить про параметры устройства, то важно отметить, что максимальное давление равняется 2 бара. Показатель нагрузочной способности не превышает 1 А.

Максимальная допустимая температура составляет 230 градусов. Угол переключения в данном случае находится на отметке в 33 градуса. Выводной контакт у датчика уровня установлен открытого типа. Дифференциал переключения равняется 10 градусам. Заглушка в устройстве располагается в верхней части корпуса. Всего у модели установлено два контакта сопротивления. Приобрести этот датчик уровня можно за 2 тыс. руб.

Описание датчика уровня Jhcool

Этот датчик уровня (поплавковый) подходит для использования в колодцах и бассейнах. По размерам он является очень компактным. Непосредственно головка измерителя у него установлена вместе с уплотнителем. Сделан он полностью из резины. Посадочный фланец располагается на специальном кольце. Подсоединительный клапан находится в нижней части конструкции. Заглушка в данном случае не предусмотрена. Также важно отметить, что у модели имеется один контакт сопротивления. Нагрузочная способность датчика уровня не превышает 1 А.

Показатель максимального давления находится на отметке в 4 бара. Для агрессивной среды представленный экземпляр не подходит. Также важно отметить, что у модели малый угол переключения. Минимальное избыточное давление не превышает 1 кг на кв. см. Подсоединительный кабель в устройстве установлен двухжильного типа. Купить данный датчик уровня можно за 1800 руб.

fb.ru

Принцип работы

Механические и магнитные поплавковые уровнемеры

Принцип действия основан на замыкании поплавком контактов, расположенных на различных уровнях направляющего стержня. В магнитных поплавковых уровнемерах используются герконы, а в механических – микровыключатели.

Преимущества

• просто
• дёшево.

Недостатки

• контактный метод, при выборе поплавка необходимо учитывать: химическую совместимость со средой, плавучесть, вязкость, плотность и температуру
• не подходит для измерения уровня очень вязкой жидкости, шлама
• а также жидкости, которая прилипает к поплавку и стержню
• или содержит металлические кусочки, которые могут вызвать ложные срабатывания магнитных выключателей.

Магнитострикционные уровнемеры

Это поплавковые уровнемеры непрерывного действия, в которых используются магнитострикционный эффект. Поплавок с постоянным магнитом внутри перемещается вдоль направляющего стержня, в котором натянута проволока из магнитострикционного материала (волновод). В волновод подаются токовые импульсы. В месте расположения магнита (поплавка) при взаимодействии магнитного поля с током, возникают импульсы продольной деформации, которые регистрируются пьезоэлементом вверху стержня. Время прохождения импульса пропорционально расстоянию до поверхности.

Буйковые уровнемеры

На частично погружённый в жидкость буёк действует выталкивающая сила Архимеда, пропорциональная глубине погружения.

Ультразвуковые уровнемеры (Ultrasonic)

Принцип действия ультразвуковых уровнемеров основан на измерении времени распространения звуковой волны высокой частоты (20-200 кГц) от антенны уровнемера до поверхности жидкости и обратно.

Ультразвуковые уровнемеры подходят для измерения уровня вязких жидкостей и сыпучих материалов.

Недостатки

• звуковой сигнал не может распространяться в вакууме
• на показания оказывают влияние: температура, влажность, давление, турбулентность, пена, пар, изменение концентрации жидкости.

Микроволновые радарные уровнемеры (Radar)

Принцип действия радарных уровнемеров основан на измерении времени распространения электромагнитной волны (радиоволны) сверхвысокой частоты (1-30 ГГц) от антенны уровнемера до поверхности жидкости и обратно.

Радары подходят для использования во влажной, туманной и пыльной среде, а также при переменной температуре.

Импульсный метод – измерение времени прохождения импульса до поверхности и обратно – очень сложно реализовать, т.к. это время измеряется в наносекундах.

Более распространён способ непрерывного линейного частотного модулирования радиосигнала — FMCW (Frequency Modulated Continuous-Wave). При этом способе излученный и отражённый сигналы смешиваются, и образуется сигнал, частота которого равна разности частот этих сигналов. Эта разность пропорциональна расстоянию от антенны до поверхности.

Преимущества

• радиоволны могут распространяться и в вакууме, на них не влияет температура, давление, влажность и пыль.

Недостатки

• электромагнитные волны поглощаются (не отражаются) диэлектриками (пластмасса, стекло, бумага и т.д.)
• высокая цена (чем выше частота, тем точнее измерения и тем дороже).

Гидростатическое измерение уровня

Используется зависимость давления столба жидкости от уровня. Давление столба жидкости измеряется с помощью дифференциальных датчиков давления — один датчик измеряет давление на дне резервуара, а другой – давление над поверхностью жидкости.

Емкостные уровнемеры (Capacitance)

В резервуар опускается конденсатор, представляющий собой длинную трубку с металлическим стержнем внутри. Вместе с резервуаром заполняется и трубка — из-за разной диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха ёмкость конденсатора изменяется пропорционально уровню.

В качестве опорного электрода (внешних обкладок конденсатора) могут использоваться стенки резервуара.

Кондуктометрические сигнализаторы уровня

Используются для контроля уровня в проводящих жидкостях. В резервуар опускается пара электродов, и как только уровень повышается так, что электроды оказываются погружёнными в жидкость – уменьшается сопротивление между электродами и срабатывает выключатель. Для контроля нескольких уровней используются несколько пар электродов разной длины.

www.maxplant.ru

Другие статьи по теме:

Как устроен капельный полив Фильтр для мойки высокого давления своими руками Как настроить газовую колонку нева Подогреватель для воды Бойлер водяной Кран электрический