Чтобы автоматизировать некоторые производственные процессы, требуется контроль уровня жидкости. Подобные измерения выполняются с применением специальных уровнемеров для емкостей, которые подают сигнал при достижении определенного уровня воды. Существует несколько типов этих приспособлений.

Уровнемеры для емкостей

Конструктивные особенности и принцип работы

Конструкция измерителей уровня жидкости в резервуаре определяется такими характеристиками:

Сигнализатор уровня жидкости

  1. Функциональностью. По этому параметру все измерительные устройства этого класса классифицируют на уровнемеры и сигнализаторы уровня жидкости. Последние определяют конкретную точку наполненности емкости (максимальную и минимальную), а первые — постоянно контролируют уровень жидкости.
  2. Принципом работы. В основу этого параметра заложена акустика, оптика, магнетизм, электропроводность и так далее. От принципа действия устройства зависит область его применения.
  3. Методика измерения (бесконтактная или контактная).

Кроме того, конструктивные особенности устройства определяют тип технологической среды. Например, уровнемеры в баках с питьевой водой отличаются от приспособлений, которые предназначены для измерения наполненности резервуаров с промышленными стоками.

Разновидности датчиков

Все уровнемеры классифицируются по принципу их действия. Основные типы измерительных устройств:

Измеритель уровня жидкости в резервуаре

Виды измерительных приборов

  1. Поплавковый. Это самый простой вариант измерения уровня воды в баке. Конструкция поплавкового уровнемера включает в себя 2 геркона, магнит и поплавок. Когда уровень жидкости увеличивается, поплавок поднимается до первого геркона, который отключает реле двигателя. Если резервуар опустошается, поплавок опускается до второго геркона, который запускает реле и включает насос, перекачивающий жидкость из скважины. Герконовый датчик предельного уровня жидкости можно сделать своими руками. При этом он будет работать, даже если в резервуаре будет объемный слой пены.

  2. Ультразвуковой. Эта разновидность измерительных устройств применяется как для сухой, так и для жидкой среды. Ультразвуковые датчики могут иметь дискретный или аналоговый выход. То есть приспособление может постоянно контролировать уровень воды или ограничивать наполнение емкости при достижении конкретной точки. Такой уровнемер состоит из приемника, УЗ-излучателя и контроллера, отвечающего за обработку сигнала. Сигнализаторы ультразвукового типа являются беспроводными и бесконтактными, поэтому их можно устанавливать даже во взрывоопасных и агрессивных жидкостях.
  3. Электродный (кондуктометрический). Такие уровнемеры не подходят для емкостей с дистиллированной водой. Стандартная конструкция оснащена трехуровневым сигнализатором, в котором наполнение резервуара контролирует пара электродов, а третий — предназначен для аварийных ситуаций, для запуска режима активной откачки.
  4. Емкостный. С использованием таких уровнемеров можно точно идентифицировать предельное наполнение резервуара. Они подходят как для жидкостей, так и для сыпучих субстанций.

    костные уровнемеры функционируют по такому же принципу, что и конденсаторы: измерение выполняется между пластинками чувствительного элемента. При достижении пикового значения на контроллер отсылается соответствующий сигнал. Иногда емкостные сигнализаторы работают по принципу «сухого контакта», при котором устройство срабатывает через стенку резервуара. Эти приспособления могут эффективно работать в очень обширном диапазоне температур, на их функционирование не влияет электромагнитное излучение. Такие эксплуатационные свойства расширяют область использования емкостных уровнемеров.
  5. Радарный. Эта разновидность сигнализаторов является универсальной, так как она работает с любыми видами технологических сред, включая взрывоопасные и агрессивные жидкости. При этом показания не будут изменяться под воздействием температуры и давления. Прибор излучает радиоволны в определенном частотном диапазоне. Приемник улавливает отраженный радиосигнал и определяет заполненность резервуара, руководствуясь периодом задержки сигнала. На датчик-измеритель не влияет температура и давление. Запыленность технологической среды тоже не сказывается на показаниях. Специалисты отмечают, что радарные приспособления обладают максимальной точностью, так как их погрешность не превышает 1 мм.
  6. Гидростатический. Этот тип сигнализатора позволяет измерять как текущее, так и предельное наполнение емкостей. Принцип работы гидростатического устройства базируется на измерении давления столба жидкости. Популярность таких датчиков обусловлена небольшой ценой и достаточной точностью.

Существуют и другие типы устройств, но они обладают специфичным назначением.

Правила выбора

Выбирать уровнемер для резервуаров необходимо с учетом большого количества факторов. Среди них:

  • состав воды;
  • объем емкости и материал, который был использован для ее изготовления;
  • потребность в контроле предельного и минимального уровня жидкости или мониторинг действительного состояния;
  • возможность внедрения автоматического управления в систему;
  • коммутационные возможности приспособления.

Датчики уровня жидкости

Для выбора бытовых устройств важно учитывать объем емкости, схему управления и принцип срабатывания.

Популярные модели

Современный рынок предлагает много моделей сигнализаторов. Самые популярные из них:

Принцип действия датчика

Самые современные датчики


  1. ДЕ-1 (датчик емкостный). Чаще всего этот сигнализатор используется в агрессивных средах химической и металлургической промышленности. Он позволяет контролировать температуру и уровень сыпучих и жидких веществ. Нередко используется в установках аварийной защиты.
  2. ЭСУ-1 (электронный сигнализатор уровня). Корпус этой модели изготовлен из высококачественной стали и фторопласта. Чаще всего ЭСУ-1 устанавливают во взрывоопасных и агрессивных средах. Источник электропитания находится за пределами технологической среды. Датчик измеряет уровень нефти, спирта и воды. Блок питания выполнен из прочного алюминиевого сплава.
  3. РУ-305 (реле уровня). Этот прибор предназначен для контроля состояния жидких сред. Его корпус выполнен из особого материала и может с легкостью выдерживать температуры от -50 до +50 градусов Цельсия. Однако РУ-305 запрещается применять в агрессивных химических средах. Из недостатков этого уровнемера потребители отмечают лишь то, что он работает только в одном положении, без наклона. Измерение уровня осуществляется посредством перемещения магнита с поплавком и срабатывания герконом. Измерения имеют точность не более 5 мм.

  4. СУ-100 (сигнализатор уровня). Датчик для измерения уровня сыпучих и жидких веществ. В конструкции СУ-100 присутствует электромагнитное реле.
  5. Rosemount 5600. Этот радарный датчик уровня позволяет бесконтактно измерять любую разновидность веществ. Чтобы добиться максимально точных показаний, уровнемер необходимо правильно установить. Точность показаний устройства может ухудшаться из-за воздействия электромагнитного излучения. Корпус обладает взрывозащитной конструкцией и дисплеем, на котором отображается вся необходимая информация. Rosemount 5600 может использоваться для измерения температурных показателей в резервуаре. Чтобы в полной мере оценить возможности этого оборудования, ему необходима квалифицированная настройка с учетом диаметра трубопровода, длины уровнемера и расстояния между уровнем и опорной точкой.

Сложные модели целесообразно приобретать лишь для промышленного применения. Для бытовых целей подходят простейшие варианты уровнемеров.

Источник: proagregat.com

Схема уровень воды своими руками


Первым делом, после ознакомления с фотографией: схема уровня воды в баке своими руками, является заготовка деталей и материалов. Нам потребуется микросхема ULN2004, её можно купить в радиомагазине или в Китае, на Алиэкспресс. Цена за одну микросхему в радиомагазине и за десять на Алиэкспресс примерно равны, так что выбирайте подходящее, единственное неудобство — это то, что посылку из Китая нужно ждать около месяца или больше.

Детали собраны

Светодиоды можно использовать сигнальные любого цвета, какой Вам понравится, диаметром 4 – 5 миллиметров. Цоколёвка светодиодов и микросхемы есть на схеме.
Конденсатор C1 нужен полярный 100 микрофарад 25 вольт, или больших параметров (какой есть).
Резисторы (сопротивления) мощностью от 0.125 до 0.5 ватта или больше (чем больше мощность, тем больше габариты и будет не очень красиво, это относится и к конденсатору).
Резисторы R1 – R7 сопротивлением 47 ком (немного меньше или немного больше – не критично).
Резисторы R 8 – R14 сопротивлением 1 ком (примерно). Чем больше сопротивление, тем слабее будет светиться светодиод и наоборот, но слишком маленькое сопротивление может привести к выходу светодиода из строя.
Печатную плату можно не изготавливать, а применить макетную, как у меня, стоит копейки, особенно в Китае. Соотношение цены в радиомагазине и Китае 5 – 10 к одному.
Кабель к датчикам уровня воды можно применить любой восьми жильный сигнальный (в магазинах, где продают устройства сигнализации, есть всякий).


нцы кабеля, помещаемые в воду как датчик уровня, освободить от изоляции на длину 5 – 10 миллиметров и зачищенные концы залудить (покрыть оловом при помощи паяльника) для уменьшения окисляющего действия воды на металл. Плюсовой электрод нужно изготовить из нержавейки (например, чайная ложка), а место соединения её к проводу защитить от воды при помощи клеевого пистолета. Если место контакта не защитить, то через короткое время электрохимическая реакция сожрёт. Шаг между датчиками нужно рассчитать исходя из глубины ёмкости. Если нужно измерять большую глубину воды и хочется разместить датчики чаще, то можно изготовить ещё одну или даже несколько подобных схем контроля уровня воды и разместить их последовательно в ёмкости. Конструкция датчиков может быть самой разнообразной и зависит только от Вашей фантазии, главное соблюдать общие принципы.

Клеммные колодки любые, но важно удобство подключения и использования.
Для микросхемы лучше всего применить разъём для беспаечного размещения. Это гнездо можно паять и не бояться, что перегреешь ножки, или подействует статическое электричество. Если микросхема вышла из строя, по каким – то причинам, то заменить её можно за пару секунд. Стоит такая панелька копейки.
Олово (проволока с канифолью) лучше использовать Российское. Китайское олово хорошее не встречал.
После сбора деталей нужно подумать о размещении деталей на плате. Я сделал, так как на фото, а Вы вольны расположить их по своему вкусу. Главное, чтобы расположение деталей отвечало задачам уменьшения количества перемычек и пайки, а главное удобству эксплуатации. Аккуратность в сборке схемы не последнее дело, не нужно торопиться как я и будет всё красиво. Итак, приступим.


Питание указателя уровня воды в баке можно сделать от любого аккумулятора 12 вольт (даже старого, лишь бы он давал не меньше чем 10 вольт), например, от компьютерного блока бесперебойного питания, да и продают сейчас их много всяких маломощных. Или можно на даче использовать обычные батарейки. Если их соединить последовательно 8 штук по 1.5 вольта = 12 вольт. Вполне достаточно. А если батарейки подключить через кнопку, чтобы схема работала только при нажатии на кнопку, то такого питания хватит на много лет.
Осталось только испытать указатель уровня воды в баке и тут главное не перепутать плюс с минусом. Провода питания лучше подключать разного цвета. Плюс всегда обозначается красным цветом, а минус чёрным, если к этому привыкнуть, то уже не перепутаете.

Источник: SdelaySam-SvoimiRukami.ru

Емкостные сигнализаторы уровня — это популярные электронные датчики для детектирования граничных значений уровня воды, других жидкостей и сыпучих веществ.

сути, сенсор этого типа представляет собой пластины конденсатора, и появление среды измерения приводит к изменению его емкости, вызывая переключение выхода. Емкостные датчики уровня обладают определенными достоинствами: отсутствие движущихся частей; простота установки и настройки; минимальные требования к обслуживанию; возможность работы через неметаллическую стенку резервуара, т.е. без контакта со средой измерения. Вместе с тем, при подборе датчика следует внимательно отнестись к таким моментам как: возможность образования пены на поверхности измеряемой жидкости или налипание продукта на зонд, в случае липких и вязких сред. Стандартные модели емкостных сигнализаторов могут в этих случаях выдавать ложные срабатывания. Емкостные датчики уровня от компании IFM Electronic имеют режим обучения, это делает их нечувствительными к налипаниям и отложениям на зонде. Настройка может осуществляться простым потенциометром или нажатием кнопки с автоматическим сохранением параметров. Большое разнообразие корпусов позволяет подобрать сенсор именно под конкретную задачу, к примеру компактные размеры позволяют применять данный тип датчиков для контроля опустошения трубопровода. 
Современные емкостные датчики уровня жидкостей и сыпучих веществ оснащаются интерфейсом IO-Link, для оперативной настройки параметров на конкретную среду измерения. Если у Вас применяются пластиковые резервуары, небольшие сосуды из неметаллических материалов, стоит задача по детектированию опустошения пластиковой трубки, то простым и надежным решением будут компактные емкостные датчики уровня в прямоугольном корпусе, которые монтируются на поверхность через адаптеры или с помощью стандартных хомутов. При этом, накладной сигнализатор будет работать через стенку емкости, без врезки в боковую поверхность. Имеются специальные модификации: в низкотемпературном или высокотемпературном исполнении; емкостные датчики уровня для агрессивных сред; в гигиеническом исполнении для пищевой и фармацевтической отраслей промышленности и т.д. Для детектирования и сигнализации уровня воды, масел, муки, порошкообразных веществ и гранул в каталоге доступны современные емкостные датчики уровня от европейских производителей Balluff, IFM Electronic, EGE-Elektronik, Pepperl+Fuchs, Turck с подбором по параметрам.

Источник: sensor365.ru

Сигнализаторы уровня жидкости

  Сигнализаторы уровня являются наиболее распространЈнными устройствами автоматики. Принцип действия этих устройств весьма разнообразен и определяется как физическими свойствами среды, так и поставленными задачами. При сигнализации уровня сыпучих сухих веществ применяют ультразвуковые радары, измерители массы Јмкости с продуктом, системы, основанные на измерении затухания ультразвуковой волны, распространяющейся по стенке Јмкости от излучателя, располагаемого на уровне уставки сигнализации до приЈмника, расположенного по горизонтали на некотором расстоянии. Бывают даже радиоизотопные приборы, просвечивающие стенку Јмкости, на противоположной стороне которой располагается счЈтчик Гейгера. Для сигнализации уровня жидкостей существует гораздо большее количество приборов. Если жидкость не электропроводна, то, помимо выше указанных, используются Јмкостные датчики — когда в резервуар на уровень сигнализации врезается пара рядом расположенных электродов, изолированных фторопластовой плЈнкой. Когда жидкость покрывает электроды, из-за еЈ диэлектрической проницаемости увеличивается электрическая Јмкость, изменение которой измеряет электрическая схема датчика. Наиболее часто применят поплавковые и вибрационные сигнализаторы. У поплавковых датчиков, конструкций которых величайшее множество, при всплытии поплавка срабатывает геркон или бесконтактный элемент. Основу вибрационного сигнализатора составляет LC – генератор низкой частоты. В поле индуктивности располагается механический резонатор в виде камертона. При касании жидкости до лепестков резонатора сильно увеличивается затухание механических колебаний и происходит срыв генерации. Схема сигнализатора выдаЈт внешний сигнал о достижении требуемого уровня. Сигнализацию уровня электропроводных жидкостей, помимо вышеуказанных способов, чаще всего осуществляют с помощью контрольных электродов. Принцип действия заключается в измерении электрического сопротивления между контрольным электродом и общим проводом. Для исключения эффекта поляризации электродов, при котором электрод покрывается плЈнкой продуктов электролиза, плохо проводящей электрический ток, контроль ведут исключительно на переменном токе. Чаще всего таким способом измеряют уровень воды. Обычно напряжение на контрольных электродах составляет около 6 В, а электронная схема срабатывает при сопротивлении в цепи контрольного электрода ниже 3 кОм. Схема сигнализатора имеет симметричный вход для обоих полуволн контрольного напряжения. Напряжение, выделенное на измерительном резисторе, выпрямляется и поступает на вход порогового элемента, на выходе которого подключается реле или бесконтактный элемент. Так как в быту чаще всего приходится сигнализировать уровень воды, а схемы с использованием контрольных электродов наиболее просты и доступны для самостоятельного повторения — в данном разделе будут рассмотрены только такие системы. Автор сайта разработал несколько десятков подобных схем, в основном для применения на промышленных предприятиях, но многие конструкции прекрасно подходят для сигнализации уровня в накопительных баках, скважинах, бассейнах, дренажных приямках и т.д.

   В этом разделе, для упрощения, рассмотрены только двухканальные сигнализаторы различной сложности и на разной элементной базе, но количество каналов можно сделать любым. Например, промышленность выпускает трЈхканальные сигнализаторы, а в домашнем хозяйстве могут понадобиться приборы пятиканальные и более. Схема любого сигнализатора обязательно выдаЈт на контрольный электрод переменный ток, который затем подаЈтся на пороговый элемент, имеющий гистерезисную характеристику. На выходе порогового устройства подключается электромагнитное реле или бесконтактные элементы. Из-за разнообразия элементной базы, таких схем может быть огромное множество, но для упрощения, ниже будут рассмотрены только схемы с релейным выходом .

Простейший сигнализатор

Рис. 1

   Простейший сигнализатор можно построить на электромагнитных реле (Рис. 1). В схеме используются только реле постоянного тока, т.к у реле переменного тока практически нет гистерезиса и срабатывание сигнализатора в момент касания электрода поверхности воды будет сопровождаться большим дребезгом. Недостаток схемы — обязательное использование маломощных реле и низкая чувствительность.

Cхема на транзисторах

Рис. 2

  Значительно лучшие характеристики имеет схема на транзисторах (Рис. 2). Для исключения дребезга реле в момент касания электродом поверхности воды — из-за недостаточных пороговых свойств схемы, в цепи базы транзисторов установлены электролитические конденсаторы. В качестве порогового элемента можно использовать триггер Шмитта, как это делается в промышленных приборах, но это значительно усложняет схему.

Сигнализаторы уровня жидкости

Рис. 3
Сигнализаторы уровня жидкости

Рис. 4

  Неплохими пороговыми свойствами обладают тиристоры и симисторы. Схема на тиристорах проста и надЈжна (Рис. 3), но есть проблемы с напряжением на выходных реле. Более простая и надЈжная схема (Рис. 4) получается с использованием импортных симисторов серии BT134 … BT138. В схеме можно использовать любые реле или иные нагрузки, например, сигнальные лампы или звонок.

Сигнализаторы уровня жидкости

Рис. 5

  Если применяются реле или иные элементы на напряжение ~220B, то лучше всего подходит схема на рисунке 5. Пороговые элементы лучше всего строить на микросхемах. Можно использовать микросхему К561ТЛ2 — триггер Шмитта, но ввиду еЈ дефицитности, схемы с еЈ использованием здесь не рассматриваются.

Сигнализаторы уровня жидкости

Рис. 6
Сигнализаторы уровня жидкости

Рис. 7

  Неплохими пороговыми свойствами обладают практически все логические элементы, но для упрощения будем рассматривать только К561ПУ4 (Рис. 6). Иногда требуются сигнализаторы, у которых выходные реле при отсутствии воды сработаны и отпускают при касании электрода поверхности воды. Такая схема удобна для дистанционного контроля исправности сигнализатора — достаточно отключить питание и н.з. контакты реле замкнутся (Рис. 7).

Сигнализаторы уровня жидкости

Рис. 8
Сигнализаторы уровня жидкости

Рис. 9

  Если в наличии нет подходящего трансформатора с двумя выходными обмотками — можно использовать схему с одной вторичной обмоткой (Рис. 8). В зависимости от напряжения этой обмотки подбирают выходные реле. Схема имеет неплохие характеристики и инверсную характеристику состояния выходных реле. Если требуется контролировать уровень воды в Јмкости, где над поверхностью всегда присутствуют брызги и волны — лучше всего применить схему с демпфированием сигнала уровня. Схема должна срабатывать только после устойчивого появления сигнала с электродов и не отключать выходной сигнал при кратковременном пропадании уровня. Очень неплохие характеристики имеет схема на счетверЈнном компараторе. В схеме используется трансформатор с одной вторичной обмоткой. Если в схеме необходимо использовать мощные выходные реле, то потребуются дополнительные усилители на транзисторах.

Промышленная схема

Рис. 10

  Промышленность выпускает множество сигнализаторов уровня, но не все схемы их можно назвать удачными. Автору много раз приходилось доводить «до ума» серийные изделия (Рис 10). Т.к. схемы промышленных приборов часто необоснованно усложнены и малодоступны, в дальнейшем они рассматриваться не будут. Здесь рассмотрены только наиболее простые схемы сигнализаторов, обладающих неплохими характеристиками. На их основе можно создать множество других схем, которые автор здесь не публикует и предлагает это сделать самим читателям.

Кравцов В.
kravitnik.narod.ru

Источник: shems.h1.ru

Источник: www.qrz.ru



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.