В статье будет рассказано об указателях уровня жидкости, которые используются в различных отраслях – от автомобильной техники до бытовой и промышленной. Чтобы автоматизировать различные процессы, нужно осуществлять контроль уровня жидкости. Сделать это можно при помощи специальных датчиков. Они подают на блок управления сигнал о том, на каком уровне находится в емкости жидкость. Далее будут описаны основные типы датчиков и особенности их функционирования.
Принцип работы и конструкция
Конструкция датчиков подобного типа зависит от его функциональности. Этот параметр влияет на тип устройства – он может быть либо сигнализирующим, либо измеряющим. Первые нужны для того, чтобы отследить конкретную точку наполнения емкости (например, максимум или минимум). Вторые же позволяют постоянно контролировать количество жидкости.
В основе принципа действия может также лежать электропроводность, гидростатика, электромагнетизм, акустика, оптика и др. Это главный параметр, который определяет сферу использования приборов.
А метод измерения может быть бесконтактным или контактным.
Стоит также отметить, что конструкция зависит от того, в какой сфере используется прибор. Нужно понимать, что измерение уровеня простой питьевой воды или горючего материала – это разные вещи.
Разновидности датчиков
Указатели уровня жидкости в паровых котлах могут использоваться различные. Главное, чтобы они выдерживали нагрузки. Существует несколько типов приборов:
- Поплавковые.
- С использованием ультразвука.
- Емкостные датчики.
- Приборы с электродами.
- Работающие по принципу радара.
- Гидростатические устройства.
Поплавковые приборы
Это самые простые устройства, которые можно встретить буквально везде. Из таких приборов можно сделать указатель уровня охлаждающей жидкости для автомобиля. Аналогичные устанавливаются и в топливных баках. Кстати, даже в простых унитазах используется поплавковый датчик, только он регулирует работу механического привода, закрывающего подачу воды при достижении максимальной отметки.
Что касается простейших датчиков уровня электронного типа, то они состоят из магнита, установленного на рычаге поплавка, и пары герконов. Принцип работы у прибора такой:
- При опустошении емкости до минимума магнит становится напротив соответствующего геркона. Контакты замыкаются и включается электромагнитное реле. Именно с его помощью можно производить коммутацию силовой части насоса.
- При достижении максимальной точки происходит срабатывание второго геркона, который подает сигнал на размыкание силовой цепи. Следовательно, прекращается подача воды или иной жидкости.
А вот если использовать не герконы, а проволочный переменный резистор, можно его подключить к вольтметру. И тогда у вас получится контролировать уровень в емкости.
Ультразвуковые приборы
Стоит отметить, что требования к указателям уровня жидкости вполне приемлемые – они могут использовать в жидкой среде. Но работают неплохо и с сухими веществами. У датчиков уровня такого типа выходы могут быть дискретными или аналоговыми. Другими словами, прибор может ограничить наполнение при достижении какой-либо точки. Также существует возможность постоянно следить за уровнем. В конструкцию входит излучатель ультразвукового сигнала, приемник и контроллер, позволяющий осуществить обработку сигнала.
Система функционирует по такому принципу:
- От излучателя исходит импульс.
- Сигнал принимается прибором.
- Производится анализ затухания ультразвукового сигнала. В том случае, если бак полный, то сигнал будет максимальным. Если же он пустой, то минимальным.
Ультразвуковые приборы контроля уровня жидкости бесконтактные и не имеют проводов, поэтому их допускается использовать даже во взрывоопасных и агрессивных средах.
После того, как будет проведена первичная настройка, обслуживать прибор нет необходимости – его ресурс очень высокий, в частности, за счет отсутствия подвижных элементов.
Электродные датчики
Датчики такого типа позволяют осуществлять контроль одного или нескольких уровней в емкости. Вот только есть одна особенность – вещество, уровень которого измеряется, должно проводить ток. Следовательно, измерять уровень дистиллированной воды не получится этими приборами. Такие приборы используются, например, в водонапорных башнях.
При опускании уровня воды ниже минимально допустимого значения нижний и средний электроды оказываются разомкнуты – подается сигнал на включение насосной станции. При заполнении башни замыкается средний и верхний электроды, насосы отключаются. Конструкция проста и надежна, но для работы нужно использовать провода. А если они оборвутся и случится это лютой зимой? Восстанавливать работоспособность будет проблематично.
Емкостные датчики
Самый простой способ контролировать количество жидкости – это врезать в емкость стекло. Указатель уровня жидкости в этом случае не понадобится, так как наполняемость можно будет видеть. Но зачастую такое сделать не представляется возможным, поэтому используются различные конструкции устройств для отображения уровня.
При помощи емкостных приборов можно определить максимальное заполнение бака. Причем допускается измерять количество, как жидких веществ, так и сыпучих.
Работа датчика очень схожа с конденсатором – осуществляется замер емкости между двумя пластинами элемента. При достижении порогового значения емкости, подается сигнал на устройство обработки информации – микроконтроллер. Иногда задействуется так называемый сухой контакт. В этом случае измеритель изолируется от вещества, ставится за стенкой бака.
Такие приборы могут работать в достаточно широком температурном диапазоне. Причем на функционирование не сможет повлиять электромагнитное излучение.
Датчики радарного типа
Такие сигнализаторы являются практически универсальными, так как они работают со всеми веществами. Их можно использовать даже в агрессивных и взрывоопасных средах. И нужно заметить, что высокая температура и давление не смогут повлиять на точность измерения.
Принцип работы достаточно простой – происходит излучение радиоволн в очень узком диапазоне. Как и в случае с ультразвуковыми устройствами, измеряется уровень падения мощности сигнала.
Гидростатические датчики
Если нет возможности использовать визуальный указатель уровня жидкости, нужно использовать электронный. Гидростатические позволяют измерить как предельные уровни, так и текущее состояние. В этом случае происходит измерение давления, которое создает столб жидкости. Такой вид датчиков довольно популярен, может использоваться все в тех же водонапорных башнях, чтобы избавиться от электродов, которые являются не очень удобными.
