حسگرهای سطح مایع در مخزن به شما امکان می دهند هم اندازه گیری فعلی مقدار مایع پر شده را انجام دهید و هم میزان دستیابی به مقادیر حدی آن را گزارش دهید. چنین دستگاه هایی از یک حسگر حساس تشکیل شده اند که به پارامترهای فیزیکی خاص و مدارهای اندازه گیری، کنترل و نشانگر پاسخ می دهد. بسته به کاربرد، از دستگاه هایی استفاده می شود که در اصل عملکردشان متفاوت است.
اطلاعات ارائه شده در مقاله به شما کمک می کند تا در مورد اصول عملکرد انواع مختلف سنسورها و زمینه های کاربردی آنها آشنا شوید. بررسی مختصری از مزایا و معایب آنها انجام خواهد شد، تولیدکنندگان اصلی که خود را در بازار ثابت کرده اند نشان داده می شود.
طبقه بندی لوازم خانگی
حسگرهای سطح مایع در مخزن می توانند سطح سنج یا دستگاه های سیگنالینگ باشند. اولین آنها برای اندازه گیری مداوم سطح مایع در لحظه فعلی طراحی شده اند.زمان. آنها از حسگرهایی استفاده می کنند که بر اساس اصول فیزیکی مختلف کار می کنند. پردازش بیشتر سیگنال های دریافتی از آنها توسط مدارهای الکترونیکی آنالوگ یا دیجیتال انجام می شود که بخشی از سطح سنج ها هستند. نشانگرهای به دست آمده روی عناصر نمایشگر نمایش داده می شوند.
دستگاه های سیگنال دهی در مورد رسیدن به مقدار معینی از سطح مایع در مخزن هشدار می دهند که توسط عناصر تنظیم از قبل تنظیم شده است. نام دیگر آنها سنسورهای سطح آب در مخزن برای قطع منبع تغذیه بیشتر آن است. سیگنال خروجی آنها گسسته است. این اخطار ممکن است به صورت زنگ نور یا صوتی صادر شود. در این حالت، عملکرد سیستم های پر کردن یا تخلیه به طور خودکار مسدود می شود.
روش های اندازه گیری سطح
بسته به خواص مایعی که باید در مخزن اندازه گیری شود، از روش های اندازه گیری زیر استفاده می شود:
- تماس، که در آن سنسور سطح مایع در مخزن یا بخشی از آن به طور مستقیم با محیط اندازه گیری شده در تعامل است؛
- بدون تماس، اجتناب از تعامل مستقیم سنسور با مایع (به دلیل خواص تهاجمی یا ویسکوزیته بالا).
دستگاه های تماسی در مخزن مستقیماً روی سطح مایع اندازه گیری شده (شناور)، در عمق آن (گیج های فشار هیدرواستاتیک) یا روی دیواره مخزن در ارتفاع معین (خازن های صفحه ای) قرار دارند. برای مترهای غیر تماسی (رادار، اولتراسونیک) لازم است یک منطقه دید مستقیم از سطح مایع اندازه گیری شده و عدم تماس مستقیم بااو.
اصول عملیاتی
هر دو سطح سنج و دستگاه های سیگنالینگ از اصول عملکرد متفاوتی برای انجام وظایف خود استفاده می کنند. انواع دستگاه های زیر بیشترین استفاده را دارند:
- سنسورهای شناور برای سطح مایع در مخزن؛
- خازنی؛
- سنسورهای سطح مایع هیدرواستاتیک؛
- دستگاه های نوع رادار؛
- سنسورهای اولتراسونیک.
شناور به نوبه خود می تواند مکانیکی، گسسته و مغناطیسی باشد. سه گروه اول حسگرها شامل دستگاه‌هایی هستند که از روش اندازه‌گیری تماسی استفاده می‌کنند، دو گروه دیگر دستگاه‌های غیر تماسی هستند.
سوئیچ شناور مکانیکی
یک شناور سبک، دائماً روی سطح مایع در مخزن، توسط سیستمی از اهرم های مکانیکی به ترمینال میانی پتانسیومتر، که بازوی پل مقاومتی است، متصل می شود. با حداقل مقدار مایع در مخزن، پل متعادل در نظر گرفته می شود. هیچ ولتاژی در قطر اندازه گیری آن وجود ندارد.
هنگامی که مخزن پر می شود، شناور موقعیت سطح مایع را با حرکت دادن تماس متحرک پتانسیومتر از طریق سیستم اهرمی کنترل می کند. تغییر مقاومت پتانسیومتر منجر به نقض وضعیت متعادل پل می شود. ولتاژی که در قطر اندازه گیری آن ظاهر می شود توسط مدار الکترونیکی سیستم نمایشگر استفاده می شود. قرائت آنالوگ یا دیجیتال آن با مقدار مایع موجود در مخزن در زمان فعلی مطابقت دارد.
سوئیچ شناور گسسته
سیگنال گسسته به شکل مداریا باز کردن کنتاکت های سوئیچ نی توسط نشانگر الکترونیکی و مدار سیگنال دهی برای اطلاع از رسیدن سطح مایع در مخزن به مقدار مشخصی استفاده می شود. کنتاکت‌های فلزی که از ماده‌ای با مقاومت تماس کم در هنگام بسته شدن ساخته شده‌اند، در یک حباب شیشه‌ای توخالی عایق قرار می‌گیرند.
سنسور سطح آب در مخزن با خروجی مجزا دارای یک راهنما به شکل یک لوله توخالی است که مایع از مخزن وارد آن نمی شود. کنتاکت های یک یا چند رله نی در داخل راهنما ثابت می شوند. مکان آنها بستگی به موردی دارد که در آن لازم است وقتی سطح مایع به مقدار تنظیم شده می رسد زنگ هشدار دریافت شود.
هنگام تغییر سطح مایع در مخزن، شناور حسگر با یک آهنربای دائمی کوچک تعبیه شده در آن در امتداد راهنما حرکت می کند. عملیات گروه تماس در لحظه ورود به میدان مغناطیسی آهنربای دائمی شناور اتفاق می افتد. سیگنال از طریق سیم های متصل به کنتاکت های سنسور سطح آب در مخزن سوئیچ نی به مدار هشدار می رود.
سنسورهای شناور مغناطیسی فشاری
حسگرهای این نوع بسته به سطح مایع در مخزن سیگنال ثابتی را ارائه می دهند. عنصر اصلی، مانند مورد قبلی، یک شناور با یک آهنربای دائمی در داخل است که موقعیت خود را روی سطح مایع می گیرد و در یک صفحه عمودی در امتداد راهنما حرکت می کند.
حفره داخلی راهنما، جدا شده از مایع، توسط یک موجبر اشغال شده است. از مغناطیسی ساخته شده استمواد در پایین عنصر منبعی از پالس‌های جریان است که در امتداد آن منتشر می‌شوند.
هنگامی که پالس تابشی به محل شناور با آهنربا می رسد، دو میدان مغناطیسی برهم کنش می کنند. نتیجه این فعل و انفعال، وقوع ارتعاشات مکانیکی است که در امتداد موجبر پخش می شوند.
یک عنصر پیزوالکتریک در کنار مولد پالس ثابت شده است که ارتعاشات مکانیکی را جذب می کند. یک مدار الکترونیکی خارجی، تأخیر زمانی بین پالس‌های منتشر شده و دریافتی را تجزیه و تحلیل می‌کند و فاصله تا شناور را که دائماً روی سطح مایع است، محاسبه می‌کند. مدار نشانگر به طور مداوم سطح مایع در مخزن را گزارش می کند.
سنسورهای خازنی
عملکرد سنسورهایی از این نوع بر اساس خواص خازن برای تغییر ظرفیت الکتریکی آن در هنگام تغییر ثابت دی الکتریک ماده ای است که فضای بین صفحات آن را پر می کند. از خازن های کواکسیال استفاده می شود که یک جفت سیلندر فلزی توخالی هم محور با قطرهای مختلف هستند.
دومی صفحات خازنی هستند که مایع می تواند آزادانه بین آنها نفوذ کند. ثابت دی الکتریک هوا و محیط مایع مقادیر متفاوتی دارند. پر کردن مخزن منجر به تغییر مقدار ثابت دی الکتریک کل خازن کواکسیال و بر این اساس، ظرفیت الکتریکی آن می شود.
فرکانس مدار نوسانی، درمداری که خازن به آن متصل است، متناسب با تغییر در ظرفیت آن تغییر می کند. مبدل الکترونیکی فرکانس / ولتاژ این تغییر را نظارت می کند و مقداری متناسب با درجه پر شدن مخزن نمایش می دهد.
سنسورهای هیدرواستاتیک
نام دیگر چنین دستگاهی آشکارساز یا مبدل فشار است. آنها می توانند ثابت باشند، در انتهای مخزن پر از مایع ثابت یا قابل حمل باشند. در مورد دوم، مبدل های فشار با یک کابل با طول قابل توجهی مجهز شده اند. این به آنها اجازه می دهد تا برای مخازن با اندازه های مختلف هندسی استفاده شوند.
عنصر حساس حسگر هیدرواستاتیک غشایی است که فشار ستون مایع بالای آن را درک می کند. تنظیم آن به گونه ای انجام می شود که فشار اتمسفر منجر به تغییر شکل غشاء نشود. از فشار در نقطه اندازه گیری می توان برای تعیین ارتفاع ستون مایع یا درجه پر شدن مخزن استفاده کرد.
میزان تغییر شکل غشاء به یک مقدار متناسب الکتریکی تبدیل می شود که سپس برای نمایش سطح مایع در مخزن استفاده می شود. اصلاحاتی اعمال می شود که چگالی محیط اندازه گیری شده و شتاب گرانش در نقطه اندازه گیری را در نظر می گیرند.
سنسورهای نوع رادار
سنسور سطح مایع مخزن از روش اندازه گیری بدون تماس بر اساس خواص این محیط با هر چگالی استفاده می کند.و ویسکوزیته برای انعکاس سیگنال الکتریکی. فرکانس سیگنال ساطع شده از یک رادار واقع در بالای سطح سطح مایع اندازه گیری شده بر اساس یک قانون خطی تغییر می کند.
با انعکاس از سطح، با تاخیری که بر اساس طول مسیر طی شده تعیین می شود، به دستگاه گیرنده می رسد. بنابراین، بین فرکانس دو سیگنال تفاوت وجود دارد. با بزرگی تغییر فرکانس، دستگاه آنالیز مکان یاب مسیر طی شده توسط سیگنال یا سطح مایع منعکس کننده را نسبت به محل رادار تعیین می کند.
سنسورهای سطح اولتراسونیک
طرح اندازه گیری مورد استفاده برای سنسورهایی از این نوع با آنچه در بخش قبلی مقاله بحث شد مطابقت دارد. روش اندازه گیری مکان در محدوده طول موج اولتراسونیک اعمال می شود.
داده های دریافتی تفاوت زمانی بین فرستنده ساطع شده و سیگنال های دریافت شده توسط گیرنده را تعیین می کند. دستگاه آنالیز با استفاده از داده‌های مربوط به سرعت انتشار اولتراسوند در فضای بالای سطح مایع، مسافت طی شده توسط سیگنال یا سطح مایع در مخزن را تعیین می‌کند.
مروری مختصر از تولیدکنندگان
سنسورهای سطح مایع در مخزن "ARIES" به شما امکان می دهد اندازه گیری های لازم را در سطح بالایی انجام دهید. تبلیغات محصولات آنها در بسیاری از سایت های خارجی یافت می شود.
شایسته توجه به محصولات توسعه دهنده و سازنده داخلی L-CARD است که در ثبت دولتی ابزارهای اندازه گیری گنجانده شده است. گروه آلتا که بیش از 10 سال است در بازار روسیه حضور داشته استسزاوار بازخورد مثبت است.
نتیجه گیری
سنسورهای سطح مایع در مخزن باید بر اساس شرایط استفاده از آنها، خواص مایعات، شاخص های مورد نیاز دقت اندازه گیری انتخاب شوند. دقیق‌ترین قرائت‌ها را می‌توان با استفاده از حسگرهای نوع رادار، مترهای مغناطیسی به دست آورد.
باید به خاطر داشت که دقت مطلق مستلزم هزینه های بالاتر مواد است. حسگرهای شناور و دستگاه‌های سیگنال‌دهنده ساده‌ترین دستگاه‌ها هستند، اما استفاده از آنها در شرایط ارتعاشی به دلیل کف کردن مایع، ویسکوزیته آن و تهاجمی بودن محیط محدود شده است.
راه حل بهینه، بر اساس نسبت قیمت به کیفیت، استفاده از حسگرهای هیدرواستاتیک و خازنی، مشروط به محدودیت های اعمال شده بر روی خواص سیال اندازه گیری شده است.
