Датчики уровня. Обзор
Общая справочная информация по датчикам уровня
Принцип работы
Кондуктометрический датчик
Принцип действия кондуктометрического датчика основан на разнице между электропроводностью воздуха и жидкости. Эта разница фиксируется двумя электродами: сигнальным, установленным на необходимом уровне, и общим. Когда поверхность жидкости соприкасается с сигнальным электродом, происходит замыкание между двумя электродами.
Кондуктометрические датчики применяются для измерения уровня как в металлических, так и неметаллических резервуарах.
В металлических резервуарах количество применяемых для измерения сигнальных электродов соответствует числу измеряемых уровней, а общим электродом служит стенка резервуара. В этом случае потребителю следует приобрести датчик с соответствующим количеством электродов (в зависимости от количества сигнализируемых уровней) требуемой длины.
В неметаллических резервуарах количество электродов должно быть на один больше, чем число сигнализируемых уровней, поскольку один из них служит в качестве общего электрода.
Герконовый датчик
Герконовые датчики уровня делятся на уровнемеры и сигнализаторы. Разница между ними следующая: поплавковый уровнемер непрерывно преобразует уровень жидкости в выходной аналоговый (4…20 мА) либо цифровой (RS-485) сигналы, а поплавковый сигнализатор уровня выдает сигнал о достижении определенного уровня посредством замыкания выходного реле.
Емкостной датчик
Работа емкостных датчиков уровня основана на различии диэлектрической проницаемости контролируемого материала и воздуха. Датчик состоит из измерителя и вычислителя. Измеритель состоит из двух электродов, емкость между которыми измеряет вычислитель. При использовании металлического резервуара достаточно одного электрода (стержня), и электрическая емкость будет измеряться между стержнем датчика и стенкой резервуара. По мере заполнения пространства между электродами измеряемой средой электрическая емкость полученной системы будет изменяться. Это изменение вычислитель преобразует в изменение уровня и выдает текущее значение.
Зависимость для емкости конденсатора выражается следующим уравнением:
С = К(А/D),
где:
С – емкость в фарадах
К – диэлектрическая постоянная материала
А – площадь пластин в квадратных метрах
D – расстояние между пластинами в метрах
Принцип работы сигнализаторов
Датчик уровня имеет поплавок, передвигающийся по вертикальному штоку. Внутри поплавка находится постоянный магнит, а в штоке, представляющем собой полую трубку, находится геркон. Герконовый контакт срабатывает при приближении магнита. Если установка датчика сверху емкости невозможна, то поплавковый датчик уровня можно вмонтировать в стенку емкости или в дно
Принцип работы уровнемеров
Поплавок с постоянным магнитом перемещается вместе с уровнем жидкости по штоку, в котором находится матрица герконов и сопротивлений. Под воздействием магнитного поля происходит срабатывание герконов, цепь работает по схеме трёхпроводного потенциометра. При изменении уровня жидкости изменяется выходное сопротивление датчика, преобразуемое в выходной сигнал либо 4…20 мА, либо цифровой, что прямо пропорционально уровню жидкости.
