Cảm biến mức chất lỏng trong bể chứa cho phép bạn vừa thực hiện phép đo hiện tại của lượng chất lỏng được đổ đầy, vừa báo cáo việc đạt được các giá trị giới hạn của nó. Các thiết bị như vậy bao gồm một cảm biến nhạy đáp ứng với các thông số vật lý nhất định và các mạch đo lường, điều khiển và chỉ thị. Tùy thuộc vào ứng dụng, các thiết bị được sử dụng sẽ khác nhau về nguyên tắc hoạt động của chúng.
Thông tin trình bày trong bài sẽ giúp bạn tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến và lĩnh vực ứng dụng của chúng. Một bản đánh giá ngắn gọn về ưu và nhược điểm của chúng sẽ được thực hiện, các nhà sản xuất chính đã chứng tỏ được mình trên thị trường sẽ được chỉ ra.
Phân loại đồ dùng
Cảm biến mức chất lỏng trong bồn chứa có thể là đồng hồ đo mức hoặc thiết bị báo hiệu. Đầu tiên trong số chúng được thiết kế để đo liên tục mức chất lỏng tại thời điểm hiện tại.thời gian. Họ sử dụng các cảm biến hoạt động trên các nguyên tắc vật lý khác nhau. Việc xử lý thêm các tín hiệu đến từ chúng được thực hiện bằng các mạch điện tử tương tự hoặc kỹ thuật số là một phần của đồng hồ đo mức. Các chỉ số thu được được hiển thị trên các phần tử hiển thị.
Thiết bị phát tín hiệu cảnh báo về việc đạt đến một giá trị nhất định của mực chất lỏng trong bể, được cài đặt trước bởi các yếu tố cài đặt. Tên khác của chúng là cảm biến mực nước trong bể để tắt nguồn cung cấp thêm của nó. Tín hiệu đầu ra của chúng là rời rạc. Cảnh báo có thể được đưa ra dưới dạng báo động bằng ánh sáng hoặc âm thanh. Trong trường hợp này, hoạt động của hệ thống làm đầy hoặc thoát nước sẽ tự động bị chặn.
Phương pháp đo mức độ
Tùy thuộc vào đặc tính của chất lỏng cần đo trong bể, các phương pháp đo sau được sử dụng:
- tiếp xúc, trong đó cảm biến mức chất lỏng trong bồn chứa hoặc một phần của nó tương tác trực tiếp với môi trường được đo;
- không tiếp xúc, tránh tương tác trực tiếp của cảm biến với chất lỏng (do đặc tính mạnh hoặc độ nhớt cao).
Các thiết bị tiếp xúc được đặt trong bể trực tiếp trên bề mặt của chất lỏng được đo (nổi), ở độ sâu của nó (đồng hồ đo áp suất thủy tĩnh), hoặc trên thành bể ở một độ cao nhất định (bản tụ). Đối với các máy đo không tiếp xúc (radar, siêu âm), cần phải cung cấp một vùng có thể nhìn thấy trực tiếp bề mặt của chất lỏng được đo và không tiếp xúc trực tiếp vớicô ấy.
Nguyên tắc hoạt động
Cả đồng hồ đo mức và thiết bị báo hiệu đều sử dụng các nguyên tắc hoạt động khác nhau để thực hiện các chức năng của chúng. Các loại thiết bị sau được sử dụng rộng rãi nhất:
- cảm biến phao cho mức chất lỏng trong bể;
- điện dung;
- cảm biến đo mức chất lỏng thủy tĩnh;
- thiết bị loại radar;
- cảm biến siêu âm.
Phao lần lượt có thể là cơ học, rời rạc và từ tính. Ba nhóm cảm biến đầu tiên bao gồm thiết bị sử dụng phương pháp đo tiếp xúc, hai nhóm còn lại là thiết bị không tiếp xúc.
Công tắc phao cơ
Một phao nhẹ, liên tục trên bề mặt chất lỏng trong bể, được nối bằng hệ thống đòn bẩy cơ học với đầu nối giữa của chiết áp, là tay đòn của cầu điện trở. Với một lượng chất lỏng tối thiểu trong bể, cầu được coi là cân bằng. Không có điện áp trong đường chéo đo của nó.
Khi bồn chứa đầy, phao sẽ giám sát vị trí của mực chất lỏng bằng cách di chuyển tiếp điểm chuyển động của chiết áp thông qua hệ thống đòn bẩy. Thay đổi điện trở của chiết áp dẫn đến vi phạm trạng thái cân bằng của cầu. Điện áp xuất hiện trong đường chéo đo của nó được sử dụng bởi mạch điện tử của hệ thống hiển thị. Các số đọc tương tự hoặc kỹ thuật số của nó tương ứng với lượng chất lỏng trong bể tại thời điểm hiện tại.
Công tắc phao rời
Tín hiệu rời rạc ở dạng mạchhoặc việc mở các tiếp điểm của công tắc lau sậy được sử dụng bởi mạch chỉ thị và tín hiệu điện tử để thông báo rằng mức chất lỏng trong bồn chứa đã đạt đến một giá trị nhất định. Các điểm tiếp xúc bằng kim loại, được làm bằng vật liệu có điện trở tiếp xúc thấp khi chúng được đóng lại, được đặt trong một bầu thủy tinh rỗng cách nhiệt.
Cảm biến mực nước trong bể với đầu ra rời rạc kết hợp thanh dẫn dưới dạng ống rỗng để chất lỏng từ bể không đi vào. Các tiếp điểm của một hoặc nhiều rơ le sậy được cố định bên trong thanh dẫn. Vị trí của chúng phụ thuộc vào trường hợp cần nhận báo động khi mực chất lỏng đạt đến giá trị cài đặt.
Phao của cảm biến có gắn nam châm vĩnh cửu nhỏ sẽ di chuyển dọc theo thanh dẫn khi mực chất lỏng trong bể thay đổi. Hoạt động của nhóm tiếp điểm xảy ra tại thời điểm nó đi vào từ trường của nam châm vĩnh cửu của phao. Tín hiệu thông qua các dây nối với các tiếp điểm của cảm biến mực nước trong bồn chứa công tắc sậy đi đến mạch báo động.
Cảm biến phao điện từ
Cảm biến loại này cung cấp tín hiệu không đổi tùy thuộc vào mức chất lỏng trong bồn chứa. Phần tử chính, như trong trường hợp trước, là một chiếc phao có nam châm vĩnh cửu bên trong, sẽ đặt vị trí của nó trên bề mặt chất lỏng và di chuyển trong một mặt phẳng thẳng đứng dọc theo thanh dẫn.
Khoang bên trong của thanh dẫn, được cách ly với chất lỏng, được chiếm bởi một ống dẫn sóng. Nó được làm bằng từ tínhvật chất. Ở dưới cùng của phần tử là một nguồn xung dòng điện truyền dọc theo nó.
Khi xung bức xạ đến vị trí của phao với nam châm, hai từ trường tương tác. Kết quả của sự tương tác này là sự xuất hiện của các dao động cơ học truyền ngược lại dọc theo ống dẫn sóng.
Một phần tử áp điện được cố định bên cạnh bộ tạo xung, bộ phận này thu nhận các dao động cơ học. Một mạch điện tử bên ngoài phân tích thời gian trễ giữa xung phát ra và xung nhận được, đồng thời tính toán khoảng cách đến phao luôn ở trên bề mặt chất lỏng. Mạch chỉ báo liên tục báo mức chất lỏng trong bể.
Cảm biến điện dung
Hoạt động của cảm biến loại này dựa trên các đặc tính của tụ điện để thay đổi điện dung của nó khi hằng số điện môi của vật liệu lấp đầy không gian giữa các bản của nó thay đổi. Tụ điện đồng trục được sử dụng, là một cặp hình trụ kim loại rỗng đồng trục có đường kính khác nhau.
Cái sau là các tấm tụ điện, giữa đó chất lỏng có thể tự do xuyên qua. Hằng số điện môi của không khí và môi trường lỏng có giá trị khác nhau. Làm đầy bình dẫn đến sự thay đổi giá trị của hằng số điện môi tổng của tụ điện đồng trục và do đó, điện dung của nó.
Tần số của mạch dao động, tính bằngđoạn mạch có tụ điện thay đổi tỉ lệ với sự thay đổi điện dung của nó. Bộ chuyển đổi tần số / điện áp điện tử theo dõi sự thay đổi này và hiển thị một giá trị tỷ lệ với mức độ đầy bể.
Cảm biến thủy tĩnh
Tên khác của thiết bị như vậy là máy dò, hoặc đầu dò áp suất. Chúng có thể đứng yên, cố định ở đáy bể chứa đầy chất lỏng hoặc di động. Trong trường hợp thứ hai, bộ chuyển đổi áp suất được trang bị cáp có chiều dài đáng kể. Điều này cho phép chúng được sử dụng cho các bể có kích thước hình học khác nhau.
Phần tử nhạy cảm của cảm biến thủy tĩnh là một màng cảm nhận áp suất của cột chất lỏng phía trên nó. Sự điều chỉnh của nó được thực hiện sao cho áp suất khí quyển không dẫn đến sự biến dạng của màng. Áp suất tại điểm đo có thể được sử dụng để xác định chiều cao của cột chất lỏng hoặc mức độ đầy bể.
Lượng biến dạng màng được chuyển đổi thành giá trị tỷ lệ điện, sau đó được sử dụng để hiển thị mức chất lỏng trong bể. Các hiệu chỉnh được áp dụng có tính đến mật độ của môi trường được đo và gia tốc trọng trường tại điểm đo.
Cảm biến loại radar
Cảm biến mức chất lỏng trong bể sử dụng phương pháp đo không tiếp xúc dựa trên các đặc tính của môi trường này có tỷ trọng bất kỳvà độ nhớt để phản ánh tín hiệu điện. Tần số của tín hiệu phát ra của radar nằm trên bề mặt của mực chất lỏng đo được thay đổi theo quy luật tuyến tính.
Được phản xạ từ bề mặt, nó đến thiết bị nhận với độ trễ được xác định bởi độ dài của con đường đã đi. Do đó, có sự khác biệt giữa tần số của hai tín hiệu. Theo độ lớn của sự thay đổi tần số, thiết bị phân tích của máy định vị sẽ xác định đường đi của tín hiệu hoặc mức chất lỏng phản xạ so với vị trí của radar.
Cảm biến đo mức siêu âm
Sơ đồ đo lường được sử dụng cho các cảm biến loại này tương ứng với sơ đồ đã thảo luận trong phần trước của bài viết. Phương pháp đo vị trí được áp dụng trong dải bước sóng siêu âm.
Dữ liệu nhận được xác định chênh lệch thời gian giữa máy phát phát ra và tín hiệu nhận được từ máy thu. Sử dụng dữ liệu về tốc độ lan truyền của sóng siêu âm trong không gian phía trên bề mặt chất lỏng, thiết bị phân tích xác định khoảng cách truyền tín hiệu hoặc mức chất lỏng trong bể.
Tổng quan ngắn gọn về nhà sản xuất
Cảm biến mức chất lỏng trong bể "ARIES" cho phép bạn thực hiện các phép đo cần thiết ở mức cao. Quảng cáo sản phẩm của họ có thể được tìm thấy trên nhiều trang web nước ngoài.
Cần chú ý đến các sản phẩm của nhà phát triển và nhà sản xuất trong nước L-CARD, có trong Sổ đăng ký Thiết bị Đo lường của Nhà nước. Tập đoàn Alta, đã có mặt trên thị trường Nga hơn 10 năm, đãrất xứng đáng được phản hồi tích cực.
Kết
Cảm biến mức chất lỏng trong bể chứa phải được lựa chọn dựa trên điều kiện sử dụng, đặc tính của chất lỏng, các chỉ số yêu cầu về độ chính xác của phép đo. Các bài đọc chính xác nhất có thể đạt được bằng cách sử dụng cảm biến loại radar, máy đo từ tính.
Cần phải nhớ rằng độ chính xác tuyệt đối đòi hỏi chi phí vật liệu cao hơn. Cảm biến phao và thiết bị báo hiệu là những thiết bị đơn giản nhất, nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế bởi các điều kiện rung do chất lỏng tạo bọt, độ nhớt của nó và tính xâm thực của môi trường.
Giải pháp tối ưu, dựa trên tỷ lệ giá cả / chất lượng, là sử dụng cảm biến thủy tĩnh và điện dung, tuân theo các hạn chế đặt ra đối với các đặc tính của chất lỏng được đo.
