Skysčio lygio jutikliai bake leidžia atlikti dabartinį pripildyto skysčio kiekio matavimą ir pranešti apie jo ribinių verčių pasiekimą. Tokie prietaisai susideda iš jautraus jutiklio, kuris reaguoja į tam tikrus fizinius parametrus, ir matavimo, valdymo ir indikacijos grandinių. Priklausomai nuo taikymo, naudojami įrenginiai, kurie skiriasi savo veikimo principu.
Straipsnyje pateikta informacija padės sužinoti apie skirtingų tipų jutiklių veikimo principus ir jų taikymo sritis. Bus atlikta trumpa jų privalumų ir trūkumų apžvalga, nurodyti pagrindiniai rinkoje pasiteisinę gamintojai.
Prietaisų klasifikacija
Skysčio lygio jutikliai bake gali būti lygio matuokliai arba signaliniai įtaisai. Pirmieji iš jų skirti nuolatiniam skysčio lygio matavimui esamu momentu.laikas. Jie naudoja jutiklius, kurie veikia skirtingais fiziniais principais. Tolesnis iš jų gaunamų signalų apdorojimas atliekamas analoginėmis arba skaitmeninėmis elektroninėmis grandinėmis, kurios yra lygio matuoklių dalis. Gauti indikatoriai rodomi ekrano elementuose.
Signaliniai įtaisai įspėja apie pasiekus tam tikrą skysčio lygio bake vertę, iš anksto nustatytą nustatymo elementais. Kitas jų pavadinimas yra vandens lygio jutikliai bake, kad išjungtų tolesnį jo tiekimą. Jų išvesties signalas yra diskretus. Įspėjimas gali būti įspėjamas šviesos arba garso signalu. Tokiu atveju užpildymo arba išleidimo sistemų veikimas automatiškai blokuojamas.
Lygio matavimo metodai
Priklausomai nuo skysčio, kurį reikia matuoti bakelyje, savybių, naudojami šie matavimo metodai:
- kontaktas, kuriame skysčio lygio jutiklis bake arba jo dalyje tiesiogiai sąveikauja su išmatuota terpe;
- bekontaktinis, išvengiant tiesioginės jutiklio sąveikos su skysčiu (dėl agresyvių savybių arba didelio klampumo).
Kontaktiniai įtaisai yra bake tiesiai ant matuojamo skysčio paviršiaus (plūduriuoja), jo gylyje (hidrostatiniai slėgio matuokliai) arba ant rezervuaro sienelės tam tikrame aukštyje (plokštiniai kondensatoriai). Nekontaktiniams skaitikliams (radarams, ultragarsiniams) būtina numatyti zoną, kurioje matuojamo skysčio paviršius būtų tiesiogiai matomas ir kad nebūtų tiesioginio kontakto sują.
Veikimo principai
Tiek lygio matuokliai, tiek signaliniai įrenginiai savo funkcijoms atlikti naudoja skirtingus veikimo principus. Plačiausiai naudojami šių tipų įrenginiai:
- plūduriuojantys skysčio lygio bake jutikliai;
- talpa;
- hidrostatiniai skysčio lygio jutikliai;
- radaro tipo įrenginiai;
- ultragarsiniai jutikliai.
Plūdė, savo ruožtu, gali būti mechaninė, diskretiška ir magnetostrikcinė. Pirmosiose trijose jutiklių grupėse yra prietaisai, naudojantys kontaktinį matavimo metodą, kitos dvi yra nekontaktiniai įrenginiai.
Mechaniniai plūdiniai jungikliai
Lengva plūdė, nuolat esanti bake esančio skysčio paviršiuje, mechaninių svirčių sistema sujungta su potenciometro viduriniu gnybtu, kuris yra pasipriešinimo tiltelio svirtis. Kai rezervuare yra minimalus skysčio kiekis, tiltas laikomas subalansuotu. Jo matavimo įstrižainėje nėra įtampos.
Kai bakas prisipildo, plūdė stebi skysčio lygio padėtį perkeldama judantį potenciometro kontaktą per svirties sistemą. Pakeitus potenciometro varžą, pažeidžiama tilto subalansuota būklė. Įtampa, kuri rodoma jos matavimo įstrižainėje, naudojama ekrano sistemos elektroninėje grandinėje. Jo analoginiai arba skaitmeniniai rodmenys atitinka skysčio kiekį bakelyje šiuo metu.
Diskretūs plūdiniai jungikliai
Diskretus signalas grandinės pavidaluarba nendrinio jungiklio kontaktų atidarymą naudoja elektroninės indikacijos ir signalizacijos grandinė, kad praneštų, kad skysčio lygis bake pasiekė tam tikrą vertę. Metaliniai kontaktai, pagaminti iš medžiagos, kurios kontaktinė varža yra maža, kai jie yra uždaryti, dedami į tuščiavidurę izoliuotą stiklinę lemputę.
Vandens lygio jutiklis rezervuare su atskiru išėjimu turi tuščiavidurio vamzdelio pavidalo kreiptuvą, į kurį nepatenka skystis iš bako. Vienos ar kelių nendrinių relių kontaktai yra pritvirtinti kreiptuvo viduje. Jų vieta priklauso nuo to, kokiu atveju reikia gauti aliarmą, kai skysčio lygis pasiekia nustatytą reikšmę.
Jutiklio plūdė su įmontuotu mažu nuolatiniu magnetu juda išilgai kreiptuvo, kai keičiasi skysčio lygis bake. Kontaktinė grupė veikia tuo metu, kai ji patenka į plūdės nuolatinio magneto magnetinį lauką. Signalas per laidus, prijungtus prie nendrinio jungiklio bako vandens lygio jutiklio kontaktų, patenka į aliarmo grandinę.
Magnetostrikciniai plūduriuojantys jutikliai
Šio tipo jutikliai teikia nuolatinį signalą, priklausomai nuo skysčio lygio bakelyje. Pagrindinis elementas, kaip ir ankstesniu atveju, yra plūdė, kurios viduje yra nuolatinis magnetas, kuris užima savo padėtį skysčio paviršiuje ir juda vertikalia plokštuma išilgai kreiptuvo.
Vidinę kreiptuvo ertmę, izoliuotą nuo skysčio, užima bangolaidis. Jis pagamintas iš magnetostrikciniomedžiaga. Elemento apačioje yra srovės impulsų, sklindančių palei jį, š altinis.
Kai spinduliuojamas impulsas pasiekia plūdės vietą su magnetu, sąveikauja du magnetiniai laukai. Šios sąveikos rezultatas – mechaniniai virpesiai, kurie sklinda atgal palei bangolaidį.
Šalia impulsų generatoriaus pritvirtintas pjezoelektrinis elementas, fiksuojantis mechanines vibracijas. Išorinė elektroninė grandinė analizuoja laiko delsą tarp skleidžiamų ir gaunamų impulsų ir apskaičiuoja atstumą iki plūdės, kuri nuolat yra skysčio paviršiuje. Indikacijos grandinė nuolat praneša apie skysčio lygį bake.
Talpiniai jutikliai
Šio tipo jutiklių veikimas pagrįstas kondensatoriaus savybėmis pakeisti savo elektrinę talpą, kai keičiasi medžiagos, užpildančios erdvę tarp jo plokščių, dielektrinė konstanta. Naudojami bendraašiai kondensatoriai, kurie yra skirtingo skersmens bendraašių tuščiavidurių metalinių cilindrų.
Pastarosios yra kondensatorių plokštės, tarp kurių skystis gali laisvai prasiskverbti. Oro ir skystos terpės dielektrinės konstantos turi skirtingas reikšmes. Užpildžius baką, pasikeičia bendros koaksialinio kondensatoriaus dielektrinės konstantos vertė ir atitinkamai jo elektrinė talpa.
Svyravimo grandinės dažnis, ingrandinė, prie kurios prijungtas kondensatorius, kinta proporcingai jo talpos pokyčiui. Elektroninis dažnio / įtampos keitiklis stebi šį pokytį ir rodo vertę, proporcingą bako pripildymo laipsniui.
Hidrostatiniai jutikliai
Kitas tokio prietaiso pavadinimas yra detektorius arba slėgio keitiklis. Jie gali būti stacionarūs, pritvirtinti prie bako apačioje, užpildyti skysčiu, arba nešiojami. Pastaruoju atveju slėgio keitikliai aprūpinti nemažo ilgio laidu. Tai leidžia juos naudoti skirtingų geometrinių dydžių bakams.
Jautrus hidrostatinio jutiklio elementas yra membrana, kuri suvokia virš jos esančios skysčio kolonėlės slėgį. Jo reguliavimas atliekamas taip, kad dėl atmosferos slėgio membrana nedeformuotų. Slėgis matavimo taške gali būti naudojamas norint nustatyti skysčio kolonėlės aukštį arba bako pripildymo laipsnį.
Membranos deformacijos dydis paverčiamas elektrine proporcinga verte, kuri vėliau naudojama skysčio lygiui bake rodyti. Taikomos pataisos, kuriose atsižvelgiama į išmatuotos terpės tankį ir gravitacijos pagreitį matavimo taške.
Radaro tipo jutikliai
Bako skysčio lygio jutiklis naudoja bekontakčio matavimo metodą, pagrįstą šios bet kokio tankio terpės savybėmisir klampumą, kad atspindėtų elektrinį signalą. Radaro, esančio virš išmatuoto skysčio lygio paviršiaus, skleidžiamo signalo dažnis kinta pagal tiesinį dėsnį.
Atspindėdamas nuo paviršiaus, jis pasiekia priimantį įrenginį su vėlavimu, kurį lemia nuvažiuoto kelio ilgis. Taigi, yra skirtumas tarp dviejų signalų dažnių. Pagal dažnio poslinkio dydį lokatoriaus analizės įtaisas nustato signalo nueitą kelią arba atspindinčio skysčio lygį, palyginti su radaro vieta.
Ultragarsiniai lygio jutikliai
Šio tipo jutikliams naudojama matavimo schema atitinka ankstesnėje straipsnio dalyje aptartą. Vietos matavimo metodas taikomas ultragarso bangų ilgių diapazone.
Gauti duomenys nustato laiko skirtumą tarp skleidžiamo siųstuvo ir imtuvo priimamų signalų. Naudodamas duomenis apie ultragarso sklidimo greitį erdvėje virš skysčio paviršiaus, analizės prietaisas nustato signalo nuvažiuotą atstumą arba skysčio lygį bakelyje.
Trumpa gamintojų apžvalga
Skysčio lygio jutikliai bake "ARIES" leidžia atlikti reikiamus matavimus aukštu lygiu. Jų gaminių reklamą galima rasti daugelyje užsienio svetainių.
Nusipelno dėmesio į vietinio kūrėjo ir gamintojo L-CARD gaminius, įtrauktus į Valstybinį matavimo priemonių registrą. Daugiau nei 10 metų Rusijos rinkoje gyvuojanti „Alta Group“turinusipelnė teigiamų atsiliepimų.
Išvada
Skysčio lygio jutiklius bake reikėtų parinkti atsižvelgiant į jų naudojimo sąlygas, skysčių savybes, reikiamus matavimo tikslumo rodiklius. Tiksliausius rodmenis galima gauti naudojant radaro tipo jutiklius, magnetostrikcinius matuoklius.
Reikia atsiminti, kad absoliutus tikslumas reikalauja didesnių medžiagų sąnaudų. Plūdiniai jutikliai ir signalizacijos įtaisai yra paprasčiausi įrenginiai, tačiau jų naudojimą riboja vibracijos sąlygos dėl skysčio putojimo, jo klampumo ir terpės agresyvumo.
Optimalus sprendimas, pagrįstas kainos ir kokybės santykiu, yra hidrostatinių ir talpinių jutiklių naudojimas, atsižvelgiant į matuojamo skysčio savybėms taikomus apribojimus.
