Сензорът за ниво на водата в условията на съвременната технология изпълнява функцията на едно от сетивата на човека. Правилната работа на целия механизъм зависи от това колко правилно е възможно да се управлява и контролира състоянието на водния поток. Трудно е да се надцени значението на надеждността на сензорното устройство, дори само защото устройството, което контролира водата, като правило, се превръща в много "тясна" връзка в съвременната технология.

Конструкция и принцип на действие

Независимо от принципа на работа на устройството, независимо дали работи само в режим на сигнализация или едновременно изпълнява функциите на пазач, автоматична машина или механизъм за управление, дизайнът на устройството винаги се състои от три основни компонента:

• Чувствителен елемент, способен да реагира на характеристиките на водния поток. Например действителното наличие на вода, височината на колоната или нивото в резервоара, фактът на движение на водния поток в тръба или линия;
• Баластен елемент, който балансира сензорната част на сензора. Без баласта чувствителният сензор би се задействал от най-малкото сътресение или случайна капка вода;
• Предавателна или задействаща част, която преобразува сигнала на сензора, монтиран във водния сензор, в специфичен сигнал или действие.

Приблизително 90% от всички водни технологии, по един или друг начин, са свързани с електрически задвижващи механизми - помпи, клапани, нагреватели и електронни машини за управление. Ясно е, че такова устройство, работещо с водни потоци, трябва да бъде безопасно на първо място.

От всички сигнални системисензор, който следи състоянието на водата, се счита за най-простият и достъпен за настройка и ремонт. За разлика от сензорите и устройствата, които работят с измервания на температура, налягане или поток, сензорът за вода е много лесен за управление с помощта на най-простите устройства или, в краен случай, вижте нивото или изпомпвания поток със собствените си очи.

Видове сензори за ниво

Едно от условията успешна работасензор е високата чувствителност на сензора, колкото по-висока е, толкова по-добре, толкова по-точно е възможно да се отчете параметърът на контролираната вода. Следователно, като стойност, измерена от сензора, те се опитват да изберат тази, която се променя най-много по време на измерването.

Днес има около две дузини различни методи и методи за измерване на механичните характеристики на водата, но всички те се използват за получаване на информация:

• Височината на водния стълб в контейнера или резервоара;
• Скоростта на потока или потока на водата;
• Фактът на наличие или отсъствие на вода в затворен съд, резервоар, тръба или топлообменник.

Разбира се, индустриалните сензори могат да бъдат доста сложни структурно, но принципите на работа, използвани в тях, са същите като в домакинското, градинското или автомобилното оборудване.

Поплавъчен датчик за преливане

Най-простият начин за измерване на нивото на водата е с прост механичен дизайн, състоящ се от запечатан поплавък, кобилица или кобилица и възвратен клапан. В този случай поплавъкът е сензорът, пружината и тежестта на поплавъка се считат за баласт, а самият клапан действа като задвижващ механизъм.

Във всички поплавъчни системи сензорът или поплавъкът се настройват на определена височина на реагиране. Водата, която се е повишила в резервоара до контролното ниво, повдига поплавъка и отваря клапана.

Поплавъчната система може да бъде оборудвана с електрически задвижващ механизъм. Например, вътре в сензора за поплавък е монтирана магнитна вложка, когато водата се издигне до работното ниво, магнитното поле кара вакуумния тръбен превключвател да затвори контактите и по този начин включва или изключва електрическата верига.

Сензорът на поплавъка може да бъде изпълнен и в свободна верига, като например при потопяеми помпи. В този случай тръстиковият превключвател се затваря не под въздействието на магнитното поле на обшивката, а само поради разликата в налягането вътре в корпуса на помпата и на нивото на поплавъка. Днес магнитният сензор за поплавък с електрически задвижващ механизъм се счита за една от най-безопасните и надеждни опции за наблюдение на нивото на течността.

Ултразвуков сензор

Дизайнът на сензора за вода предвижда наличието на две устройства - източник на ултразвук и приемник на сигнал. Звуковата вълна се насочва към повърхността на водата, отразява се и се връща към приемника.

На пръв поглед идеята да се използва ултразвук, за да се направи сензор за контрол на нивото или скоростта на движение на водата не изглежда много успешна. Ултразвуковата вълна може да се отразява от стените на резервоара, да се пречупва и да пречи на работата на приемния сензор, а освен това е необходимо сложно електронно оборудване.

Всъщност ултразвуков сензор за измерване на нивото на вода или друга течност се поставя в кутия малко повече от кутия цигари, докато използването на ултразвук като сензор дава някои предимства:

• Възможност за измерване на нивото и дори скоростта на водата при всяка температура, в условия на вибрации или движение;
• Ултразвуковият сензор може да измерва разстоянието от сензора до водната повърхност дори при силно замърсени условия с променливи нива на течности.

В допълнение, сензорът може да измерва нивото на водата, разположена на значителна дълбочина, докато точността на измерване е 1-2 cm на всеки 10 m височина.

Принцип на управление на електродната вода

Фактът, че водата е електропроводима, се използва успешно за направата на контактни сензори за нивото на течността. Структурно системата се състои от няколко електрода, монтирани в контейнер на различни височини и свързани в една електрическа верига.

Тъй като контейнерът се пълни с вода, течността затваря последователно двойка контакти, което включва веригата на релето за управление на помпата. По правило сензорът за вода има два или три електрода, така че измерването на водния поток е твърде диференцирано. Сензорът сигнализира само при достигане на минималното ниво и стартира двигателя на помпата или когато резервоарът е напълно напълнен и го изключва, така че такива системи се използват за управление на резервоари или резервоари за вода за напояване.

Сензор за вода от капацитивен тип

Капацитивен или капацитивен тип сензор се използва за измерване на нивото на водата в тесни и дълбоки резервоари, може да бъде кладенец или кладенец. Като се използва капацитивен сензорвъзможно е да се определи височината на водния стълб в кладенеца с точност до десет сантиметра.

Конструкцията на сензора се състои от два коаксиални електрода, всъщност тръба и вътрешен метален електрод, потопени в сондажа. Водата запълва част от вътрешното пространство на системата, като по този начин променя нейния капацитет. Използвайки свързаната електронна схема и кварцовата осцилираща намотка, капацитетът на сензора и количеството вода в кладенеца могат да бъдат точно определени.

радарен метър

Вълновият или радарният сензор се използва за работа в най-трудни условия, например, ако трябва да измерите нивото или обема на течността в резервоар, отворен резервоар, асиметричен и неправилно оформен кладенец.

Принципът на работа не се различава от ултразвуковото устройство, а използването на електрически импулс ви позволява да извършвате измерване с голяма точност.

Опция за хидростатичен сензор

Един от вариантите на хидростатичния сензор е показан на диаграмата.

За ваша информация! Подобен сензор се използва в перални машинии котли, където е много важно да се контролира височината на водния стълб вътре в резервоара.

Хидростатичният сензор е кутия с еластична пружинна мембрана, която разделя тялото на сензора на две отделения. Една от секциите е свързана със здрава полиетиленова тръба с фитинг, запоен в дъното на резервоара.

Налягането на водния стълб се предава през тръбата към мембраната и предизвиква затваряне на контактите на стартовото реле, най-често се използва двойка за стартиране на задвижващия механизъм - магнитна вложка и тръстиков превключвател.

Сензор за водно налягане

Хидростатичното налягане се определя, когато поток или определен обем вода е в покой. Най-често хидростатичен сензор се използва в отоплителни и отоплителни уреди - котли, отоплителни котли.

Сензор за водно налягане

Такива устройства най-често работят в режим на задействане:

• При високо налягане сензор за вода затваря контактите на релето и позволява на помпата или нагревателя да работят;
• При ниско наляганедори физическата възможност за включване на задвижващия механизъм е блокирана в сензора, т.е. никакви удари или временни скокове на налягането няма да накарат устройството да работи.

При добър сензор за водно налягане сензорът ще даде сигнал за стартиране на двигателя само ако натоварването на силфона се поддържа повече от три секунди.

Типично устройство на "умен" сензор е показано на диаграмата.

Чувствителният елемент на системата е диафрагма, свързана със силфона, централният прът може да се издига и пада в зависимост от налягането и по този начин да променя капацитета на вградения кондензатор.

Свързване на сензора за водно налягане

Опростен сензорен модел се използва в домашни системи "хидроакумулатор - сондажна помпа". Вътре в инструмента има кутия с мембрана, свързана с кобилица и две балансиращи пружини.

Дизайнът се завинтва върху изходния фитинг на акумулатора. С увеличаване на вътрешното налягане мембраната се издига и отваря основната двойка контакти, така че системата да реагира правилно на водното налягане;

Сензор за изтичане на вода

Още от името става ясно, че говорим за устройство, което открива наличието на изтичане на вода от водопроводни комуникации. Принципът на работа на устройството наподобява електродна система. Вътре в пластмасовата кутия са монтирани една или повече двойки електроди в специален джоб. В случай на авария водата, натрупана на пода, се влива в джоба и затваря контактите. Електронната верига се задейства и по сигнал на сензора се задействат сферични кранове с електрическо задвижване.

Ясно е, че сензорът сам по себе си е безполезно нещо, ако се използва без система за управление и автоматично прекъсване на водата, монтирани на входа на къщата или на един от клоновете на водоснабдяването.

Пример за това е една от най-популярните системи за защита - сензорът за изтичане на вода Neptune. Системата включва три основни блока:

• Самият сензор за теч Neptune е в кабелна или безжична модификация, обикновено в комплекта са включени три отделни сензора;
• Сферичен кран с електрическо задвижване, произведен от италианската фирма Bugatti, в количество от два броя;
• Блок за управление «База Нептун».

Най-ценната част от комплекта са автоматичните кранове, те се произвеждат за монтаж на половин инчови и инчови тръбни резби. Дизайнът издържа на налягане до 40 атм., а италианското качество на задвижването гарантира най-малко 100 хиляди цикъла на отваряне и затваряне.

Самият сензор изглежда като две месингови пластини в кутия, към които е свързано ниско напрежение с много високо входно съпротивление, когато сензорът е затворен, токът е ограничен до 50 mA. Самият дизайн е направен по протокол IP67, поради което е абсолютно безопасен за хората.

Монтаж на безжични датчици за теч на вода

В системата Neptune сензорът може да бъде изваден от контролния блок на разстояние повече от 50 м. В по-усъвършенстваните безжични системи NEPTUN PROW + се използват сензори за изтичане на вода, оборудвани с WF модула, вместо кабелна система.

Блокът за управление е оборудван с канал, защитен от смущения и влага, система за включване и изключване на сферични кранове. Смята се, че никакви смущения или случайни капки влага, конденз не влияят на работата на сензорите.

Кутиите със сензор за течове се монтират на разстояние не повече от 2 m от тръбите, сензорите не могат да бъдат екранирани с метални водопроводи или мебели.

Безжичен сензор за вода

Дизайнът на безжичен измервателен уред е по-сложен от конвенционалната двуелектродна кабелна версия. Вътре е монтиран контролер, който непрекъснато сравнява тока, протичащ между електродите, с референтната стойност, съхранена в паметта. В този случай референтната стойност на сухия под може да бъде зададена по ваш избор.

Много удобно решение, като се има предвид, че нивото на влажност в банята може да бъде много високо и редовният конденз може да доведе до фалшиви аларми.

Веднага след като контролерът определи нивото, съответстващо на наводняване, устройството за контрол на водата изпраща алармен сигнал към основния модул. Най-модерните модели могат да дублират командата с SMS съобщение по GSM канал.

Сензор за воден поток

В много случаи за стабилна и безпроблемна работа на оборудването сензорът за наличие на вода не е достатъчен, необходима е информация дали потокът се движи през тръбопровода, каква е неговата скорост и налягане. За тези цели се използват сензори за воден поток.

Видове сензори за воден поток

В домакинството и най-простото индустриално оборудване се използват четири основни типа сензори за поток:

• Манометър;
• Тип сензор за венчелистчета;
• Схема за измерване на острието;
• Ултразвукова система.

По-старият дизайн на тръбата на Пито понякога се използва, но изисква поне чист и ламинарен поток от вода, за да функционира надеждно. Първите три сензора са механични, така че често са обект на запушване или водна ерозия на чувствителния елемент. Последният тип сензор, ултразвуков, може да работи при почти всякакви условия.

Принципът на работа на ултразвуков измервателен уред може да се разбере от диаграмата. Вътре в тръбата има излъчвател на вълни и приемник. В зависимост от скоростта на потока, звуковата вълна може да се отклони от първоначалната си посока, което е основата за измерване на характеристиките на потока.

Устройство и принцип на действие

Най-простите сензори за потока на венчелистчетата работят на принципа на гребно гребло. Венчелистче, окачено на панта, е потопено в потока. Колкото по-висока е скоростта на потока, толкова повече лобът на сензора се отклонява.

По-точни сензори с лопатки използват работно колело или работно колело от полиамид или алуминиева сплав. В този случай е възможно да се измери скоростта на потока от честотата на въртене на движещия се елемент. Единственият недостатък е повишеното съпротивление, създадено от венчелистчетата и остриетата във водния поток.

Сензорът за налягане работи с динамично налягане на потока. Под натиска на водата подвижният елемент с магнитна вложка се изстисква нагоре, като по този начин освобождава място за движение на течността. Тръстиковият превключвател, монтиран в главата, незабавно реагира на магнитното поле на вложката и затваря веригата.

Област на приложение

Сензорите за воден поток се използват изключително в отоплителни системи и системи за автоматизация на едноконтурни топлообменници. Най-често повредата на сензора за потока води до изгаряне и тежки повреди на горещи радиатори и нагреватели.

Направи си сам сензор за ниво на водата

Най-простата версия на устройство, което може да сигнализира за пълнене на резервоар или друг контейнер с вода, е показано на диаграмата по-долу.

Конструктивно детекторът за ниво се състои от три метални електрода, монтирани върху текстолитна плоча. Веригата, сглобена на конвенционален транзистор с ниска мощност, ви позволява да определите максимално допустимите горни и долни нива на водата в резервоара.

Дизайнът е абсолютно безопасен за използване и не изисква скъпи части или контролни устройства.

Заключение

Сензорите за ниво на водата се използват широко в домакински уреди, следователно най-често за спомагателни нужди на гаражно или градинско оборудване се използват готови проекти от старо оборудване, преработени и адаптирани към нови условия. При правилно свързване такова устройство ще продължи много по-дълго от домашно приготвената верига.

В една от статиите, които видях вариант на схемата за автоматично поддържане на нивото на водата в резервоара за съхранение, предложен от един от летните жителикоето, честно казано, ме разтревожи. Този дизайн има редица недостатъци: труден е за производство, изисква определено ниво на умения при работа с електронни компоненти и е доста скъп - един трансформатор струва нещо.

Но основният му недостатък е ниското ниво на електрическа безопасност. В случай на повреда на изолацията на трансформатора, мрежовото напрежение през сензорните електроди ще навлезе във водата и ще се прехвърли в резервоара, което може да доведе до токов удар на хората.

Предлагам във всички отношения проста и много евтина версия на схемата за автоматично поддържане на нивото на водата (виж фиг. 1).

Състои се само от едно реле и два сензора. Като първи компонент е необходимо да се използва релето за включване / изключване K1, а като втори компонент - рид ключовете G1 (сензор за ниско ниво на водата) и G2 (сензор за високо ниво на водата), разположени на водач за постоянен магнит вертикално инсталиран извън резервоара.

Освен това сензорът G1 трябва да бъде разположен над G2. Разстоянието между тях ще съответства на допустимата разлика между горното и долното ниво на водата в резервоара. Сензорите се задействат от постоянен магнит Q, свързан към поплавък от пяна, разположен вътре в резервоара на неговия водач. Тази връзка може да бъде направена например с въдица чрез макара, монтирана в горната част на резервоара.

Скица на устройството за автоматично поддържане на нивото на водата в резервоара е показана на фиг. 2. За информация относно включеното положение на двигателя на помпата, веригата има LED индикатор HL

Схемата работи по следния начин. В първоначалното състояние (няма вода в резервоара и контактът на рийд превключвателя G1 е затворен под въздействието на магнита), релето K1 трябва да бъде принудено в състояние, в което неговият контакт K1.2L и контактите K1 .3, K1.4 K1.5, K1 свързани паралелно ще бъдат затворени .6, K1.7, K1.8 и K1.9. Моторът на помпата M ще започне да работи и светодиодният индикатор HL ще светне, за да потвърди това.

При пълнене на резервоара с вода поплавъкът се издига и контактът на сензора G1 се отваря.

При пълнене на резервоара до горното ниво, магнитът, движещ се надолу по водача, действа върху сензора G2 и след това неговият контакт се затваря. Релето K1 ще се превключи, неговите контакти K1-2, K1.3, K1LK1.5, K1.6, K1.7, K1Li K1.9 ще се отворят, а контактът K1.1, напротив, ще се затвори. И тогава двигателят на помпата ще спре и LED индикаторът HL ще се изключи.

Когато нивото на водата в резервоара падне до по-ниското ниво, поплавъкът пада и магнитът, движещ се нагоре по водача, действа върху сензора G1 и затваря контакта му. Релето K1 ще премине в първоначалното си положение, контактите му K1.2, K1.3, K1.4, K1.5, K1.6, K1.7, K1.8 и K1.9 ще се затворят.

Моторът на помпата ще започне да работи отново (и HL светодиодът ще светне съответно). Тези цикли ще се повтарят, докато към веригата се прилага напрежение.

Всъщност беше отделено много време за обясняване как работи всичко. Всъщност цялото устройство е по-просто от задушена ряпа и тъй като в него няма сложни възли, то ще работи безупречно и дълго време. А сега за материалите и технически спецификациикомпоненти за отстраняване.

1. Като реле K1 използвах реле тип RP-9, предназначено за 220 V AC. Можете също така да поставите RP-12 (също при 220 V), но с висока мощност на двигателя на помпата ще трябва да добавите междинен контактор към веригата.
2. Като сензори G1 и G2 можете да използвате всякакви тръстикови превключватели, проектирани за ток на превключване най-малко 100 mA.
3. Като HL индикатор са подходящи всякакви индикатори, например LED тип SKL12 или AD22-22DS за 220 V.
4. Като водач на магнита може да се използва сегмент от пластмасов кабелен канал с правоъгълен профил 10×15 мм.
5. Като поплавък, парче пяна с правоъгълен отвор 12 × 17 mm в центъра.
6. За водач на поплавъка може да се използва и парче пластмасов кабелен канал с правоъгълен профил 10×15 mm.
7. Като магнитен елемент можете да използвате магнит от магнитно мебелно резе, към което е магнетизирана и залепена лента от калай с отвор за въдица.
8. Сензорите (рийд ключове) могат да се закрепят към релсата с обикновена самозалепваща лента.
9. Като защитни елементи се използват предпазители FU1 и FU1 от всякакъв тип за ток от 5 A.
10. За да изключите веригата на устройството, се използва сдвоен превключвател с контакти SA1 и SA2.

Схемата за автоматично поддържане на водата в резервоара за съхранение

• Фигура 1 (отгоре). Принципна схема на устройството за автоматично поддържане нивото на водата в резервоара за съхранение.
• Фиг. 2. Скица на устройството за автоматично поддържане на нивото на водата в резервоара.

Течността е вещество, което има свойството да тече и да приема формата на съда, в който се намира.

Сензорите за ниво на течности са необходими за контрол на нивото на течности в резервоари или тръбопроводи. По функционалност сензорите за ниво се разделят на нивомери и сигнализатори.

Интерактивен избор на сензор за ниво на течността

За да получите най-доброто решение за вашия проблем, попълнете въпросника,
и нашите експерти ще се свържат с Вас, за да предложат готов отговор.

Сензорите за ниво на течността се разделят на два вида: контактни (целият сензор или част от него е в контакт с измерваната среда) и безконтактни (измерването се извършва без контакт с течната среда). Всеки от тези видове има предимства и недостатъци и намира своето приложение в определена област.

Сензори от контактен типобикновено се използва в процеси, които имат фактори, които възпрепятстват работата на оборудването.

Тези фактори включват:

• температури над +90°С;
• налягане над 3 бара.

Включително основно контактни сензори се използват за измерване на нивото на пенливи течности (мляко, бира, сокове, газ, вода и др.). Поради разсейване на сигнала и неправилни резултати при измерване с безконтактен метод, се препоръчва също да се контролира нивото на течността във високи тесни резервоари с помощта на контактни устройства.

Използват се там, където е необходимо да се избегнат вредните ефекти от физичните и химичните свойства на измерваната течност. Процесът на измерване и работата на сензора могат да бъдат повлияни от:

• вискозни течности (кондензирано мляко, конфитюр, петролни продукти, глицерин и др.);
• агресивни течности (алкали, киселини).

Всички сензори за ниво на течността се различават не само по функционалност (нивомери / сигнални устройства), тип (контакт / безконтакт), но най-важното - по принцип на работа.

Можете да намерите подробно описание на всеки принцип на работа, техните предимства и недостатъци на страниците на нашия уебсайт, в тази статия ще се съсредоточим върху основните разлики и приложения на конкретен сензор за ниво на течност.

Капацитивни сензори за нивое икономично решение за контрол на нивото, където не се получава разпенване и залепване на средата към сензора и където не се изисква висока точност на измерване на нивото. Обикновено се използва за измерване на нивата на течности в малки резервоари. За хранителни продукти и агресивни среди се препоръчват модели с пластмасово покритие на измервателната сонда. Съществен недостатък е високата грешка при измерване на течности с ниска диелектрична проницаемост (ε=1,5…3,0), както и невъзможността за работа с диелектрични течности.

Въпреки това, производителите успяха да решат проблема с откриването на течности с ниска диелектрична константа и проблема с определянето на интерфейса между среди с близки стойности на диелектричната константа. Капацитивно-честотно сигнално устройство, за разлика от капацитивното, благодарение на RF технологията и фината настройка, е в състояние да открие слабо проводими течности и в същото време да не реагира на пяна.

Хидростатични нивомери и сигнализаториимат по-висока точност на измерване в сравнение с капацитивните и същата ниска цена. Следователно те са най-добрият избор по отношение на съотношението цена/качество. Стойността на нивото се изчислява чрез измерване на налягането на течния стълб, поради което хидростатичните сензори се използват в отворени резервоари или в затворени, но в които налягането на въздуха съответства на атмосферното налягане, в противен случай нивомерът ще даде неправилни резултати. Включително определянето на нивото се влияе от плътността на течността, за използването на хидростатични нивомери е необходимо да се гарантира, че стойността му остава постоянна през цялото време на измерване. Поради това не се препоръчва използването на хидростатичен метод за откриване на ниво за течности с променлива плътност (радиохимично производство, нефтопродукти с температурни промени). Използват се за контрол на нивото на чисти и отпадъчни води, течни хранителни продукти или химикали, не реагират на пяна. Те всъщност са безалтернативно решение за измерване нивото на течността в кладенци.

работа байпасни нивомерисе основава на принципа на комуникиращите съдове, което прави процеса на измерване много ясен и разбираем. Такива нивомери се използват в малки резервоари под налягане с температури на работната среда до +250 °C. Те могат да се използват заедно с магнитострикционни нивомери, което ще им позволи да бъдат интегрирани в автоматизираната система за управление. Байпасните нивомери не трябва да се използват с вискозни течности или течности, чийто вискозитет се увеличава с понижаване на температурата, тъй като температурата на течността в байпасната камера поради топлинни мостове в свързващия фитинг е по-ниска, отколкото в съда, комуникиращ с него.

МагнитострикционенИ магнитни нивомериса от тип поплавък, което означава, че поплавъкът "лежи" на повърхността на течността и нивото се измерва спрямо позицията на този поплавък. Такива нивомери са по-точни, особено магнитострикционните. Препоръчително е да се използват в търговското счетоводство на леки петролни продукти, химикали и други скъпи течности. Поплавъчните уреди са подходящи за измерване на нивото на пенливи течности, но не са подходящи за вискозни течности.

Микровълнови рефлексни нивомериструктурно се състои от електронен блок и вълновод. Дължината на вълновода трябва да съответства на височината на резервоара, което ограничава използването на сензори във високи резервоари. Всички сензори с подобен дизайн (капацитивен, магнитен, магнитострикционен) са изправени пред такава катастрофа. Въпреки това, принципът на работа и конструкцията на рефлексния сензор го прави много точен и подходящ за използване при трудни условия (висока температура и налягане), както и при пенливи и лепкави течности. Този тип нивомер може да се нарече най-универсалният, подходящ за използване с практически всяка течност, независимо от налягането на въздуха над повърхността на течността или диелектричната константа на средата.

ИзместителиТова са сензори за трудни условия, при които освен всичко друго се изисква висока точност на измерване. Принципът на работа на нивомерите с букс е подобен на работата на поплавковите сензори и се основава на използването на принципа на Архимед. Някои модели са в състояние да предоставят ненадминати резултати от измерване при температури от -196 °C до + 500 °C и работно налягане до 414 атмосфери. Тук идва и високата цена. Като правило те се използват в съоръжения за съхранение на нефт и в химическата промишленост.

Това е универсален уред за непрекъснато измерване на нивото на течности. Притежава всички предимства на безконтактния метод на измерване и се характеризира с изключително висока точност. Може да се използва с всички течни среди, пяната може да бъде изключение в някои случаи. Импулсният радарен нивопредавател може да бъде смутен от газова възглавница над повърхността на течността, в който случай трябва да се използват FMCW радарни нивопредаватели. Най-доброто приложение на такива сензори е в резервоари с бавна промяна на нивото на течността, където високата точност на измерване е важна. Недостатъкът е високата им цена.

Ултразвукови сензори за ниводруг безконтактен тип сензори. Като цяло ултразвуковите сензори се използват най-често за безконтактен контрол на нивото на течностите. В крайна сметка много високата точност на измерване на радарните сензори не винаги е важна, а цената на такива устройства е няколко пъти по-ниска. Ограниченията за употреба се налагат от пенообразуващи течности и контейнери, в които се образува газова възглавница (резервоари с азотна киселина), всъщност, какъвто е случаят с импулсните радарни нивомери.

Оптични нивопревключватели за течностиса миниатюрни сензори, предназначени да контролират нивото в малки контейнери и резервоари при вибрации.

Вибриращи алармиили както там се наричат "вибрационни вилици"блъснете се в резервоара на необходимите нива. Чувствителният елемент постоянно вибрира, което позволява сензорът да се използва с вискозни и пенести течности, без страх от фалшиви положителни резултати. Такива сензори имат средна точност и цена в сравнение с други сигнални устройства.

поплавъчни превключвателинай-простите и икономични устройства за наблюдение на нивото на течности и отпадъчни води, както и леко агресивни течни среди. Поплавковите сигнализатори се разделят на два вида - това са поплавъчни кабелни и поплавъчни магнитни сигнализатори. Разликата се състои в това, че кабелните имат определена дължина на кабела и се потапят в течността през горната част на резервоара, докато магнитните се врязват в страничната стена на резервоара на необходимото ниво. За агресивни среди поплавъкът и кабелът са изработени от различни пластмаси. Като правило те се използват за включване / изключване на помпи. Различават се в ниската цена и ниската точност.

За да сглобя водомера, бях изправен пред избора на метод на измерване - контактен или безконтактен. Контактните методи включват резистивни, кондензаторни и индуктивни методи, от безконтактните най-широко приложение имат визуалните, радарните и ултразвуковите методи. За да не повлияем на качеството на водата в резервоара, ще прибегнем до един от безконтактните методи за измерване на нивото на течността.

Всички безконтактни методи се основават на един и същ принцип: сигналът излиза, минава определено време, сигналът се връща. Визуалният метод използва оптичен сигнал, той е доста точен, но ако сензорът се замърси, той спира да работи напълно.

Радарното измерване на нивото използва високочестотни радиовълни и следователно не е подходящо за използване в дома. Ултразвуковият метод е подобен на радарния, само че вместо радиовълни се използват ултразвукови вълни. Този метод ни подхожда напълно, поради факта, че ултразвуковите сензори са лесни за намиране и са евтини.

Направих измервател на нивото на течността, базиран на микроконтролера Arduino Mega2560 (можете да вземете всеки контролер Arduino).

За щети, получени по време на процеса на сглобяване, авторът на статията не носи отговорност.

Стъпка 1: Материали

Материали за сензор за ниво на водата в резервоара:

• Arduino (Uno, Mega 2560,…)
• ултразвуков сензор за разстояние HC SR04
• проводници за свързване на сензора към контролера
• плексиглас за тялото (по избор)

Стъпка 2: Малко теория

Като начало ще ви разкажа малко за ултразвуковия метод за измерване на нивото на течност. Целта на всички безконтактни нивомери е да измерват разстоянието между трансивъра и повърхността на течността. Трансивърът изпраща кратък ултразвуков импулс и измерва времето, необходимо на сигнала да достигне повърхността на течността и обратно до трансивъра. Поради факта, че плътността на течността е по-висока от плътността на водата, нейната повърхност ще отразява ултразвуковия импулс.

Ултразвуковият метод за измерване има своите недостатъци:

1. Поради дължината на импулса остава малък прозорецза приемане на отразения сигнал, тъй като трансивърът продължава да излъчва сигнала. Проблемът се решава съвсем просто: сензорът се поставя на няколко сантиметра над максималното ниво на течността, което позволява на приемника да започне да получава сигнал.
2. Поради ширината на гредата има ограничения за диаметъра на използвания контейнер. Ако диаметърът е твърде малък, сигналът, отразен от повърхността на течността, ще се отрази и от стените на контейнера, тогава данните може да са неверни.
3. Преди да инсталирате брояча в резервоара на постоянно място, той беше тестван за тези две точки. Стабилни данни, получени на разстояние най-малко 5 см от сензора. Това означава, че сензорът трябва да бъде монтиран на поне 5 cm над нивото на течността. Също така няма отразени сигнали от стените на резервоара с диаметър на съда 7,5 cm (височина 0,5 m). Тези резултати бяха взети предвид при инсталирането на сензора в резервоара.

Стъпка 3: Резервоар за вода

Водата ще тече в напоителната система гравитачно. Следователно резервоарът трябва да бъде монтиран над нивото на пода. Резервоарът е направен от метър канализационна тръбас диаметър 16 см. Тръбата е разделена на две части. Клапаните са разположени в долната част, горната ще бъде истинският резервоар за вода. Като капак на резервоара се използва капачка. Към щепсела е прикрепен ултразвуков сензор за измерване на разстояние. За стабилност резервоарът е монтиран в дървена кутия, в която са монтирани електроника и батерия.

Ние кодираме височината на течния стълб като процент, референтната точка ще бъде показанията на брояча от 6 cm (100%) и до 56 cm (0%), 6 cm е разстоянието от водната повърхност.

Резервоарът е направен от тръба за по-лесно изчисляване на обема (цилиндрична форма без промяна в диаметъра).

Стъпка 4: Схема на свързване на ултразвуков сензор и контролер

Първо запоете проводници към ултразвуковия сензор (усукана двойка, без екраниране или фолио). След това поставяме сензора в домашен калъф от плексиглас. Запечатваме тялото и го закрепваме към капака на резервоара. Калъфът се прави в ход и не е задължителна част, затова го няма на снимката и няма инструкции за направата му, така че импровизирайте, ако решите да го правите.

Свържете сензора към контролера, като следвате приложената схема.

Стъпка 5: Програмирайте

Програмата за измерване на разстоянието е преобразувана в програма за откриване на нивото на водата.

Първо се изпраща сигнал, след това се връща, измерва се времето между предаването и приемането на сигнала и получените данни се преобразуват в сантиметри. Сантиметрите от своя страна се преобразуват в проценти и тези данни се предават на компютър чрез серийна връзка. Можете също да изчислите обема на водата, оставаща в резервоара.

файлове

Стъпка 6: Проверете

Оттогава този резервоар за вода ще се използва в автоматична системаполиване с двустепенен регулатор, е необходимо да се измерват индикаторите на потока. Изходящият поток от резервоара зависи от хидростатичното налягане вътре в него.

Всеки, който е запознат с основите на хидродинамиката, знае, че хидростатичното налягане намалява, когато нивото на водата спада. За да се поливат растенията със същия обем вода, е необходимо да можете да контролирате времето, през което вентилът остава отворен. Познавайки дебита, е възможно да се изчисли колко вода може да изтече от резервоара за определено време и по този начин да се определи времето, през което вентилът трябва да бъде отворен.

За да проверите точността на нашия водомер, напълнете резервоара с вода до максимално ниво. След това отворете вентила, за да изтече цялата вода. Резервоарът беше празен до 2% поради факта, че дизайнът е направен по такъв начин, че да предотврати изтичането на остатъци. Диаграмата на стъпковата функция е приложена към снимката, според тази диаграма можем приблизително да преценим при какво ниво на водата настъпва промяната (използвайки Excel, Matlab или друга изчислителна програма).

Самосглобеният сензор за ниво на водата работи според очакванията.

Стъпка 7: Приложение в проекти

Сглобеният нивомер с ултразвуков датчик е примерен. Ако искаме да използваме измервателния уред в проекти, както домашни, така и полупромишлени, трябва да тестваме устойчивостта на износване и водоустойчивостта. След тестване ще стане ясно дали измервателният уред е подходящ за използване във всякакви проекти. В момента мога само да кажа, че сензорът работи добре през времето, изминало от сглобяването.

Поради факта, че методът за измерване на нивото на водата е безконтактен, водата не се замърсява. Самият сензор излезе доста евтин на цена, което означава, че може да се използва в домашни проекти.

Много от нас, а не само запалените летни жители, се сблъскаха с проблема с автоматизацията и контрола на пълненето на контейнери с вода. Най-вероятно тази статия е за тези, които решат да го направят най-простата схемаконтрол на пълненето на контейнера условия на живот. Най-бюджетният начин за изграждане на автоматизация е използването на реле за управление на водата. Релетата за контрол на нивото (вода) се използват и в по-сложни водоснабдителни системи за частни къщи, но в тази статия ще разгледаме само бюджетни модели на реле за контрол на нивото на проводящата течност. Контролираните течности включват: вода (чешмяна, изворна, дъждовна), течности с ниско съдържание на алкохол (бира, вино и др.), мляко, кафе, отпадъчни води, течни торове. Номиналният ток на релейните контакти е 8-10A, което позволява превключване на малки помпи без използване на междинно реле или контактор, но производителите все пак препоръчват инсталирането на междинни релета или контактори за включване / изключване на помпите. Температурният диапазон на устройствата е от -10 до +50C, а максималната възможна дължина на проводника (от релето до датчика) е 100 метра, на предния панел има LED индикатори за работа, теглото е не повече от 200 грама , той е монтиран на DIN шина, така че ще трябва да обмислите предварително разположението на системата за управление.

Принципът на действие на релето се основава на измерване на съпротивлението на течност, разположена между два потопени сензора. Ако измереното съпротивление е по-малко от праговата стойност, тогава състоянието на контактите на релето се променя. За да се избегне електролитен ефект, през сензорите протича променлив ток. Захранващото напрежение на сензора е не повече от 10V. Консумираната мощност не надвишава 3W. Фиксирана чувствителност 50 kOhm.

На пазара има много релета от същия тип, нека разгледаме най-бюджетните модели от производителите "Релета и автоматизация" в Москва и новостите на "TDM" (Търговска къща на името на Морозов).

Реле за контрол на нивото. ( аналог на RKU-02 TDM)

Релето за контрол на нивото TDM е представено от четири модела:

1. (SQ1507-0002)за конектор Р8Ц(SQ1503-0019) на DIN шина
2. (SQ1507-0003)на DIN шина аналог на RKU-1M)
3. (SQ1507-0004)на DIN шина
4. (SQ1507-0005)на DIN шина

Корпусите на релетата са изработени от материали, забавящи горенето. Сензорите за контрол на нивото са изработени от неръждаема стомана. (DKU-01 SQ1507-0001).

Работата на релето се основава на кондуктометричния метод за определяне на наличието на течност, който се основава на електрическата проводимост на течностите и възникването на микроток между електродите. Релетата имат превключващи контакти, което позволява да се използва режим на пълнене или източване. Захранващо напрежение RKU-02, RKU-03, RKU-04 - 230V или 400V.

Веригата за управление на помпата на резервоара е в режим "напълване или източване".

Схема на изпомпване на течност от кладенец/резервоар в резервоар, контрол на нивото и в двете среди, т.е. релето извършва защитно изключване на помпата в режим на работа на сухо (когато нивото на течността в кладенеца/резервоара падне)

Схема на последователно или пълно включване на 2 помпи. Релето RKU-04 се използва на места, където преливането на кладенци, ями, каптажи и други контейнери е неприемливо. Релето работи с 2 помпи, като за равномерно използване на ресурса им релето ги включва една по една. Кога спешен случайдвете помпи се изключват едновременно.

Релето не може да се използва за следните течности: дестилирана вода, бензин, керосин, масло, етиленгликоли, бои, LPG.

Сравнителна таблица на аналози по серии: