Senzor nivoa vode u uslovima savremene tehnologije obavlja funkciju jednog od ljudskih čula. Ispravan rad cijelog mehanizma ovisi o tome koliko je ispravno moguće upravljati i kontrolirati stanje protoka vode. Teško je precijeniti važnost pouzdanosti senzorskog uređaja, makar samo zato što uređaj koji kontrolira vodu, po pravilu, postaje vrlo "uska" karika u modernoj tehnologiji.

Dizajn i princip rada

Bez obzira na kojem se principu rada uređaj zasniva, da li radi samo u signalnom režimu ili istovremeno obavlja funkcije stražara, automatske mašine ili kontrolnog mehanizma, dizajn uređaja se uvijek sastoji od tri glavne komponente:

• Osjetni element koji može reagirati na karakteristike protoka vode. Na primjer, stvarno prisustvo vode, visina stuba ili nivo u rezervoaru, činjenica kretanja toka vode u cevi ili liniji;
• Balastni element koji balansira senzorski dio senzora. Bez balasta, osjetljivi senzor bi se aktivirao najmanjim trzajem ili povremenim kapljicama vode;
• Dio za prijenos ili aktiviranje koji pretvara signal senzora ugrađenog u senzor vode u određeni signal ili akciju.

Otprilike 90% sve tehnologije vode, na ovaj ili onaj način, povezano je sa električnim aktuatorima - pumpama, ventilima, grijačima i elektronskim upravljačkim mašinama. Jasno je da takav uređaj koji radi sa vodenim tokovima prije svega mora biti siguran.

Od svega sistemi signalizacije senzor koji prati stanje vode smatra se najjednostavnijim i najpristupačnijim za postavljanje i popravku. Za razliku od senzora i uređaja koji rade s mjerenjem temperature, tlaka ili protoka, senzor vode je vrlo lako kontrolirati pomoću najjednostavnijih uređaja, ili, u ekstremnim slučajevima, vlastitim očima vidjeti nivo ili pumpani protok.

Vrste senzora nivoa

Jedan od uslova uspješan rad senzor je visoka osjetljivost senzora, što je veća to bolje, točnije je moguće očitati kontrolirani parametar vode. Stoga, kao vrijednost koju mjeri senzor, pokušavaju odabrati onu koja se najviše mijenja tokom mjerenja.

Danas postoji oko dvadesetak različitih metoda i metoda za mjerenje mehaničkih karakteristika vode, ali sve se koriste za dobivanje informacija:

• Visina vodenog stuba u posudi ili rezervoaru;
• Brzina toka ili protoka vode;
• Činjenica prisustva ili odsustva vode u zatvorenom spremniku, spremniku, cijevi ili izmjenjivaču topline.

Naravno, industrijski senzori mogu biti prilično složeni strukturno, ali principi rada koji se koriste u njima su isti kao u opremi za domaćinstvo, vrt ili automobile.

Senzor prelijevanja tipa plovak

Najjednostavniji način mjerenja nivoa vode je jednostavnim mehaničkim dizajnom, koji se sastoji od zatvorenog plovka, klackalice ili klackalice i nepovratnog ventila. U ovom slučaju, plovak je senzor, opruga i težina plovka smatraju se balastom, a sam ventil djeluje kao pokretač.

U svim plutajućim sistemima, senzor ili plovak je podešen na određenu visinu odziva. Voda koja se podigla u rezervoaru do kontrolnog nivoa podiže plovak i otvara ventil.

Sistem plovka može biti opremljen električnim aktuatorom. Na primjer, magnetni umetak je ugrađen unutar senzora plovka, kada se voda podigne na radnu razinu, magnetsko polje uzrokuje da vakuumski reed prekidač zatvori kontakte i na taj način uključuje ili isključuje električni krug.

Senzor plovka se također može implementirati u slobodnom krugu, kao, na primjer, u potopljenim pumpama. U ovom slučaju, reed prekidač se ne zatvara pod utjecajem magnetskog polja košuljice, već samo zbog razlike tlaka unutar kućišta pumpe i na razini plovka. Danas se magnetni senzor plovka s električnim aktuatorom smatra jednom od najsigurnijih i najpouzdanijih opcija za praćenje razine tekućine.

Ultrazvučni senzor

Dizajn senzora za vodu predviđa prisustvo dva uređaja - ultrazvučnog izvora i prijemnika signala. Zvučni val se usmjerava na površinu vode, odbija se i vraća u prijemnik.

Na prvi pogled, ideja da se ultrazvukom napravi senzor za kontrolu nivoa ili brzine kretanja vode ne izgleda baš uspješno. Ultrazvučni talas se može reflektovati od zidova rezervoara, prelamati i ometati rad prijemnog senzora, a osim toga potrebna je sofisticirana elektronska oprema.

Naime, ultrazvučni senzor za mjerenje nivoa vode ili bilo koje druge tekućine smješten je u kutiju malo više od kutije cigareta, dok korištenje ultrazvuka kao senzora daje određene prednosti:

• Sposobnost mjerenja nivoa, pa čak i brzine vode na bilo kojoj temperaturi, u uvjetima vibracija ili kretanja;
• Ultrazvučni senzor može mjeriti udaljenost od senzora do površine vode čak iu jako zagađenim uvjetima s promjenjivim nivoima tekućine.

Osim toga, senzor može mjeriti nivo vode koji se nalazi na značajnoj dubini, dok je tačnost mjerenja 1-2 cm na svakih 10 m visine.

Princip kontrole vode na elektrodama

Činjenica da je voda električno provodljiva uspješno se koristi za izradu kontaktnih senzora nivoa tekućine. Strukturno, sistem se sastoji od nekoliko elektroda ugrađenih u kontejner na različitim visinama i povezanih u jedan električni krug.

Kako se posuda napuni vodom, tekućina zatvara par kontakata u seriji, što uključuje krug releja upravljanja pumpom. Po pravilu, senzor vode ima dvije ili tri elektrode, pa je mjerenje protoka vode previše diferencirano. Senzor signalizira tek kada se dostigne minimalni nivo i pokrene motor pumpe, ili kada je rezervoar potpuno napunjen i isključi ga, pa se takvi sistemi koriste za kontrolu rezervnih rezervoara ili rezervoara za vodu za navodnjavanje.

Kapacitivni senzor vode

Kapacitivni ili kapacitivni tip senzora se koristi za mjerenje nivoa vode u uskim i dubokim rezervoarima, može biti bunar ili bunar. Korišćenjem kapacitivni senzor moguće je odrediti visinu vodenog stuba u bunaru sa tačnošću od deset centimetara.

Dizajn senzora se sastoji od dvije koaksijalne elektrode, zapravo cijevi i unutrašnje metalne elektrode, uronjene u bušotinu. Voda ispunjava dio unutrašnjeg prostora sistema, čime se mijenja njegov kapacitet. Pomoću povezanog elektronskog kola i kvarcnog oscilacionog namotaja može se precizno odrediti kapacitet senzora i količina vode u bušotini.

radarski metar

Talasni ili radarski senzor se koristi za rad u najtežim uvjetima, na primjer, ako trebate izmjeriti nivo ili zapreminu tečnosti u rezervoaru, otvorenom rezervoaru, asimetričnom i nepravilnog oblika bunara.

Princip rada se ne razlikuje od ultrazvučnog uređaja, a korištenje električnog impulsa omogućava vam da izvršite mjerenje s velikom preciznošću.

Opcija hidrostatskog senzora

Jedna od varijanti hidrostatskog senzora prikazana je na dijagramu.

Za tvoju informaciju! Sličan senzor se koristi u mašine za pranje veša i bojlere, gde je veoma važno kontrolisati visinu vodenog stuba unutar rezervoara.

Hidrostatički senzor je kutija s elastičnom oprugom opterećenom membranom koja dijeli tijelo senzora na dva odjeljka. Jedna od sekcija je spojena čvrstom polietilenskom cijevi sa priključkom zalemljenim na dno rezervoara.

Pritisak vodenog stupca se prenosi kroz cijev na membranu i uzrokuje zatvaranje kontakata startnog releja, najčešće se koristi par za pokretanje aktuatora - magnetni umetak i reed prekidač.

Senzor pritiska vode

Hidrostatički pritisak se određuje kada protok ili određena zapremina vode miruje. Najčešće se hidrostatički senzor koristi u uređajima za grijanje i grijanje - kotlovi, kotlovi za grijanje.

Uređaj za senzor pritiska vode

Takvi uređaji najčešće rade u načinu okidanja:

• At visokog pritiska senzor vode zatvara kontakte releja i omogućava rad pumpe ili grijača;
• Pri niskom pritiskučak je i fizička mogućnost uključivanja aktuatora blokirana u senzoru, odnosno nikakvi udari ili privremeni skokovi tlaka neće učiniti da uređaj radi.

Sa dobrim senzorom pritiska vode, senzor će dati signal za pokretanje motora samo ako se opterećenje na mjehu održava duže od tri sekunde.

Tipičan uređaj "pametnog" senzora prikazan je na dijagramu.

Osetljivi element sistema je dijafragma spojena sa mehom, centralna šipka se može dizati i spuštati u zavisnosti od pritiska, a samim tim i menjati kapacitivnost ugrađenog kondenzatora.

Povezivanje senzora pritiska vode

Pojednostavljeni model senzora koristi se u kućnim sistemima "hidroakumulator - bušotina pumpa". Unutar instrumenta je kutija s membranom spojenom na klackalicu i dvije balansne opruge.

Konstrukcija je pričvršćena na izlazni priključak akumulatora. Sa povećanjem unutrašnjeg pritiska, membrana se podiže i otvara glavni par kontakata tako da sistem pravilno reaguje na pritisak vode;

Senzor curenja vode

Već iz naziva postaje jasno da je riječ o uređaju koji otkriva prisutnost curenja vode iz vodovodnih komunikacija. Princip rada uređaja podsjeća na sistem elektroda. Unutar plastične kutije jedan ili više pari elektroda ugrađeni su u poseban džep. U slučaju nezgode, voda koja se nakuplja na podu teče u džep i zatvara kontakte. Elektronsko kolo se pokreće, a na signal senzora, kuglasti ventili s električnim pogonom počinju u rad.

Jasno je da je senzor sam po sebi beskorisna stvar ako se koristi bez upravljačkog sistema i automatskog isključivanja vode instaliranog na ulazu u kuću ili na jednom od ogranaka vodovoda.

Primjer je jedan od najpopularnijih zaštitnih sistema - Neptun senzor curenja vode. Sistem uključuje tri glavna bloka:

• Sam senzor curenja Neptune je u žičanoj ili bežičnoj modifikaciji, obično su tri odvojena senzora uključena u komplet;
• Kuglasti ventil sa električnim pogonom, proizvođača italijanske kompanije Bugatti, u količini od dva komada;
• Upravljačka jedinica «Neptun Base».

Najvredniji dio kompleta su automatske slavine, koje se proizvode za ugradnju na cijevne navoje od pola inča i inča. Dizajn izdržava pritisak do 40 Atm., a italijanski kvalitet pogona garantuje najmanje 100 hiljada ciklusa otvaranja i zatvaranja.

Sam senzor izgleda kao dvije mesingane ploče u kutiji, na koje je priključen niskonaponski napon sa vrlo visokim ulaznim otporom, kada je senzor zatvoren struja je ograničena na 50 mA. Sam dizajn je napravljen prema IP67 protokolu, stoga je apsolutno siguran za ljude.

Ugradnja bežičnih senzora za curenje vode

U sistemu Neptune senzor se može ukloniti sa upravljačke jedinice na udaljenosti većoj od 50 m. U naprednijim NEPTUN PROW + bežičnim sistemima, umjesto žičanog sistema koriste se senzori curenja vode opremljeni WF modulom.

Upravljačka jedinica je opremljena kanalom zaštićenim od smetnji i vlage, sistemom za uključivanje i isključivanje kuglastih ventila. Vjeruje se da nikakve smetnje ili slučajne kapi vlage, kondenzata ne utiču na rad senzora.

Kutije sa senzorom curenja postavljaju se na udaljenosti ne većoj od 2 m od cijevi; senzori se ne mogu zaštititi metalnim vodovodom ili namještajem.

Bežični senzor vode

Dizajn bežičnog mjerača je složeniji od konvencionalne žičane verzije s dvije elektrode. Unutra je instaliran kontroler koji kontinuirano uspoređuje struju koja teče između elektroda sa referentnom vrijednošću pohranjenom u memoriji. U ovom slučaju, referentna vrijednost suvog poda može se postaviti prema vlastitom izboru.

Veoma zgodno rešenje, s obzirom da nivo vlage u kupatilu može biti veoma visok, a redovna kondenzacija može dovesti do lažnih alarma.

Čim kontroler odredi nivo koji odgovara poplavi, uređaj za kontrolu vode šalje alarmni signal baznoj jedinici. Najnapredniji modeli su u mogućnosti da dupliciraju komandu SMS porukom preko GSM kanala.

Senzor protoka vode

U mnogim slučajevima, za stabilan i nesmetan rad opreme, senzor prisutnosti vode nije dovoljan, potrebna je informacija o tome da li se protok kreće kroz cjevovod, kolika je njegova brzina i pritisak. U te svrhe koriste se senzori protoka vode.

Vrste senzora protoka vode

U kućanstvu i najjednostavnijoj industrijskoj opremi koriste se četiri glavna tipa senzora protoka:

• Manometar;
• Tip senzora latica;
• Šema mjerenja oštrice;
• Ultrazvučni sistem.

Ponekad se koristi stariji dizajn pito cijevi, ali zahtijeva barem čist i laminaran protok vode da bi pouzdano funkcionirao. Prva tri senzora su mehanička, pa su često podložni začepljenju ili vodenoj eroziji senzorskog elementa. Posljednji tip senzora, ultrazvučni, može raditi u gotovo svim uvjetima.

Princip rada ultrazvučnog mjerača može se razumjeti iz dijagrama. Unutar cijevi je emiter valova i prijemnik. U zavisnosti od brzine strujanja, zvučni talas može da odstupi od prvobitnog pravca, što je osnova za merenje karakteristika protoka.

Uređaj i princip rada

Najjednostavniji senzori protoka latica rade na principu veslanja. Latica obješena na šarku je uronjena u potok. Što je veća brzina protoka, to više odstupa režanj senzora.

Precizniji senzori s lopaticama koriste impeler ili impeler od poliamida ili legure aluminija. U ovom slučaju moguće je izmjeriti brzinu protoka iz frekvencije rotacije pokretnog elementa. Jedini nedostatak je povećan otpor koji stvaraju latice i lopatice u toku vode.

Senzor pritiska radi koristeći dinamički pritisak protoka. Pod pritiskom vode, pokretni element sa magnetnim umetkom se stisne prema gore, čime se oslobađa prostor za kretanje tečnosti. Reed prekidač instaliran u glavi trenutno reaguje na magnetsko polje umetka i zatvara strujni krug.

Područje primjene

Senzori protoka vode koriste se isključivo u sistemima grijanja i sistemima automatizacije jednokružnih izmjenjivača topline. Najčešće kvar senzora protoka dovodi do izgaranja i teškog oštećenja vrućih radijatora i grijača.

DIY senzor nivoa vode

Najjednostavnija verzija uređaja koji može signalizirati punjenje rezervoara ili bilo koje druge posude vodom prikazana je na dijagramu ispod.

Konstruktivno, detektor nivoa se sastoji od tri metalne elektrode postavljene na tekstuolitu ploču. Krug, sastavljen na konvencionalnom tranzistoru male snage, omogućava vam da odredite maksimalno dopuštene gornje i donje razine vode u spremniku.

Dizajn je apsolutno siguran za upotrebu i ne zahtijeva skupe dijelove ili upravljačke uređaje.

Zaključak

Senzori nivoa vode se široko koriste u kućanskih aparata, stoga se najčešće za pomoćne potrebe garažne ili baštenske opreme koriste gotovi dizajni od stare opreme, preuređeni i prilagođeni novim uslovima. Uz pravilno povezivanje, takav uređaj će trajati mnogo duže od domaćeg kola.

U jednom od članaka koje sam vidio varijanta sheme za automatsko održavanje nivoa vode u spremniku koju je predložio jedan od ljetnih stanovnikašto me je, da budem iskren, uznemirilo. Ovaj dizajn ima niz nedostataka: težak je za proizvodnju, zahtijeva određeni nivo vještine u radu s elektroničkim komponentama i prilično je skup - jedan transformator nešto vrijedi.

Ali njegov glavni nedostatak je nizak nivo električne sigurnosti. U slučaju kvara izolacije transformatora, mrežni napon kroz elektrode senzora ući će u vodu i prenijeti se u rezervoar, što može dovesti do strujnog udara za ljude.

Predlažem u svakom pogledu jednostavnu i vrlo jeftinu verziju sheme za automatsko održavanje nivoa vode (vidi sliku 1).

Sastoji se od samo jednog releja i dva senzora. Kao prvu komponentu potrebno je koristiti on/off relej K1, a kao drugu komponentu reed prekidači G1 (senzor niskog nivoa vode) i G2 (senzor visokog nivoa vode) koji se nalaze na vodilici za permanentni magnet okomito instaliran izvan rezervoara.

Štaviše, senzor G1 bi trebao biti smješten iznad G2. Udaljenost između njih će odgovarati dozvoljenoj razlici između gornjeg i donjeg nivoa vode u rezervoaru. Senzori se aktiviraju pomoću permanentnog magneta Q spojenog na pjenasti plovak koji se nalazi unutar spremnika na njegovoj vodilici. Ova veza se može ostvariti, na primjer, pomoću užeta za pecanje kroz remenicu postavljenu na vrhu spremnika.

Skica uređaja za automatsko održavanje nivoa vode u rezervoaru je prikazana na slici 2. Za informacije o uključenom položaju motora pumpe, kolo ima LED indikator HL

Shema funkcionira na sljedeći način. U početnom stanju (u rezervoaru nema vode i kontakt reed prekidača G1 je zatvoren pod uticajem magneta), relej K1 mora biti primoran u stanje u kojem njegov kontakt K1.2L i kontakti K1 .3, K1.4 K1.5, K1 spojeni paralelno će biti zatvoreni .6, K1.7, K1.8 i K1.9. Motor pumpe M će početi da radi i LED indikator HL će se upaliti da to potvrdi.

Prilikom punjenja rezervoara vodom plovak se podiže i kontakt senzora G1 se otvara.

Prilikom punjenja rezervoara do gornjeg nivoa, magnet koji se kreće niz vodilicu djeluje na G2 senzor, a zatim se njegov kontakt zatvara. Relej K1 će se prebaciti, njegovi kontakti K1-2, K1.3, K1LK1.5, K1.6, K1.7, K1Li K1.9 će se otvoriti, a kontakt K1.1, naprotiv, zatvoriti. Tada će se motor pumpe zaustaviti i LED indikator HL će se ugasiti.

Kada nivo vode u rezervoaru padne na niži nivo, plovak pada, a magnet koji se kreće prema gore duž vodilice deluje na G1 senzor i zatvara njegov kontakt. Relej K1 će se prebaciti u prvobitni položaj, njegovi kontakti K1.2, K1.3, K1.4, K1.5, K1.6, K1.7, K1.8 i K1.9 će se zatvoriti.

Motor pumpe će ponovo početi da radi (i HL LED će se upaliti u skladu sa tim). Ovi ciklusi će se ponavljati sve dok se napon primjenjuje na krug.

Zapravo, dosta vremena je potrošeno objašnjavajući kako sve to funkcionira. Zapravo, cijeli uređaj je jednostavniji od parene repe, a budući da u njemu nema složenih čvorova, tada će raditi besprijekorno i dugo vremena. A sada o materijalima i tehničke specifikacije komponente za uklanjanje.

1. Kao relej K1 koristio sam relej tipa RP-9, na 220 V AC. Možete staviti i RP-12 (također na 220 V), ali s velikom snagom motora pumpe, u krug će se morati dodati srednji kontaktor.
2. Kao senzore G1 i G2, možete koristiti bilo koje reed prekidače dizajnirane za prekidačku struju od najmanje 100 mA.
3. Kao HL indikator, prikladni su bilo koji indikatori, na primjer, LED tip SKL12 ili AD22-22DS za 220 V.
4. Segment plastičnog kablovskog kanala pravokutnog profila 10×15 mm može se koristiti kao vodilica za magnet.
5. Kao plovak, komad pjene s pravokutnom rupom 12 × 17 mm u sredini.
6. Komad plastične kablovske cevi pravougaonog profila 10×15 mm se takođe može koristiti kao vodilica za plovak.
7. Kao magnetni element možete koristiti magnet iz magnetne brave za namještaj, na koju se magnetizira i lijepi traka od lima s rupom za pecanje.
8. Senzori (reed prekidači) se mogu pričvrstiti na šinu običnom ljepljivom trakom.
9. Kao zaštitni elementi koriste se osigurači FU1 i FU1 bilo koje vrste za struju od 5 A.
10. Za isključivanje strujnog kruga uređaja koristi se upareni prekidač s kontaktima SA1 i SA2.

Shema automatskog održavanja vode u spremniku

• Slika 1 (gore). dijagram strujnog kola uređaji za automatsko održavanje nivoa vode u rezervoaru.
• Slika 2. Skica uređaja za automatsko održavanje nivoa vode u rezervoaru.

Tečnost je tvar koja ima svojstvo da teče i poprima oblik posude u kojoj se nalazi.

Senzori nivoa tečnosti su potrebni za kontrolu nivoa tečnosti u rezervoarima ili cjevovodima. Prema funkcionalnosti, senzori nivoa dijele se na mjerače nivoa i signalne uređaje.

Interaktivni izbor senzora nivoa tečnosti

Da biste dobili najbolje rješenje za svoj problem, ispunite upitnik,
a naši stručnjaci će vas kontaktirati kako bi vam ponudili gotov odgovor.

Senzori nivoa tečnosti se dele na dva tipa: kontaktni (ceo senzor ili njegov deo je u kontaktu sa merenim medijumom) i beskontaktni (merenje se odvija bez kontakta sa tečnim medijumom). Svaki od ovih tipova ima prednosti i nedostatke i nalazi svoju primjenu u određenom području.

Senzori tipa kontakta obično se koristi u procesima koji imaju faktore koji ometaju rad opreme.

Ovi faktori uključuju:

• temperature preko +90°S;
• pritisak preko 3 bara.

Uključujući uglavnom kontaktne senzore, koriste se za mjerenje nivoa pjenušavih tekućina (mlijeko, pivo, sokovi, plin, voda, itd.). Zbog rasipanja signala i netačnih rezultata pri mjerenju beskontaktnom metodom, preporučuje se i kontrola nivoa tečnosti u visokim uskim rezervoarima pomoću kontaktnih uređaja.

Koriste se tamo gdje je potrebno izbjeći štetno djelovanje fizičkih i kemijskih svojstava mjerene tekućine. Na proces mjerenja i performanse senzora mogu uticati:

• viskozne tekućine (kondenzirano mlijeko, džem, naftni derivati, glicerin, itd.);
• agresivne tečnosti (alkalije, kiseline).

Svi senzori nivoa tekućine razlikuju se ne samo po funkcionalnosti (mjeri nivoa / signalni uređaji), vrsti (kontaktni / beskontaktni), već što je najvažnije - u principu rada.

Detaljan opis svakog principa rada, njihovih prednosti i mana možete pronaći na stranicama naše web stranice, u ovom članku ćemo se fokusirati na ključne razlike i primjene određenog senzora nivoa tekućine.

Kapacitivni senzori nivoa je ekonomično rešenje za kontrolu nivoa gde ne dolazi do pene i lepljenja medijuma za senzor i gde nije potrebna visoka tačnost merenja nivoa. Obično se koristi za mjerenje nivoa tečnosti u malim rezervoarima. Za prehrambene proizvode i agresivne medije preporučuju se modeli sa plastičnim premazom mjerne sonde. Značajan nedostatak je velika greška pri merenju tečnosti sa niskom dielektričnom konstantom (ε=1,5…3,0), kao i nemogućnost rada sa dielektričnim tečnostima.

Međutim, proizvođači su uspjeli riješiti problem detekcije tekućina s niskom dielektričnom konstantom i problem određivanja međuprostora između medija sa bliskim vrijednostima dielektrične konstante. Kapacitivno-frekventni signalizacijski uređaj, za razliku od kapacitivnog, zahvaljujući RF tehnologiji i finom podešavanju, u stanju je detektirati slabo provodljive tekućine i istovremeno ne reagirati na pjenu.

Hidrostatički mjerači nivoa i signalni uređaji imaju veću tačnost mjerenja u odnosu na kapacitivnu i istu nisku cijenu. Stoga su najbolji izbor u odnosu cijena/kvalitet. Vrijednost nivoa se izračunava mjerenjem tlaka stupca tekućine, stoga se hidrostatički senzori koriste u otvorenim ili zatvorenim rezervoarima, ali u kojima tlak zraka odgovara atmosferskom tlaku, inače će mjerač nivoa dati netačne rezultate. Uključujući i određivanje nivoa utječe gustina tekućine, za korištenje hidrostatskih mjerača nivoa potrebno je osigurati da njegova vrijednost ostaje konstantna tokom cijelog vremena mjerenja. Stoga se ne preporučuje korištenje hidrostatičke metode detekcije nivoa za tekućine promjenjive gustine (radiohemijska proizvodnja, naftni proizvodi sa temperaturnim promjenama). Koriste se za kontrolu nivoa čiste i otpadne vode, tečnih prehrambenih proizvoda ili hemikalija, ne reaguju na penu. Oni su zapravo bezalternativno rješenje za mjerenje nivoa tečnosti u bunarima.

Posao obilazni mjerači nivoa zasniva se na principu komuniciranja posuda, što proces mjerenja čini vrlo jasnim i razumljivim. Takvi mjerači nivoa se koriste u malim rezervoarima pod pritiskom sa temperaturama radnog medija do +250 °S. Mogu se koristiti zajedno sa magnetostriktivnim mjeračima nivoa, što će im omogućiti da se integriraju u automatizirani kontrolni sistem. Bajpas mjerači nivoa se ne smiju koristiti sa viskoznim tekućinama ili tekućinama čija viskoznost raste sa smanjenjem temperature, jer je temperatura tekućine u bypass komori zbog toplinskih mostova u spojnom spoju niža nego u posudi koja komunicira s njom.

Magnetostriktivno i magnetni mjerači nivoa su tipa plovka, što znači da plovak "leži" na površini tečnosti i nivo se meri u odnosu na položaj ovog plovka. Takvi mjerači nivoa su precizniji, posebno magnetostriktivni. Preporučljivo ih je koristiti u komercijalnom obračunu lakih naftnih derivata, hemikalija i drugih skupih tečnosti. Mjerači s plovkom pogodni su za mjerenje nivoa pjenastih tečnosti, ali nisu prikladni za viskozne tečnosti.

Mikrovalni refleksni mjerači nivoa strukturno se sastoje od elektronske jedinice i talasovoda. Dužina talasovoda mora odgovarati visini rezervoara, što ograničava upotrebu senzora u visokim rezervoarima. Svi senzori sličnog dizajna (kapacitivni, magnetni, magnetostriktivni) suočavaju se sa takvom katastrofom. Međutim, princip rada i dizajn refleks senzora čini ga vrlo preciznim i pogodnim za upotrebu u teškim uslovima (visoke temperature i tlaka), kao i sa pjenastim i ljepljivim tekućinama. Ovaj tip mjerača nivoa može se nazvati najsvestranijim, pogodnim za upotrebu s gotovo bilo kojom tekućinom, bez obzira na tlak zraka iznad površine tekućine ili dielektričnu konstantu medija.

Displacers Radi se o senzorima za teške uslove, u kojima je, između ostalog, potrebna visoka tačnost merenja. Princip rada mjerača nivoa je sličan radu senzora plovka i zasniva se na korištenju Arhimedovog zakona. Neki modeli mogu dati nenadmašne rezultate mjerenja na temperaturama od -196 °C do +500 °C i radnim pritiscima do 414 atmosfera. Tu dolazi do visokih troškova. Po pravilu se koriste u skladištima nafte i u hemijskoj industriji.

Ovo je univerzalni uređaj za kontinuirano mjerenje nivoa tečnosti. Ima sve prednosti beskontaktne metode mjerenja i odlikuje se izuzetno visokom preciznošću. Može se koristiti sa svim tekućim medijima, pjena može biti izuzetak u nekim slučajevima. Pulsni radarski predajnik nivoa može ometati gasni jastuk iznad površine tečnosti, u kom slučaju treba koristiti FMCW radarske predajnike nivoa. Najbolja primena ovakvih senzora je u rezervoarima sa sporom promenom nivoa tečnosti, gde je važna visoka tačnost merenja. Nedostatak je njihova visoka cijena.

Ultrazvučni senzori nivoa drugi tip senzora bez kontakta. Uglavnom, ultrazvučni senzori se najčešće koriste za beskontaktnu kontrolu nivoa tečnosti. Uostalom, vrlo visoka preciznost mjerenja radarskih senzora nije uvijek važna, a cijena takvih uređaja je nekoliko puta niža. Ograničenja u upotrebi nameću tečnosti koje se pjene i posude u kojima se formira gasni jastuk (rezervoari sa azotnom kiselinom), u stvari, kao što je slučaj sa pulsnim radarskim nivoomerima.

Optički prekidači nivoa za tečnosti su minijaturni senzori dizajnirani za kontrolu nivoa u malim posudama i rezervoarima pod vibracijama.

Vibracioni alarmi ili kako god da se zovu "vibracione viljuške" udariti u rezervoar na potrebnim nivoima. Osjetljivi element konstantno vibrira, što omogućava da se senzor koristi s viskoznim i pjenastim tekućinama bez straha od lažnih rezultata. Takvi senzori imaju prosječnu tačnost i cijenu u odnosu na druge signalne uređaje.

plivajući prekidači najjednostavniji i najekonomičniji uređaji za praćenje nivoa tečnosti i otpadnih voda, kao i slabo agresivnih tečnih medija. Plutajući signalni uređaji dijele se na dvije vrste - to su plutajući kabel i plutajući magnetski signalni uređaji. Razlika je u tome što kablovski imaju određenu dužinu kabla i uronjeni su u tečnost kroz vrh rezervoara, dok se magnetni urezuju u bočnu stijenku rezervoara na potrebnom nivou. Za agresivna okruženja, plovak i kabel su izrađeni od različite plastike. U pravilu se koriste za uključivanje / isključivanje pumpi. Razlikuju se po niskoj cijeni i niskoj preciznosti.

Za sastavljanje vodomjera bio sam suočen s izborom metode mjerenja - kontaktno ili bezkontaktno. Kontaktne metode uključuju otporne, kondenzatorske i induktivne metode, od beskontaktnih metoda najčešće se koriste vizualne, radarske i ultrazvučne metode. Kako ne bismo uticali na kvalitet vode u rezervoaru, pribjeći ćemo jednoj od beskontaktnih metoda mjerenja nivoa tečnosti.

Sve beskontaktne metode temelje se na istom principu: signal odlazi, prođe određeno vrijeme, signal se vraća. Vizualna metoda koristi optički signal, prilično je precizna, ali ako se senzor zaprlja, on će potpuno prestati raditi.

Radarsko mjerenje nivoa koristi visokofrekventne radio valove i stoga nije prikladno za upotrebu u kući. Ultrazvučna metoda je slična radarskoj, samo se koriste ultrazvučni valovi umjesto radio valova. Ova metoda nam savršeno odgovara, zbog činjenice da je ultrazvučne senzore lako pronaći i da su jeftini.

Napravio sam mjerač nivoa tekućine na bazi Arduino Mega2560 mikrokontrolera (možete uzeti bilo koji Arduino kontroler).

Za bilo kakvu štetu nastalu tokom procesa montaže, autor članka nije odgovoran.

Korak 1: Materijali

Materijali za senzor nivoa vode u rezervoaru:

• Arduino (Uno, Mega 2560,…)
• ultrazvučni senzor udaljenosti HC SR04
• žice za spajanje senzora na kontroler
• pleksiglas za telo (opciono)

Korak 2: Malo teorije

Za početak ću vam reći nešto o ultrazvučnoj metodi mjerenja nivoa tekućine. Svrha svih beskontaktnih mjernih uređaja je mjerenje udaljenosti između primopredajnika i površine tekućine. Primopredajnik šalje kratak ultrazvučni impuls i mjeri vrijeme potrebno da signal stigne do površine tekućine i natrag do primopredajnika. Zbog činjenice da je gustina tečnosti veća od gustine vode, njena površina će reflektovati ultrazvučni puls.

Ultrazvučna metoda mjerenja ima svoje nedostatke:

1. Zbog dužine pulsa ostaje mali prozor da primi reflektovani signal jer primopredajnik nastavlja da emituje signal. Problem je riješen vrlo jednostavno: senzor je postavljen nekoliko centimetara iznad maksimalnog nivoa tekućine, omogućavajući prijemniku da počne primati signal.
2. Zbog širine grede, postoje ograničenja u promjeru korištenog spremnika. Ako je promjer premali, signal koji se reflektira od površine tekućine također će se reflektirati od zidova posude, tada podaci mogu biti lažni.
3. Prije ugradnje brojača u rezervoar na stalno mjesto, testiran je na ove dvije tačke. Stabilni podaci dobiveni na udaljenosti od najmanje 5 cm od senzora. To znači da senzor mora biti instaliran najmanje 5 cm iznad nivoa tečnosti. Takođe, nije bilo reflektovanih signala sa zidova rezervoara prečnika posude od 7,5 cm (visine 0,5 m). Ovi rezultati su uzeti u obzir prilikom ugradnje senzora u rezervoar.

Korak 3: Spremnik za vodu

Voda će teći u sistem za navodnjavanje gravitacijom. Zbog toga se rezervoar mora postaviti iznad nivoa poda. Rezervoar je napravljen od metra kanalizaciona cijev prečnika 16 cm Cijev je podijeljena na dva dijela. Ventili se nalaze u donjem dijelu, gornji će biti stvarni rezervoar za vodu. Poklopac se koristi kao poklopac rezervoara. Ultrazvučni senzor za mjerenje udaljenosti je pričvršćen na utikač. Radi stabilnosti, rezervoar je ugrađen u drvenu kutiju u koju je ugrađena elektronika i baterija.

Visinu stupca tečnosti kodiramo u procentima, referentna tačka će biti očitavanje brojača od 6 cm (100%), a do 56 cm (0%), 6 cm je udaljenost od površine vode.

Rezervoar je napravljen od cijevi radi lakšeg izračuna zapremine (cilindrični oblik bez promjene promjera).

Korak 4: Dijagram ožičenja ultrazvučnog senzora i kontrolera

Prvo zalemite žice na ultrazvučni senzor (upredeni par, bez oklopa ili folije). Zatim senzor postavljamo u kućište od domaćeg pleksiglasa. Zapečatimo tijelo i pričvrstimo ga na poklopac rezervoara. Futrola se radi kako ide i nije obavezan dio, tako da je nema na fotografiji i nema uputstva za izradu, pa improvizujte ako se odlučite za izradu.

Povežite senzor na kontroler prema priloženom dijagramu.

Korak 5: Program

Program mjerenja udaljenosti je pretvoren u program za detekciju nivoa vode.

Prvo se šalje signal, zatim se vraća, mjeri se vrijeme između prijenosa i prijema signala, a primljeni podaci se pretvaraju u centimetre. Centimetri se zauzvrat pretvaraju u procente i ovi podaci se prenose na računar putem serijske veze. Također možete izračunati količinu vode preostale u spremniku.

Fajlovi

Korak 6: Provjerite

Budući da će se ovaj rezervoar za vodu kasnije koristiti u sistemu za automatsko navodnjavanje sa dvostepenim regulatorom, potrebno je izmjeriti protoke. Izlazni protok iz rezervoara zavisi od hidrostatičkog pritiska u njemu.

Svako ko poznaje osnove hidrodinamike zna da se hidrostatički pritisak smanjuje kako nivo vode pada. Da bi se biljke zalijevale istom količinom vode, potrebno je moći kontrolirati vrijeme tokom kojeg ventil ostaje otvoren. Poznavajući brzine protoka, moguće je izračunati koliko vode može istjecati iz spremnika u određenom vremenu i tako odrediti vrijeme za koje ventil mora biti otvoren.

Da biste provjerili tačnost našeg vodomjera, napunite rezervoar vodom do maksimalnog nivoa. Zatim otvorite ventil da sva voda iscuri. Rezervoar je bio prazan do 2% zbog činjenice da je dizajn napravljen tako da spriječi curenje ostataka. Dijagram step funkcije je priložen uz sliku, prema ovom dijagramu možemo približno procijeniti na kojoj razini vode dolazi do promjene (pomoću Excela, Matlaba ili drugog računarskog programa).

Senzor nivoa vode koji se samostalno montira radi kako se očekuje.

Korak 7: Aplikacija u projektima

Sastavljeni vodomjer sa ultrazvučnim senzorom je uzorak. Ako želimo koristiti mjerač u projektima, kako domaćim tako i poluindustrijskim, moramo testirati otpornost na habanje i vodootpornost. Nakon testiranja, bit će jasno da li je mjerač pogodan za upotrebu u bilo kojem projektu. Za sada mogu samo reći da senzor radi dobro vrijeme koje je prošlo od sklapanja.

Zbog činjenice da je način mjerenja nivoa vode beskontaktan, voda nije zagađena. Sam senzor je ispao prilično jeftin po cijeni, što znači da se može koristiti u domaćim projektima.

Mnogi od nas, a ne samo strastveni ljetni stanovnici, suočili su se s problemom automatizacije i kontrole punjenja posuda vodom. Najvjerovatnije je ovaj članak za one koji se odluče na to najjednostavniji krug kontrola punjenja kontejnera uslove za život. Najpovoljniji način za izgradnju automatizacije je korištenje releja za kontrolu vode. Releji za kontrolu nivoa (voda) također se koriste u složenijim vodovodnim sistemima za privatne kuće, ali u ovom članku ćemo razmotriti samo proračunske modele provodljivog releja za kontrolu nivoa tekućine. Kontrolisane tečnosti obuhvataju: vodu (česma, izvor, kiša), tečnosti sa niskim sadržajem alkohola (pivo, vino, itd.), mleko, kafu, otpadne vode, tečna đubriva. Nazivna struja kontakata releja je 8-10A, što omogućava prebacivanje malih pumpi bez upotrebe međureleja ili kontaktora, ali proizvođači i dalje preporučuju ugradnju međureleja ili kontaktora za uključivanje/isključivanje pumpi. Raspon temperature uređaja je od -10 do +50C, a maksimalna moguća dužina žice (od releja do senzora) je 100 metara, na prednjoj ploči su LED indikatori rada, težina nije veća od 200 grama , montira se na din šinu, tako da ćete morati unaprijed razmisliti o postavljanju upravljačkog sistema.

Princip rada releja zasniva se na mjerenju otpora tekućine koja se nalazi između dva uronjena senzora. Ako je izmjereni otpor manji od granične vrijednosti, tada se mijenja stanje kontakata releja. Da bi se izbjegao elektrolitički efekat, naizmjenična struja teče preko senzora. Napon napajanja senzora nije veći od 10V. Potrošnja energije nije veća od 3W. Fiksna osetljivost 50 kOhm.

Na tržištu postoji mnogo releja istog tipa, uzmimo u obzir najpovoljnije modele proizvođača "Releji i automatika" u Moskvi i novitete "TDM" (Trgovačka kuća po imenu Morozov).

Relej za kontrolu nivoa. ( analog RKU-02 TDM)

Relej za kontrolu nivoa TDM predstavljen je sa četiri modela:

1. (SQ1507-0002) za konektor R8C(SQ1503-0019) na DIN šinu
2. (SQ1507-0003) na DIN šinu analog RKU-1M)
3. (SQ1507-0004) na DIN šinu
4. (SQ1507-0005) na DIN šinu

Kućišta releja su izrađena od materijala koji usporavaju plamen. Senzori za kontrolu nivoa izrađeni su od nerđajućeg čelika. (DKU-01 SQ1507-0001).

Rad releja zasniva se na konduktometrijskoj metodi za određivanje prisustva tečnosti, koja se zasniva na električnoj provodljivosti tečnosti i pojavi mikrostruja između elektroda. Releji imaju preklopne kontakte, što omogućava korištenje načina punjenja ili pražnjenja. Napon napajanja RKU-02, RKU-03, RKU-04 - 230V ili 400V.

Upravljački krug pumpe rezervoara u režimu "punjenje ili odvod".

Šema pumpanja fluida iz bunara/rezervoara u rezervoar, kontrola nivoa u oba medija, tj. relej vrši zaštitno isključivanje pumpe u režimu rada na suvo (kada nivo tečnosti u bušotini/rezervoar opadne)

Šema sekvencijalnog ili totalnog uključivanja 2 pumpe. Relej RKU-04 se koristi na mjestima gdje je prelijevanje bunara, jama, kaptaže i drugih kontejnera neprihvatljivo. Relej radi sa 2 pumpe, a radi ravnomernog korišćenja njihovog resursa, relej ih uključuje jednu po jednu. Kada hitan slučaj obe pumpe su isključene u isto vreme.

Relej se ne može koristiti za sledeće tečnosti: destilovana voda, benzin, kerozin, ulje, etilen glikoli, boje, TNG.

Uporedna tabela analoga po serijama: