El sensor de nivel de agua en las condiciones de la tecnología moderna realiza la función de uno de los sentidos humanos. El correcto funcionamiento de todo el mecanismo depende de cuán correctamente sea posible gestionar y controlar el estado del flujo de agua. Es difícil sobrestimar la importancia de la confiabilidad del dispositivo sensor, aunque solo sea porque el dispositivo que controla el agua, por regla general, se convierte en el eslabón muy "estrecho" en la tecnología moderna.

Diseño y principio de funcionamiento.

Independientemente del principio de funcionamiento en el que se base el dispositivo, ya sea que funcione solo en el modo de señalización o realice simultáneamente las funciones de un vigilante, una máquina automática o un mecanismo de control, el diseño del dispositivo siempre consta de tres componentes principales:

• Un elemento sensor capaz de responder a las características del flujo de agua. Por ejemplo, la presencia real de agua, la altura de la columna o el nivel en el tanque, el hecho del movimiento del flujo de agua en una tubería o línea;
• Un elemento de lastre que equilibra la parte del sensor del sensor. Sin el lastre, el sensor sensible se activaría con la más mínima sacudida o la gota ocasional de agua;
• Pieza transmisora ​​o accionadora que convierte la señal del sensor montado en el sensor de agua en una señal o acción específica.

Aproximadamente el 90% de toda la tecnología del agua, de una forma u otra, está conectada con actuadores eléctricos: bombas, válvulas, calentadores y máquinas de control electrónico. Está claro que un dispositivo de este tipo que funcione con flujos de agua debe ser seguro en primer lugar.

De todo sistemas de señalización un sensor que monitorea el estado del agua se considera el más simple y económico de instalar y reparar. A diferencia de los sensores y dispositivos que trabajan con medidas de temperatura, presión o caudal, el sensor de agua es muy fácil de controlar utilizando los dispositivos más sencillos, o en casos extremos, ver el nivel o caudal bombeado con tus propios ojos.

Tipos de sensores de nivel

una de las condiciones trabajo exitoso El sensor es la alta sensibilidad del sensor, cuanto más alto, mejor, con mayor precisión es posible leer el parámetro de agua controlado. Por lo tanto, como el valor medido por el sensor, intentan elegir el que más cambia durante la medición.

Hoy en día, existen alrededor de dos docenas de métodos y métodos diferentes para medir las características mecánicas del agua, pero todos ellos se utilizan para obtener información:

• La altura de la columna de agua en el recipiente o tanque;
• La velocidad del flujo o flujo de agua;
• El hecho de la presencia o ausencia de agua en un recipiente cerrado, tanque, tubería o intercambiador de calor.

Por supuesto, los sensores industriales pueden ser estructuralmente bastante complejos, pero los principios de funcionamiento utilizados en ellos son los mismos que en los equipos domésticos, de jardín o automotrices.

Sensor de desbordamiento tipo flotador

La forma más sencilla de medir el nivel del agua es con un diseño mecánico simple, que consta de un flotador sellado, un balancín o balancín y una válvula de retención. En este caso, el flotador es el sensor, el resorte y el peso del flotador se consideran el lastre, y la propia válvula actúa como actuador.

En todos los sistemas de flotador, el sensor o flotador se ajusta a una altura de respuesta específica. El agua que ha subido en el tanque hasta el nivel de control levanta el flotador y abre la válvula.

El sistema de flotación puede equiparse con un actuador eléctrico. Por ejemplo, se instala un inserto magnético dentro del sensor de flotador, cuando el agua sube al nivel de trabajo, el campo magnético hace que el interruptor de láminas de vacío cierre los contactos y, por lo tanto, enciende o apaga el circuito eléctrico.

El sensor de flotador también se puede implementar en un circuito libre, como, por ejemplo, en bombas sumergibles. En este caso, el interruptor de láminas no se cierra bajo la influencia del campo magnético del revestimiento, sino solo debido a la diferencia de presión dentro de la carcasa de la bomba y al nivel del flotador. Hoy en día, un sensor de flotador magnético con actuador eléctrico se considera una de las opciones más seguras y confiables para monitorear el nivel de líquido.

Sensor ultrasónico

El diseño del sensor de agua prevé la presencia de dos dispositivos: una fuente de ultrasonido y un receptor de señal. La onda de sonido se dirige a la superficie del agua, se refleja y regresa al receptor.

A primera vista, la idea de usar ultrasonido para hacer un sensor para controlar el nivel o la velocidad del movimiento del agua no parece muy exitosa. La onda ultrasónica puede reflejarse en las paredes del tanque, refractarse e interferir con el funcionamiento del sensor receptor y, además, se requiere un equipo electrónico sofisticado.

De hecho, un sensor ultrasónico para medir el nivel de agua o de cualquier otro líquido se coloca en una caja poco más grande que una cajetilla de cigarrillos, mientras que utilizar el ultrasonido como sensor aporta ciertas ventajas:

• La capacidad de medir el nivel, e incluso la velocidad del agua a cualquier temperatura, en condiciones de vibración o movimiento;
• El sensor ultrasónico puede medir la distancia desde el sensor hasta la superficie del agua incluso en condiciones muy contaminadas con niveles de líquido variables.

Además, el sensor puede medir el nivel del agua situada a una profundidad considerable, mientras que la precisión de la medida es de 1-2 cm por cada 10 m de altura.

Principio de control de agua del electrodo

El hecho de que el agua sea eléctricamente conductora se ha utilizado con éxito para fabricar sensores de contacto de nivel de líquido. Estructuralmente, el sistema consta de varios electrodos instalados en un contenedor a diferentes alturas y conectados en un circuito eléctrico.

A medida que el recipiente se llena de agua, el líquido cierra un par de contactos en serie, lo que enciende el circuito del relé de control de la bomba. Por regla general, el sensor de agua tiene dos o tres electrodos, por lo que la medición del caudal de agua está demasiado diferenciada. El sensor señala solo cuando se alcanza el nivel mínimo y arranca el motor de la bomba, o cuando el tanque está completamente lleno y lo apaga, por lo que estos sistemas se utilizan para controlar los tanques de agua de reserva o riego.

Sensor de agua de tipo capacitivo

El tipo de sensor capacitivo o capacitivo se usa para medir el nivel del agua en tanques estrechos y profundos, puede ser un pozo o un pozo. Mediante el uso sensor capacitivo es posible determinar la altura de la columna de agua en el pozo con una precisión de diez centímetros.

El diseño del sensor consta de dos electrodos coaxiales, de hecho una tubería y un electrodo de metal interno, sumergidos en el pozo. El agua llena parte del espacio interno del sistema, cambiando así su capacidad. Usando el circuito electrónico conectado y la bobina de oscilación de cuarzo, se puede determinar con precisión la capacitancia del sensor y la cantidad de agua en el pozo.

medidor de radar

Un sensor de onda o radar se utiliza para trabajar en las condiciones más difíciles, por ejemplo, si necesita medir el nivel o el volumen de líquido en un tanque, un depósito abierto, un pozo asimétrico y de forma irregular.

El principio de funcionamiento no difiere del dispositivo ultrasónico, y el uso de un pulso eléctrico le permite realizar una medición con gran precisión.

Opción de sensor hidrostático

En el diagrama se muestra una de las variantes del sensor hidrostático.

¡Nota! Se utiliza un sensor similar en lavadoras y calderas, donde es muy importante controlar la altura de la columna de agua en el interior del depósito.

El sensor hidrostático es una caja con una membrana elástica con resorte que divide el cuerpo del sensor en dos compartimentos. Una de las secciones está conectada con un tubo de polietileno resistente con un accesorio soldado en el fondo del tanque.

La presión de la columna de agua se transmite a través del tubo a la membrana y hace que los contactos del relé de arranque se cierren; la mayoría de las veces se usa un par para arrancar el actuador: un inserto magnético y un interruptor de láminas.

Sensor de presión de agua

La presión hidrostática se determina cuando un caudal o cierto volumen de agua está en reposo. La mayoría de las veces, un sensor hidrostático se usa en dispositivos de calefacción y calefacción: calderas, calderas de calefacción.

Dispositivo sensor de presión de agua

Dichos dispositivos funcionan con mayor frecuencia en modo de activación:

• A alta presión el sensor de agua cierra los contactos del relé y permite que la bomba o el calentador funcionen;
• a baja presion incluso la posibilidad física de encender el actuador está bloqueada en el sensor, es decir, ningún choque o aumento temporal de presión hará que el dispositivo funcione.

Con un buen sensor de presión de agua, el sensor dará una señal para arrancar el motor solo si la carga en el fuelle se mantiene durante más de tres segundos.

En el diagrama se muestra un dispositivo típico de un sensor "inteligente".

El elemento sensible del sistema es un diafragma conectado al fuelle, la varilla central puede subir y bajar dependiendo de la presión, y así cambiar la capacitancia del capacitor incorporado.

Conexión del sensor de presión de agua

Un modelo de sensor simplificado se utiliza en sistemas domésticos "hidroacumulador - bomba de pozo". Dentro del instrumento hay una caja con una membrana conectada a un balancín y dos resortes de equilibrio.

El diseño se atornilla en el accesorio de salida del acumulador. Con un aumento de la presión interna, la membrana sube y abre el par principal de contactos para que el sistema responda adecuadamente a la presión del agua;

Sensor de fugas de agua

Ya por el nombre queda claro que estamos hablando de un dispositivo que detecta la presencia de fugas de agua en las comunicaciones de plomería. El principio de funcionamiento del dispositivo se asemeja a un sistema de electrodos. Dentro de la caja de plástico, se instalan uno o más pares de electrodos en un bolsillo especial. En caso de accidente, el agua acumulada en el suelo fluye hacia el bolsillo y cierra los contactos. El circuito electrónico se activa y, a la señal del sensor, las válvulas de bola con accionamiento eléctrico entran en funcionamiento.

Está claro que el sensor, por sí solo, es inútil si se usa sin un sistema de control y cortes automáticos de agua instalados en la entrada de la casa o en una de las ramas del suministro de agua.

Un ejemplo es uno de los sistemas de protección más populares: el sensor de fugas de agua Neptune. El sistema incluye tres bloques principales:

• El sensor de fugas de Neptune en sí tiene una modificación con cable o inalámbrica, generalmente se incluyen tres sensores separados en el kit;
• Válvula de bola con accionamiento eléctrico, fabricada por la empresa italiana Bugatti, en la cantidad de dos piezas;
• Unidad de control «Base Neptun».

La parte más valiosa del kit son los grifos automáticos, se producen para su instalación en roscas de tubería de media pulgada y pulgada. El diseño soporta presiones de hasta 40 Atm., y la calidad italiana del accionamiento garantiza al menos 100 mil ciclos de apertura y cierre.

El sensor en sí parece dos placas de latón en una caja, a las que se conecta un voltaje de bajo voltaje con una resistencia de entrada muy alta, cuando el sensor está cerrado, la corriente se limita a 50 mA. El diseño en sí está hecho de acuerdo con el protocolo IP67, por lo que es absolutamente seguro para los humanos.

Instalación de sensores inalámbricos de fugas de agua

En el sistema Neptune, el sensor se puede quitar de la unidad de control a una distancia de más de 50 m. En los sistemas inalámbricos NEPTUN PROW + más avanzados, se utilizan sensores de fuga de agua equipados con el módulo WF en lugar de un sistema de cables.

La unidad de control está equipada con un canal protegido contra interferencias y humedad, un sistema para abrir y cerrar válvulas de bola. Se cree que ninguna interferencia o gotas accidentales de humedad, condensación afectan el funcionamiento de los sensores.

Las cajas con un sensor de fugas se instalan a una distancia de no más de 2 m de las tuberías; los sensores no se pueden proteger con tuberías o muebles metálicos.

Sensor de agua inalámbrico

El diseño de un medidor inalámbrico es más complejo que una versión cableada convencional de dos electrodos. En el interior se instala un controlador que compara continuamente la corriente que fluye entre los electrodos con el valor de referencia almacenado en la memoria. En este caso, el valor de referencia de suelo seco se puede configurar según su propia elección.

Una solución muy conveniente, dado que el nivel de humedad en el baño puede ser muy alto y la condensación regular puede generar falsas alarmas.

Tan pronto como el controlador determina el nivel correspondiente a la inundación, el dispositivo de control de agua envía una señal de alarma a la unidad base. Los modelos más avanzados pueden duplicar el comando con un mensaje SMS a través del canal GSM.

Sensor de flujo de agua

En muchos casos, para un funcionamiento estable y sin problemas de los equipos, un sensor de presencia de agua no es suficiente, se requiere información sobre si el flujo se está moviendo por la tubería, cuál es su velocidad y presión. Para estos fines, se utilizan sensores de flujo de agua.

Tipos de sensores de flujo de agua

En el hogar y los equipos industriales más simples, se utilizan cuatro tipos principales de sensores de flujo:

• Manómetro;
• Tipo de sensor de pétalos;
• Esquema de medición de palas;
• Sistema ultrasónico.

A veces se usa el diseño de tubo pitot más antiguo, pero requiere al menos un flujo de agua limpio y laminar para funcionar de manera confiable. Los tres primeros sensores son mecánicos, por lo que a menudo están sujetos a obstrucciones o erosión por agua del elemento sensor. El último tipo de sensor, ultrasónico, puede funcionar en casi cualquier condición.

El principio de funcionamiento de un medidor ultrasónico se puede entender a partir del diagrama. Dentro del tubo hay un emisor de ondas y un receptor. Dependiendo de la velocidad del flujo, la onda de sonido puede desviarse de su dirección original, que es la base para medir las características del flujo.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

Los sensores de flujo de pétalos más simples funcionan según el principio de un remo. Un pétalo suspendido de una bisagra se sumerge en la corriente. Cuanto mayor sea la velocidad del flujo, más se desvía el lóbulo del sensor.

Los sensores de paletas más precisos usan un impulsor o impulsor hecho de poliamida o aleación de aluminio. En este caso, es posible medir la velocidad del flujo a partir de la frecuencia de rotación del elemento móvil. El único inconveniente es la mayor resistencia creada por los pétalos y las cuchillas en el flujo de agua.

El sensor de presión funciona con presión de flujo dinámica. Bajo la presión del agua, el elemento móvil con un inserto magnético se aprieta hacia arriba, liberando así espacio para el movimiento del fluido. El interruptor de láminas instalado en la cabeza reacciona instantáneamente al campo magnético del inserto y cierra el circuito.

Área de aplicación

Los sensores de flujo de agua se utilizan exclusivamente en sistemas de calefacción y sistemas de automatización de intercambiadores de calor de un solo circuito. La mayoría de las veces, la falla del sensor de flujo provoca el desgaste y daños severos a los radiadores y calentadores calientes.

Sensor de nivel de agua de bricolaje

La versión más simple de un dispositivo capaz de señalar el llenado de un tanque o cualquier otro recipiente con agua se muestra en el siguiente diagrama.

Estructuralmente, el detector de nivel consta de tres electrodos de metal montados en una placa de textolita. El circuito, ensamblado en un transistor convencional de baja potencia, le permite determinar los niveles máximos de agua superior e inferior permitidos en el tanque.

El diseño es absolutamente seguro de usar y no requiere piezas costosas ni dispositivos de control.

Conclusión

Los sensores de nivel de agua son ampliamente utilizados en electrodomésticos, por lo tanto, la mayoría de las veces para las necesidades auxiliares de equipos de garaje o jardín, se utilizan, rehacen y adaptan a las nuevas condiciones diseños listos para usar de equipos antiguos. Con una conexión adecuada, dicho dispositivo durará mucho más que un circuito casero.

En uno de los artículos que vi. una variante del esquema para mantener automáticamente el nivel del agua en el tanque de almacenamiento propuesto por uno de los residentes de verano lo cual, para ser honesto, me alarmó. Este diseño tiene una serie de desventajas: es difícil de fabricar, requiere un cierto nivel de habilidad cuando se trabaja con componentes electrónicos y es bastante costoso: un transformador vale algo.

Pero su principal inconveniente es el bajo nivel de seguridad eléctrica. En caso de ruptura del aislamiento del transformador, el voltaje de la red a través de los electrodos del sensor ingresará al agua y se transferirá al tanque, lo que puede provocar descargas eléctricas a las personas.

Propongo en todos los aspectos una versión simple y muy económica del esquema para mantener automáticamente el nivel del agua (ver Fig. 1).

Consta de un solo relé y dos sensores. Como primer componente, es necesario utilizar el relé de encendido/apagado K1, y como segundo componente, los interruptores de láminas G1 (sensor de bajo nivel de agua) y G2 (sensor de alto nivel de agua) ubicados en una guía para un imán permanente verticalmente instalado fuera del tanque.

Además, el sensor G1 debe estar ubicado encima de G2. La distancia entre ellos corresponderá a la diferencia permitida entre los niveles de agua superior e inferior en el tanque. Los sensores son activados por un imán permanente Q conectado a un flotador de espuma ubicado dentro del tanque en su guía. Esta conexión se puede realizar, por ejemplo, con un hilo de pescar a través de una polea montada en la parte superior del tanque.

En la Fig. 2 se muestra un esquema del dispositivo para mantener automáticamente el nivel del agua en el tanque de almacenamiento. Para obtener información sobre la posición de encendido del motor de la bomba, el circuito tiene un indicador LED HL

El esquema funciona de la siguiente manera. En el estado inicial (no hay agua en el tanque y el contacto del interruptor de láminas G1 está cerrado bajo la influencia del imán), el relé K1 debe forzarse a un estado en el que su contacto K1.2L y los contactos K1 .3, K1.4 K1.5, K1 conectados en paralelo se cerrarán .6, K1.7, K1.8 y K1.9. El motor de la bomba M comenzará a funcionar y el indicador LED HL se encenderá para confirmarlo.

Al llenar el depósito de agua, el flotador sube y se abre el contacto del sensor G1.

Al llenar el tanque hasta el nivel superior, el imán que baja por la guía actúa sobre el sensor G2 y luego su contacto se cierra. El relé K1 cambiará, sus contactos K1-2, K1.3, K1LK1.5, K1.6, K1.7, K1Li K1.9 se abrirán y el contacto K1.1, por el contrario, se cerrará. Y luego el motor de la bomba se detendrá y el indicador LED HL se apagará.

Cuando el nivel del agua en el tanque cae al nivel más bajo, el flotador cae y el imán que se mueve hacia arriba a lo largo de la guía actúa sobre el sensor G1 y cierra su contacto. El relé K1 cambiará a su posición original, sus contactos K1.2, K1.3, K1.4, K1.5, K1.6, K1.7, K1.8 y K1.9 se cerrarán.

El motor de la bomba comenzará a funcionar nuevamente (y el LED HL se encenderá en consecuencia). Estos ciclos se repetirán mientras se aplique voltaje al circuito.

De hecho, se dedicó mucho tiempo a explicar cómo funciona todo. De hecho, todo el dispositivo es más simple que un nabo al vapor, y dado que no tiene nodos complejos, funcionará sin problemas y durante mucho tiempo. Y ahora sobre los materiales y especificaciones técnicas componentes de eliminación.

1. Como relé K1, utilicé un relé del tipo RP-9, clasificado para 220 V AC. También se puede poner RP-12 (también a 220 V), pero con una potencia alta del motor de la bomba habrá que añadir un contactor intermedio al circuito.
2. Como sensores G1 y G2, puede usar cualquier interruptor de láminas diseñado para una corriente de conmutación de al menos 100 mA.
3. Como indicador HL, cualquier indicador es adecuado, por ejemplo, tipo LED SKL12 o AD22-22DS para 220 V.
4. Un segmento de un canal de cable de plástico con un perfil rectangular de 10×15 mm se puede utilizar como guía para el imán.
5. Como flotador, un trozo de espuma con un agujero rectangular de 12 × 17 mm en el centro.
6. También se puede utilizar como guía para el flotador un trozo de canaleta de plástico con un perfil rectangular de 10×15 mm.
7. Como elemento magnético, puede usar un imán de un pestillo magnético para muebles, al que se magnetiza y pega una tira de estaño con un orificio para sedal.
8. Los sensores (interruptores de láminas) se pueden unir al riel con cinta adhesiva ordinaria.
9. Como elementos de protección se utilizan fusibles FU1 y FU1 de cualquier tipo para una corriente de 5 A.
10. Para desenergizar el circuito del dispositivo, se utiliza un interruptor emparejado con contactos SA1 y SA2.

El esquema de mantenimiento automático de agua en el tanque de almacenamiento.

• Figura 1 (arriba). diagrama de circuito Dispositivos para mantener automáticamente el nivel del agua en el tanque de almacenamiento.
• Fig 2. Esquema del dispositivo para el mantenimiento automático del nivel de agua en el tanque de almacenamiento.

Líquido es una sustancia que tiene la propiedad de fluir y tomar la forma del recipiente en el que se encuentra.

Los sensores de nivel de líquido son necesarios para controlar el nivel de líquidos en tanques o tuberías. Por funcionalidad, los sensores de nivel se dividen en indicadores de nivel y dispositivos de señalización.

Selección de sensor de nivel de líquido interactivo

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Los sensores de nivel de líquido se dividen en dos tipos: de contacto (todo el sensor o parte de él está en contacto con el medio medido) y sin contacto (la medición se realiza sin contacto con el medio líquido). Cada uno de estos tipos tiene ventajas y desventajas y encuentra su aplicación en un área particular.

Sensores de tipo contacto suele utilizarse en procesos que tienen factores que impiden el funcionamiento de los equipos.

Estos factores incluyen:

• temperaturas superiores a +90°С;
• Presión superior a 3 bares.

Incluyendo principalmente sensores de contacto que se utilizan para medir el nivel de líquidos espumosos (leche, cerveza, zumos, gas, agua, etc.). Debido a la dispersión de la señal y los resultados incorrectos cuando se mide con un método sin contacto, también se recomienda controlar el nivel de líquido en tanques altos y angostos usando dispositivos de contacto.

Se utilizan cuando es necesario evitar los efectos nocivos de las propiedades físicas y químicas del líquido medido. El proceso de medición y el rendimiento del sensor pueden verse afectados por:

• líquidos viscosos (leche condensada, mermelada, derivados del petróleo, glicerina, etc.);
• líquidos agresivos (álcalis, ácidos).

Todos los sensores de nivel de líquido difieren no solo en la funcionalidad (indicadores de nivel / dispositivos de señalización), tipo (contacto / sin contacto), sino lo más importante, en el principio de funcionamiento.

Puede encontrar una descripción detallada de cada principio de funcionamiento, sus ventajas y desventajas en las páginas de nuestro sitio web, en este artículo nos centraremos en las principales diferencias y aplicaciones de un sensor de nivel de líquido en particular.

Sensores de nivel capacitivos es una solución económica para el control de nivel donde no se produce formación de espuma ni adherencia del medio al sensor, y donde no se requiere una medición de nivel de alta precisión. Normalmente se utiliza para medir los niveles de líquido en tanques pequeños. Para productos alimenticios y medios agresivos, se recomiendan modelos con un revestimiento de plástico de la sonda de medición. Una desventaja significativa es el alto error en la medición de líquidos con baja constante dieléctrica (ε=1,5…3,0), así como la incapacidad para trabajar con líquidos dieléctricos.

Sin embargo, los fabricantes han logrado resolver el problema de detectar líquidos con constantes dieléctricas bajas y el problema de determinar la interfaz entre medios con valores cercanos de la constante dieléctrica. Un dispositivo de señalización de frecuencia capacitiva, a diferencia de uno capacitivo, gracias a la tecnología RF y el ajuste fino, puede detectar líquidos débilmente conductores y al mismo tiempo no reaccionar a la espuma.

Indicadores de nivel hidrostático y dispositivos de señalización. tienen una mayor precisión de medición en comparación con los capacitivos y el mismo bajo costo. Por ello, son la mejor elección en cuanto a relación precio/calidad. El valor del nivel se calcula midiendo la presión de la columna de líquido, por lo tanto, los sensores hidrostáticos se utilizan en tanques abiertos o cerrados, pero en los que la presión del aire corresponde a la presión atmosférica, de lo contrario, el indicador de nivel dará resultados incorrectos. Incluso la determinación del nivel se ve afectada por la densidad del líquido, para el uso de medidores de nivel hidrostático es necesario asegurarse de que su valor se mantenga constante durante todo el tiempo de medición. Por lo tanto, no se recomienda utilizar el método de detección de nivel hidrostático para líquidos con densidad variable (producción radioquímica, productos petrolíferos con cambios de temperatura). Se utilizan para controlar el nivel de aguas limpias y residuales, productos alimenticios líquidos o productos químicos, no reaccionan a la espuma. En realidad, son una solución no alternativa para medir el nivel de líquido en los pozos.

Trabajar medidores de nivel de derivación se basa en el principio de los vasos comunicantes, lo que hace que el proceso de medición sea muy claro y comprensible. Dichos indicadores de nivel se utilizan en pequeños depósitos presurizados con temperaturas del medio de trabajo de hasta +250 °C. Se pueden utilizar junto con indicadores de nivel magnetoestrictivos, lo que permitirá su integración en el sistema de control automatizado. Los medidores de nivel de derivación no deben usarse con líquidos viscosos o líquidos cuya viscosidad aumenta al disminuir la temperatura, ya que la temperatura del líquido en la cámara de derivación debido a los puentes térmicos en el accesorio de conexión es menor que en el recipiente que comunica con ella.

magnetoestrictivo y medidores de nivel magnéticos son del tipo flotador, lo que significa que el flotador "se encuentra" en la superficie del líquido y el nivel se mide en relación con la posición de este flotador. Dichos indicadores de nivel son más precisos, especialmente los magnetoestrictivos. Es recomendable utilizarlos en la contabilidad comercial de productos petrolíferos ligeros, productos químicos y otros líquidos costosos. Los medidores de flotador son adecuados para medir el nivel de líquidos espumosos, pero no para líquidos viscosos.

Medidores de nivel de reflejo de microondas consisten estructuralmente en una unidad electrónica y una guía de ondas. La longitud de la guía de ondas debe coincidir con la altura del tanque, lo que limita el uso de sensores en tanques altos. Todos los sensores con un diseño similar (capacitivo, magnético, magnetoestrictivo) se enfrentan a tal desastre. Sin embargo, el principio de funcionamiento y el diseño del sensor reflex lo hacen muy preciso y adecuado para su uso en condiciones difíciles (alta temperatura y presión), así como con líquidos espumosos y pegajosos. Este tipo de indicador de nivel puede llamarse el más versátil, adecuado para su uso con prácticamente cualquier líquido, independientemente de la presión del aire sobre la superficie del líquido o la constante dieléctrica del medio.

Desplazadores Estos son sensores para condiciones difíciles, en las que, entre otras cosas, se requiere una alta precisión de medición. El principio de funcionamiento de los medidores de nivel por desplazamiento es similar al funcionamiento de los sensores de flotador y se basa en el uso del principio de Arquímedes. Algunos modelos son capaces de proporcionar resultados de medición insuperables a temperaturas de -196 °C a + 500 °C y presiones de trabajo de hasta 414 atmósferas. Aquí es donde entra el alto costo. Por regla general, se utilizan en instalaciones de almacenamiento de petróleo y en la industria química.

Este es un dispositivo universal para la medición continua de nivel de líquidos. Tiene todas las ventajas de un método de medición sin contacto y se caracteriza por una precisión extremadamente alta. Se puede utilizar con todos los medios líquidos, la espuma puede ser una excepción en algunos casos. Un transmisor de nivel de radar de pulso puede ser interferido por un colchón de gas sobre la superficie del líquido, en cuyo caso se deben usar transmisores de nivel de radar FMCW. La mejor aplicación de estos sensores es en tanques con cambios lentos en el nivel de líquido, donde es importante una alta precisión de medición. La desventaja es su alto costo.

Sensores de nivel ultrasónicos otro tipo de sensores sin contacto. En general, son los sensores ultrasónicos los que se utilizan con mayor frecuencia para el control sin contacto del nivel de líquidos. Después de todo, la muy alta precisión de medición de los sensores de radar no siempre es importante, y el costo de dichos dispositivos es varias veces menor. Las restricciones de uso vienen impuestas por líquidos espumosos y recipientes en los que se forma un colchón de gas (tanques con ácido nítrico), de hecho, como es el caso de los medidores de nivel de radar de pulso.

Interruptores de nivel ópticos para líquidos son sensores en miniatura diseñados para controlar el nivel en pequeños contenedores y tanques bajo vibración.

Alarmas vibratorias o como se llamen "horquillas vibratorias" choque contra el tanque en los niveles requeridos. El elemento sensible vibra constantemente, lo que permite utilizar el sensor con líquidos viscosos y espumosos sin temor a falsos positivos. Dichos sensores tienen una precisión y un costo promedio, en relación con otros dispositivos de señalización.

interruptores de flotador los dispositivos más simples y económicos para monitorear el nivel de líquidos y aguas residuales, así como medios líquidos ligeramente agresivos. Los dispositivos de señalización flotante se dividen en dos tipos: estos son dispositivos de señalización magnéticos flotantes y de cable flotante. La diferencia radica en que los de cable tienen una cierta longitud de cable y se sumergen en el líquido por la parte superior del tanque, mientras que los magnéticos cortan la pared lateral del tanque al nivel requerido. Para ambientes agresivos, el flotador y el cable están hechos de varios plásticos. Como regla general, se utilizan para encender / apagar bombas. Difieren en el precio bajo y la baja precisión.

Para ensamblar el medidor de nivel de agua, me enfrenté a la elección del método de medición: con contacto o sin contacto. Los métodos de contacto incluyen métodos resistivos, capacitivos e inductivos, de los métodos sin contacto, los métodos visuales, de radar y ultrasónicos son los más utilizados. Para no afectar la calidad del agua en el tanque, recurriremos a uno de los métodos sin contacto para medir el nivel del líquido.

Todos los métodos sin contacto se basan en el mismo principio: la señal se va, pasa un cierto tiempo, la señal regresa. El método visual utiliza una señal óptica, es bastante preciso, pero si el sensor se ensucia, dejará de funcionar por completo.

La medición de nivel por radar utiliza ondas de radio de alta frecuencia y, por lo tanto, no es adecuada para su uso en el hogar. El método ultrasónico es similar al método de radar, solo se utilizan ondas ultrasónicas en lugar de ondas de radio. Este método nos conviene perfectamente, debido a que los sensores ultrasónicos son fáciles de encontrar y son económicos.

Hice un medidor de nivel de líquido basado en el microcontrolador Arduino Mega2560 (puede tomar cualquier controlador Arduino).

Por cualquier daño recibido durante el proceso de montaje, el autor del artículo no se hace responsable.

Paso 1: Materiales

Materiales para el sensor de nivel de agua del tanque:

• Arduino (Uno, Mega 2560,…)
• sensor de distancia ultrasónico HC SR04
• cables para conectar el sensor al controlador
• plexiglás para el cuerpo (opcional)

Paso 2: Algo de teoría

Para empezar, les contaré un poco sobre el método ultrasónico para medir el nivel de un líquido. El propósito de todos los dispositivos de medición de nivel sin contacto es medir la distancia entre el transceptor y la superficie del líquido. El transceptor envía un pulso ultrasónico corto y mide el tiempo que tarda la señal en llegar a la superficie del líquido y regresar al transceptor. Debido al hecho de que la densidad del líquido es mayor que la densidad del agua, su superficie reflejará el pulso ultrasónico.

El método de medición ultrasónica tiene sus inconvenientes:

1. Debido a la duración del pulso permanece ventana pequeña para recibir la señal reflejada porque el transceptor continúa emitiendo la señal. El problema se resuelve de manera bastante simple: el sensor se coloca unos centímetros por encima del nivel máximo de líquido, lo que permite que el receptor comience a recibir una señal.
2. Debido al ancho de la viga, existen restricciones en el diámetro del contenedor utilizado. Si el diámetro es demasiado pequeño, la señal reflejada desde la superficie del líquido también se reflejará desde las paredes del recipiente, entonces los datos pueden ser falsos.
3. Antes de instalar el contador en el tanque en un lugar permanente, se probó estos dos puntos. Datos estables obtenidos a una distancia de al menos 5 cm del sensor. Esto significa que el sensor debe instalarse al menos 5 cm por encima del nivel del líquido. Además, no hubo señales reflejadas desde las paredes del tanque con un diámetro de recipiente de 7,5 cm (altura 0,5 m). Estos resultados se tuvieron en cuenta al instalar el sensor en el tanque.

Paso 3: Tanque de agua

El agua fluirá hacia el sistema de riego por gravedad. Por lo tanto, el tanque debe instalarse por encima del nivel del piso. El tanque está hecho de un metro. tuberia de drenaje con un diámetro de 16 cm La tubería se divide en dos secciones. Las válvulas están ubicadas en la sección inferior, la superior será el depósito de agua real. Una tapa se utiliza como tapa del tanque. Un sensor de medición de distancia ultrasónico está conectado al enchufe. Para mayor estabilidad, el tanque se instala en una caja de madera en la que se instalan la electrónica y la batería.

Codificamos la altura de la columna de líquido como un porcentaje, el punto de referencia serán las lecturas del contador desde 6 cm (100 %) y hasta 56 cm (0 %), 6 cm es la distancia desde la superficie del agua.

El tanque está hecho de tubería para facilitar los cálculos de volumen (forma cilíndrica sin cambio de diámetro).

Paso 4: Diagrama de cableado del sensor ultrasónico y el controlador

Primero, suelde los cables al sensor ultrasónico (par trenzado, sin blindaje ni lámina). Luego colocamos el sensor en una caja de plexiglás casera. Sellamos el cuerpo y lo sujetamos a la tapa del tanque. El estuche se hace sobre la marcha y no es una pieza requerida, por lo que no está en la foto y no hay instrucciones para hacerlo, así que improvisa si decides hacerlo.

Conectar el sensor al controlador siguiendo el esquema adjunto.

Paso 5: programa

El programa de medición de distancia se ha convertido en un programa de detección de nivel de agua.

Primero, se envía una señal, luego se devuelve, se mide el tiempo entre la transmisión y la recepción de la señal y los datos recibidos se convierten a centímetros. Los centímetros, a su vez, se convierten en porcentajes y estos datos se transmiten a una computadora a través de una conexión en serie. También puede calcular el volumen de agua que queda en el tanque.

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Paso 6: Comprobar

Dado que este depósito de agua se utilizará posteriormente en un sistema de riego automático con un regulador de dos etapas, es necesario medir los caudales. El flujo de salida del tanque depende de la presión hidrostática en su interior.

Cualquiera que esté familiarizado con los conceptos básicos de la hidrodinámica sabe que la presión hidrostática disminuye a medida que baja el nivel del agua. Para poder regar las plantas con el mismo volumen de agua, es necesario poder controlar el tiempo durante el cual la válvula permanece abierta. Conociendo los caudales, es posible calcular cuánta agua puede salir del tanque en un tiempo determinado, y así determinar el tiempo durante el cual la válvula debe estar abierta.

Para verificar la precisión de nuestro medidor de nivel de agua, llene el tanque con agua hasta el nivel máximo. Luego abra la válvula para que salga toda el agua. El tanque estaba vacío al 2% debido a que el diseño está hecho de tal forma que se evita la fuga de residuos. El diagrama de la función de paso se adjunta a la imagen, de acuerdo con este diagrama, podemos estimar aproximadamente en qué nivel de agua ocurre el cambio (usando Excel, Matlab u otro programa informático).

El sensor de nivel de agua autoensamblado funciona como se esperaba.

Paso 7: Aplicación en proyectos

El medidor de nivel de agua ensamblado con sensor ultrasónico es una muestra. Si queremos usar el medidor en proyectos, tanto caseros como semi-industriales, necesitamos probar la resistencia al desgaste y al agua. Después de la prueba, quedará claro si el medidor es adecuado para su uso en cualquier proyecto. Ahora mismo solo puedo decir que el sensor funciona bien el tiempo que ha pasado desde el montaje.

Debido al hecho de que el método de medición del nivel del agua es sin contacto, el agua no está contaminada. El sensor en sí resultó bastante económico, lo que significa que puede usarse en proyectos caseros.

Muchos de nosotros, y no solo los ávidos veraneantes, nos enfrentamos al problema de la automatización y el control del llenado de recipientes con agua. Lo más probable es que este artículo sea para aquellos que deciden hacer el circuito mas simple control de llenado de contenedores condiciones de vida. La forma más económica de construir la automatización es usar un relé de control de agua. Los relés de control de nivel (agua) también se utilizan en sistemas de suministro de agua más complejos para casas particulares, pero en este artículo consideraremos solo modelos económicos de un relé de control de nivel de líquido conductivo. Los líquidos controlados incluyen: agua (grifo, manantial, lluvia), líquidos de bajo contenido alcohólico (cerveza, vino, etc.), leche, café, aguas residuales, fertilizantes líquidos. La corriente nominal de los contactos del relé es de 8-10 A, lo que permite conmutar bombas pequeñas sin usar un relé o contactor intermedio, pero los fabricantes aún recomiendan instalar relés o contactores intermedios para encender/apagar las bombas. El rango de temperatura de los dispositivos es de -10 a +50C, y la longitud máxima posible del cable (desde el relé hasta el sensor) es de 100 metros, hay indicadores LED de funcionamiento en el panel frontal, el peso no supera los 200 gramos , está montado en un riel DIN, por lo que deberá pensar de antemano en la ubicación del sistema de control.

El principio de funcionamiento del relé se basa en medir la resistencia de un líquido situado entre dos sensores sumergidos. Si la resistencia medida es menor que el valor umbral, entonces cambia el estado de los contactos del relé. Para evitar un efecto electrolítico, la corriente alterna fluye a través de los sensores. La tensión de alimentación del sensor no supera los 10 V. El consumo de energía no es más de 3W. Sensibilidad fija 50 kOhm.

Hay muchos relés del mismo tipo en el mercado, consideremos los modelos más presupuestarios de los fabricantes "Relés y Automatización" en Moscú y las novedades de "TDM" (Trading House que lleva el nombre de Morozov).

Relé de control de nivel. ( análogo de RKU-02 TDM)

El relé de control de nivel TDM está representado por cuatro modelos:

1. (SQ1507-0002) para conector Р8Ц(SQ1503-0019) en carril DIN
2. (SQ1507-0003) en carril DIN análogo de RKU-1M)
3. (SQ1507-0004) en carril DIN
4. (SQ1507-0005) en carril DIN

Las carcasas de los relés están hechas de materiales ignífugos. Los sensores de control de nivel están hechos de acero inoxidable. (DKU-01 SQ1507-0001).

El funcionamiento del relé se basa en el método conductimétrico para determinar la presencia de líquido, que se basa en la conductividad eléctrica de los líquidos y la aparición de microcorriente entre los electrodos. Los relés tienen contactos inversores, lo que permite utilizar el modo de llenado o vaciado. Tensión de alimentación RKU-02, RKU-03, RKU-04 - 230V o 400V.

Circuito de control de la bomba del tanque en modo "llenar o vaciar".

Esquema de bombeo de fluido de un pozo/reservorio a un reservorio, control de nivel en ambos medios, es decir el relé realiza un apagado de protección de la bomba en modo de funcionamiento en seco (cuando cae el nivel de líquido en el pozo/depósito)

Esquema de inclusión secuencial o total de 2 bombas. El relé RKU-04 se utiliza en lugares donde es inaceptable el desbordamiento de pozos, fosas, cuencas y otros contenedores. El relé funciona con 2 bombas y, para el uso uniforme de su recurso, el relé las enciende una por una. Cuando emergencia ambas bombas se apagan al mismo tiempo.

El relé no se puede utilizar para los siguientes líquidos: agua destilada, gasolina, queroseno, aceite, glicoles de etileno, pinturas, GLP.

Tabla comparativa de análogos por serie: