Snímač hladiny vody v podmienkach modernej techniky plní funkciu jedného z ľudských zmyslov. Správna činnosť celého mechanizmu závisí od toho, ako správne je možné riadiť a kontrolovať stav prietoku vody. Je ťažké preceňovať dôležitosť spoľahlivosti senzorového zariadenia, už len preto, že zariadenie, ktoré riadi vodu, sa spravidla stáva veľmi „úzkym“ článkom modernej technológie.

Dizajn a princíp činnosti

Bez ohľadu na to, na akom princípe je zariadenie založené, či pracuje iba v signalizačnom režime alebo súčasne plní funkcie strážnika, automatu alebo ovládacieho mechanizmu, konštrukcia zariadenia pozostáva vždy z troch hlavných komponentov:

• Snímací prvok schopný reagovať na charakteristiky prúdu vody. Napríklad skutočná prítomnosť vody, výška stĺpca alebo hladina v nádrži, skutočnosť pohybu prúdu vody v potrubí alebo potrubí;
• Predradný prvok, ktorý vyrovnáva senzorovú časť senzora. Bez predradníka by sa citlivý senzor spustil pri najmenšom otrase alebo občasnej kvapke vody;
• Vysielacia alebo ovládacia časť, ktorá premieňa signál snímača namontovaného vo vodnom snímači na špecifický signál alebo činnosť.

Približne 90% všetkej vodárenskej techniky, tak či onak, je spojených s elektrickými pohonmi - čerpadlami, ventilmi, ohrievačmi a elektronickými riadiacimi strojmi. Je jasné, že takéto zariadenie pracujúce s prietokmi vody musí byť v prvom rade bezpečné.

Zo všetkých signalizačné systémy senzor, ktorý monitoruje stav vody, je považovaný za najjednoduchší a cenovo najdostupnejší na nastavenie a opravu. Na rozdiel od senzorov a zariadení, ktoré pracujú s meraním teploty, tlaku či prietoku, je vodný senzor veľmi jednoduchý na ovládanie pomocou tých najjednoduchších prístrojov, alebo v krajnom prípade vidieť výšku hladiny či čerpaný prietok na vlastné oči.

Typy snímačov hladiny

Jedna z podmienok úspešná práca senzor je vysoká citlivosť senzora, čím vyššia, tým lepšie, tým presnejšie je možné odčítať kontrolovaný parameter vody. Preto sa ako hodnotu nameranú snímačom snažia vybrať tú, ktorá sa pri meraní najviac mení.

Dnes existujú asi dve desiatky rôznych metód a metód na meranie mechanických vlastností vody, ale všetky sa používajú na získanie informácií:

• Výška vodného stĺpca v nádobe alebo nádrži;
• Rýchlosť toku alebo toku vody;
• Skutočnosť prítomnosti alebo neprítomnosti vody v uzavretej nádobe, nádrži, potrubí alebo výmenníku tepla.

Samozrejme, že priemyselné snímače môžu byť konštrukčne dosť zložité, ale princípy fungovania v nich použité sú rovnaké ako v domácich, záhradných alebo automobilových zariadeniach.

Snímač pretečenia typu plaváka

Najjednoduchší spôsob merania hladiny vody je jednoduchý mechanický dizajn, ktorý pozostáva z utesneného plaváka, vahadla alebo vahadla a spätného ventilu. V tomto prípade je plavák snímačom, pružina a závažie plaváka sa považujú za predradník a samotný ventil pôsobí ako pohon.

Vo všetkých plavákových systémoch je snímač alebo plavák nastavený na špecifickú výšku odozvy. Voda, ktorá vystúpila v nádrži na kontrolnú úroveň, zdvihne plavák a otvorí ventil.

Plavákový systém môže byť vybavený elektrickým pohonom. Napríklad vo vnútri plavákového snímača je nainštalovaná magnetická vložka, keď voda stúpne na pracovnú úroveň, magnetické pole spôsobí, že vákuový jazýčkový spínač zatvorí kontakty, a tým zapne alebo vypne elektrický obvod.

Plavákový snímač môže byť implementovaný aj vo voľnom okruhu, ako napríklad v ponorných čerpadlách. V tomto prípade sa jazýčkový spínač zatvára nie pod vplyvom magnetického poľa vložky, ale iba v dôsledku tlakového rozdielu vo vnútri krytu čerpadla a na úrovni plaváka. Dnes je magnetický plavákový snímač s elektrickým pohonom považovaný za jednu z najbezpečnejších a najspoľahlivejších možností sledovania hladiny kvapaliny.

Ultrazvukový senzor

Konštrukcia snímača vody zabezpečuje prítomnosť dvoch zariadení - zdroja ultrazvuku a prijímača signálu. Zvuková vlna je nasmerovaná na hladinu vody, odráža sa a vracia sa do prijímača.

Myšlienka použiť ultrazvuk na výrobu senzora na ovládanie hladiny alebo rýchlosti pohybu vody na prvý pohľad nevyzerá veľmi úspešne. Ultrazvuková vlna sa môže odrážať od stien nádrže, lámať a rušiť činnosť prijímacieho senzora a navyše je potrebné sofistikované elektronické vybavenie.

V skutočnosti je ultrazvukový snímač na meranie hladiny vody alebo akejkoľvek inej kvapaliny umiestnený v škatuľke o niečo viac ako škatuľka cigariet, zatiaľ čo použitie ultrazvuku ako snímača poskytuje určité výhody:

• Schopnosť merať hladinu a dokonca aj rýchlosť vody pri akejkoľvek teplote, v podmienkach vibrácií alebo pohybu;
• Ultrazvukový senzor dokáže merať vzdialenosť od senzora k vodnej hladine aj v silne znečistených podmienkach s premenlivou hladinou kvapalín.

Senzor navyše dokáže merať hladinu vody umiestnenú v značnej hĺbke, pričom presnosť merania je 1-2 cm na každých 10 m výšky.

Princíp riadenia vody elektródami

Skutočnosť, že voda je elektricky vodivá, sa úspešne využila pri výrobe kontaktných snímačov hladiny kvapaliny. Konštrukčne sa systém skladá z niekoľkých elektród inštalovaných v nádobe v rôznych výškach a zapojených do jedného elektrického obvodu.

Keď sa nádoba naplní vodou, kvapalina uzavrie dvojicu kontaktov v sérii, čím sa zapne obvod riadiaceho relé čerpadla. Vodný senzor má spravidla dve alebo tri elektródy, takže meranie prietoku vody je príliš diferencované. Senzor signalizuje až pri dosiahnutí minimálnej hladiny a spustí motor čerpadla, prípadne pri úplnom naplnení nádrže ju vypne, preto sa takéto systémy využívajú na ovládanie rezervných alebo závlahových nádrží.

Vodný senzor kapacitného typu

Kapacitný alebo kapacitný typ snímača sa používa na meranie hladiny vody v úzkych a hlbokých nádržiach, môže to byť studňa alebo studňa. Používaním kapacitný snímač je možné určiť výšku vodného stĺpca v studni s presnosťou na desať centimetrov.

Konštrukcia snímača pozostáva z dvoch koaxiálnych elektród, v skutočnosti rúrky a vnútornej kovovej elektródy, ponorených do vrtu. Voda vypĺňa časť vnútorného priestoru systému, čím mení jeho kapacitu. Pomocou pripojeného elektronického obvodu a kremennej oscilačnej cievky je možné presne určiť kapacitu snímača a množstvo vody v studni.

radarový merač

Vlnový alebo radarový snímač sa používa na prácu v najťažších podmienkach, napríklad ak potrebujete zmerať hladinu alebo objem kvapaliny v nádrži, otvorenom zásobníku, asymetrickej a nepravidelne tvarovanej studni.

Princíp činnosti sa nelíši od ultrazvukového zariadenia a použitie elektrického impulzu umožňuje vykonávať meranie s veľkou presnosťou.

Možnosť hydrostatického snímača

Jeden z variantov hydrostatického snímača je znázornený na schéme.

Pre tvoju informáciu! Podobný snímač sa používa v práčky a kotly, kde je veľmi dôležité kontrolovať výšku vodného stĺpca vo vnútri nádrže.

Hydrostatický snímač je krabica s elastickou odpruženou membránou, ktorá rozdeľuje telo snímača na dve priehradky. Jedna zo sekcií je spojená silnou polyetylénovou rúrkou s armatúrou priletovanou na dne nádrže.

Tlak vodného stĺpca sa cez trubicu prenáša na membránu a spôsobuje zopnutie kontaktov štartovacieho relé, najčastejšie sa na spustenie aktora používa dvojica - magnetická vložka a jazýčkový spínač.

Senzor tlaku vody

Hydrostatický tlak sa určuje, keď je prietok alebo určitý objem vody v pokoji. Najčastejšie sa hydrostatický snímač používa vo vykurovacích a vykurovacích zariadeniach - kotly, vykurovacie kotly.

Zariadenie na snímač tlaku vody

Takéto zariadenia najčastejšie pracujú v režime spúšťania:

• O vysoký tlak snímač vody zatvorí kontakty relé a umožní čerpadlo alebo ohrievač pracovať;
• Pri nízkom tlaku dokonca aj fyzická možnosť zapnutia aktuátora je v snímači zablokovaná, to znamená, že žiadne otrasy alebo dočasné tlakové rázy neumožnia fungovanie zariadenia.

S dobrým snímačom tlaku vody snímač vydá signál na spustenie motora iba vtedy, ak sa zaťaženie mechu udrží dlhšie ako tri sekundy.

Typické zariadenie "inteligentného" snímača je znázornené na obrázku.

Citlivým prvkom systému je membrána spojená s vlnovcom, centrálna tyč môže stúpať a klesať v závislosti od tlaku a tým meniť kapacitu zabudovaného kondenzátora.

Pripojenie snímača tlaku vody

Zjednodušený model snímača sa používa v domácich systémoch "hydroakumulátor - vrtné čerpadlo". Vo vnútri nástroja je krabička s membránou napojená na vahadlo a dve vyvažovacie pružiny.

Konštrukcia sa naskrutkuje na výtokovú armatúru akumulátora. So zvýšením vnútorného tlaku membrána stúpa a otvára hlavný pár kontaktov, takže systém správne reaguje na tlak vody;

Senzor úniku vody

Už z názvu je zrejmé, že hovoríme o zariadení, ktoré zisťuje prítomnosť úniku vody z vodovodných komunikácií. Princíp činnosti zariadenia pripomína elektródový systém. Vo vnútri plastovej škatule je v špeciálnom vrecku inštalovaný jeden alebo viac párov elektród. V prípade nehody voda nahromadená na podlahe stečie do vrecka a zopne kontakty. Elektronický obvod sa spustí a na signál snímača sa uvedú do činnosti guľové ventily s elektrickým pohonom.

Je jasné, že snímač sám o sebe je zbytočná vec, ak sa používa bez riadiaceho systému a automatických uzáverov vody inštalovaných pri vchode do domu alebo na jednej z vetiev vodovodu.

Príkladom je jeden z najobľúbenejších ochranných systémov – snímač úniku vody Neptún. Systém obsahuje tri hlavné bloky:

• Samotný snímač úniku Neptúna je v káblovej alebo bezdrôtovej modifikácii, zvyčajne sú súčasťou súpravy tri samostatné snímače;
• Guľový ventil s elektrickým pohonom, vyrobený talianskou firmou Bugatti, v počte dva kusy;
• Riadiaca jednotka «Neptun Base».

Najcennejšou súčasťou súpravy sú automatické kohútiky, vyrábajú sa pre montáž na polpalcové a palcové rúrkové závity. Konštrukcia odoláva tlaku až 40 Atm. a talianska kvalita pohonu zaručuje minimálne 100 tisíc cyklov otvorenia a zatvorenia.

Samotný snímač vyzerá ako dve mosadzné platne v krabici, na ktoré je pripojené nízkonapäťové napätie s veľmi vysokým vstupným odporom, pri uzavretom snímači je prúd obmedzený na 50 mA. Samotný dizajn je vyrobený podľa protokolu IP67, preto je pre človeka absolútne bezpečný.

Inštalácia bezdrôtových snímačov úniku vody

V systéme Neptune je možné snímač odstrániť z riadiacej jednotky na vzdialenosť viac ako 50 m.V pokročilejších bezdrôtových systémoch NEPTUN PROW + sa namiesto drôteného systému používajú snímače úniku vody vybavené modulom WF.

Riadiaca jednotka je vybavená kanálom chráneným pred rušením a vlhkosťou, systémom na zapínanie a vypínanie guľových ventilov. Predpokladá sa, že žiadne rušenie alebo náhodné kvapky vlhkosti, kondenzátu neovplyvňujú činnosť snímačov.

Krabice so snímačom úniku sú inštalované vo vzdialenosti maximálne 2 m od potrubia, snímače nie je možné tieniť kovovým potrubím alebo nábytkom.

Bezdrôtový snímač vody

Konštrukcia bezdrôtového merača je zložitejšia ako konvenčná dvojelektródová drôtová verzia. Vo vnútri je nainštalovaný regulátor, ktorý priebežne porovnáva prúd tečúci medzi elektródami s referenčnou hodnotou uloženou v pamäti. V tomto prípade je možné nastaviť referenčnú hodnotu suchej podlahy podľa vlastného výberu.

Veľmi pohodlné riešenie vzhľadom na to, že vlhkosť v kúpeľni môže byť veľmi vysoká a pravidelná kondenzácia môže viesť k falošným poplachom.

Hneď ako ovládač určí úroveň zodpovedajúcu zaplaveniu, zariadenie na kontrolu vody vyšle do základnej jednotky poplachový signál. Najpokročilejšie modely sú schopné duplikovať príkaz pomocou SMS správy cez GSM kanál.

Senzor prietoku vody

V mnohých prípadoch pre stabilnú a bezproblémovú prevádzku zariadení nestačí snímač prítomnosti vody, je potrebná informácia o tom, či sa prietok pohybuje potrubím, aká je jeho rýchlosť a tlak. Na tieto účely sa používajú snímače prietoku vody.

Typy snímačov prietoku vody

V domácnostiach a najjednoduchších priemyselných zariadeniach sa používajú štyri hlavné typy prietokových snímačov:

• tlakomer;
• Typ snímača okvetných lístkov;
• Schéma merania čepele;
• Ultrazvukový systém.

Niekedy sa používa staršia konštrukcia pitotovej trubice, ktorá však vyžaduje aspoň čistý a laminárny tok vody, aby fungovala spoľahlivo. Prvé tri snímače sú mechanické, takže často podliehajú zanášaniu alebo vodnej erózii snímacieho prvku. Posledný typ snímača, ultrazvukový, je schopný pracovať takmer za akýchkoľvek podmienok.

Princíp činnosti ultrazvukového merača je možné pochopiť z diagramu. Vo vnútri trubice je vlnový vysielač a prijímač. V závislosti od rýchlosti prúdenia sa môže zvuková vlna odchýliť od pôvodného smeru, čo je základom pre meranie prúdových charakteristík.

Zariadenie a princíp činnosti

Najjednoduchšie snímače prietoku okvetných lístkov fungujú na princípe veslovacieho vesla. Okvetný lístok zavesený na závese je ponorený do prúdu. Čím vyššia je rýchlosť prúdenia, tým viac sa lalok snímača odchyľuje.

Presnejšie lopatkové snímače využívajú obežné koleso alebo obežné koleso vyrobené z polyamidu alebo hliníkovej zliatiny. V tomto prípade je možné merať rýchlosť prúdenia z frekvencie otáčania pohyblivého prvku. Jedinou nevýhodou je zvýšený odpor, ktorý vytvárajú okvetné lístky a lopatky v prúde vody.

Tlakový snímač pracuje s dynamickým prietokovým tlakom. Pod tlakom vody sa pohyblivý prvok s magnetickou vložkou stlačí nahor, čím sa uvoľní priestor pre pohyb tekutiny. Jazýčkový spínač inštalovaný v hlavici okamžite reaguje na magnetické pole vložky a uzatvára obvod.

Oblasť použitia

Snímače prietoku vody sa používajú výlučne vo vykurovacích systémoch a automatizačných systémoch jednookruhových výmenníkov tepla. Porucha snímača prietoku najčastejšie vedie k vyhoreniu a vážnemu poškodeniu horúcich radiátorov a ohrievačov.

DIY snímač hladiny vody

Najjednoduchšia verzia zariadenia schopného signalizovať naplnenie nádrže alebo akejkoľvek inej nádoby vodou je znázornená na obrázku nižšie.

Konštrukčne pozostáva detektor hladiny z troch kovových elektród namontovaných na textolitovej doske. Obvod, zostavený na bežnom nízkoenergetickom tranzistore, umožňuje určiť maximálne prípustné horné a spodné hladiny vody v nádrži.

Konštrukcia je absolútne bezpečná na používanie a nevyžaduje žiadne drahé diely alebo ovládacie zariadenia.

Záver

Snímače hladiny vody sú široko používané v domáce prístroje, preto sa najčastejšie pre pomocné potreby garážovej alebo záhradnej techniky používajú hotové návrhy zo starej techniky, prerobené a prispôsobené novým podmienkam. Pri správnom pripojení bude takéto zariadenie trvať oveľa dlhšie ako domáci obvod.

V jednom z článkov, ktoré som videl variant schémy na automatické udržiavanie hladiny vody v zásobnej nádrži, ktorú navrhol jeden z letných obyvateľovčo ma, úprimne povedané, znepokojilo. Tento dizajn má množstvo nevýhod: je náročný na výrobu, vyžaduje určitú zručnosť pri práci s elektronickými súčiastkami a je dosť drahý - jeden transformátor niečo stojí.

Jeho hlavnou nevýhodou je však nízka úroveň elektrickej bezpečnosti. V prípade poruchy izolácie transformátora sa sieťové napätie cez elektródy snímača dostane do vody a prenesie sa do nádrže, čo môže viesť k úrazu elektrickým prúdom.

Navrhujem vo všetkých ohľadoch jednoduchú a veľmi lacnú verziu schémy automatického udržiavania hladiny vody (viď obr. 1).

Pozostáva len z jedného relé a dvoch snímačov. Ako prvý komponent je potrebné použiť zapínacie/vypínacie relé K1 a ako druhý komponent jazýčkové spínače G1 (senzor nízkej hladiny vody) a G2 (senzor vysokej hladiny vody) umiestnené na vodítku pre permanentný magnet vertikálne. inštalované mimo nádrže.

Okrem toho by mal byť snímač G1 umiestnený nad G2. Vzdialenosť medzi nimi bude zodpovedať prípustnému rozdielu medzi hornou a dolnou hladinou vody v nádrži. Senzory sú spúšťané permanentným magnetom Q spojeným s penovým plavákom umiestneným vo vnútri nádrže na jej vedení. Toto spojenie môže byť uskutočnené napríklad s rybárskym vlascom cez kladku namontovanú na vrchu nádrže.

Náčrt zariadenia na automatické udržiavanie hladiny vody v zásobnej nádrži je na obr.2. Pre informáciu o zapnutej polohe motora čerpadla má obvod LED indikátor HL

Schéma funguje nasledovne. V počiatočnom stave (v nádrži nie je voda a kontakt jazýčkového spínača G1 je vplyvom magnetu zopnutý) treba relé K1 prinútiť do stavu, v ktorom jeho kontakt K1.2L a kontakty K1 .3, K1.4 K1.5, K1 zapojené paralelne budú uzavreté .6, K1.7, K1.8 a K1.9. Motor čerpadla M sa spustí a LED indikátor HL sa rozsvieti, aby to potvrdil.

Pri plnení nádrže vodou sa plavák zdvihne a otvorí sa kontakt snímača G1.

Pri plnení nádrže po hornú úroveň pôsobí magnet pohybujúci sa po vodítku na snímač G2 a potom sa jeho kontakt uzavrie. Relé K1 sa prepne, jeho kontakty K1-2, K1.3, K1LK1.5, K1.6, K1.7, K1Li K1.9 sa otvoria a kontakt K1.1 sa naopak zopne. Potom sa motor čerpadla zastaví a LED indikátor HL zhasne.

Keď hladina vody v nádrži klesne na nižšiu úroveň, plavák klesne a magnet pohybujúci sa smerom nahor pozdĺž vodidla pôsobí na snímač G1 a uzatvára jeho kontakt. Relé K1 sa prepne do pôvodnej polohy, jeho kontakty K1.2, K1.3, K1.4, K1.5, K1.6, K1.7, K1.8 a K1.9 sa zopnú.

Motor čerpadla sa znova spustí (a podľa toho sa rozsvieti LED HL). Tieto cykly sa budú opakovať, pokiaľ je na obvod privádzané napätie.

V skutočnosti sa veľa času venovalo vysvetľovaniu, ako to celé funguje. V skutočnosti je celé zariadenie jednoduchšie ako dusená repa a keďže v ňom nie sú žiadne zložité uzly, bude fungovať bezchybne a dlho. A teraz o materiáloch a Technické špecifikácie odstránenie komponentov.

1. Ako relé K1 som použil relé typu RP-9, dimenzované na 220 V AC. Môžete tiež umiestniť RP-12 (aj na 220 V), ale s vysokým výkonom motora čerpadla bude potrebné do obvodu pridať medziľahlý stýkač.
2. Ako snímače G1 a G2 môžete použiť akékoľvek jazýčkové spínače určené pre spínací prúd minimálne 100 mA.
3. Ako HL indikátor sú vhodné akékoľvek indikátory, napríklad LED typ SKL12 alebo AD22-22DS pre 220 V.
4. Ako vedenie magnetu je možné použiť segment plastového káblového kanála s obdĺžnikovým profilom 10×15 mm.
5. Ako plavák, kus peny s obdĺžnikovým otvorom 12 × 17 mm v strede.
6. Ako vedenie plaváka možno použiť aj kus plastového káblovodu s obdĺžnikovým profilom 10×15 mm.
7. Ako magnetický prvok môžete použiť magnet z magnetickej nábytkovej západky, na ktorú sa zmagnetizuje a prilepí pásik cínu s otvorom na vlasec.
8. Snímače (jazýčkové spínače) je možné pripevniť na koľajnicu obyčajnou lepiacou páskou.
9. Ako ochranné prvky sa používajú poistky FU1 a FU1 akéhokoľvek typu pre prúd 5A.
10. Na odpojenie obvodu zariadenia sa používa spárovaný spínač s kontaktmi SA1 a SA2.

Schéma automatickej údržby vody v zásobnej nádrži

• Obr. 1 (hore). schému zapojenia zariadenia na automatické udržiavanie hladiny vody v zásobnej nádrži.
• Obr 2. Náčrt zariadenia na automatické udržiavanie hladiny vody v zásobnej nádrži.

Kvapalina je látka, ktorá má tú vlastnosť, že tečie a nadobúda tvar nádoby, v ktorej sa nachádza.

Snímače hladiny kvapalín sú potrebné na kontrolu hladiny kvapalín v nádržiach alebo potrubiach. Podľa funkčnosti sa snímače hladiny delia na hladinomery a signalizačné zariadenia.

Interaktívny výber snímača hladiny kvapaliny

Ak chcete nájsť najlepšie riešenie vášho problému, vyplňte dotazník,
a naši odborníci vás budú kontaktovať, aby vám ponúkli pripravenú odpoveď.

Snímače hladiny kvapaliny sa delia na dva typy: kontaktné (celý snímač alebo jeho časť je v kontakte s meraným médiom) a bezkontaktné (meranie prebieha bez kontaktu s kvapalným médiom). Každý z týchto typov má výhody aj nevýhody a nachádza svoje uplatnenie v určitej oblasti.

Snímače kontaktného typu zvyčajne používané v procesoch, ktoré majú faktory, ktoré bránia prevádzke zariadenia.

Tieto faktory zahŕňajú:

• teploty nad +90 ° С;
• tlak nad 3 bary.

Vrátane hlavne kontaktných snímačov sa používajú na meranie hladiny peniacich kvapalín (mlieko, pivo, džúsy, plyn, voda atď.). Kvôli rozptylu signálu a nesprávnym výsledkom pri meraní bezkontaktnou metódou sa tiež odporúča kontrolovať hladinu kvapaliny vo vysokých úzkych nádržiach pomocou kontaktných zariadení.

Používajú sa tam, kde je potrebné vyhnúť sa škodlivým vplyvom fyzikálnych a chemických vlastností meranej kvapaliny. Proces merania a výkon snímača môžu byť ovplyvnené:

• viskózne kvapaliny (kondenzované mlieko, džem, ropné produkty, glycerín atď.);
• agresívne kvapaliny (zásady, kyseliny).

Všetky snímače hladiny kvapaliny sa líšia nielen funkčnosťou (hladomery / signalizačné zariadenia), typom (kontaktné / bezdotykové), ale čo je najdôležitejšie - v princípe činnosti.

Podrobný popis jednotlivých princípov fungovania, ich výhod a nevýhod nájdete na stránkach nášho webu, v tomto článku sa zameriame na kľúčové rozdiely a aplikácie konkrétneho snímača hladiny kvapaliny.

Kapacitné snímače hladiny je ekonomické riešenie pre kontrolu hladiny, kde nedochádza k peneniu a prilepovaniu média k senzoru a kde nie je potrebná vysoká presnosť merania hladiny. Zvyčajne sa používa na meranie hladín kvapalín v malých nádržiach. Pre potravinárske produkty a agresívne médiá sa odporúčajú modely s plastovým povlakom meracej sondy. Významnou nevýhodou je veľká chyba pri meraní kvapalín s nízkou dielektrickou konštantou (ε=1,5…3,0), ako aj nemožnosť práce s dielektrickými kvapalinami.

Výrobcom sa však podarilo vyriešiť problém detekcie kvapalín s nízkymi dielektrickými konštantami a problém určenia rozhrania medzi médiami s blízkymi hodnotami dielektrickej konštanty. Kapacitno-frekvenčné signalizačné zariadenie, na rozdiel od kapacitného, ​​vďaka RF technológii a jemnému ladeniu dokáže detekovať slabo vodivé kvapaliny a zároveň nereagovať na penu.

Hydrostatické hladinomery a signalizačné zariadenia majú vyššiu presnosť merania v porovnaní s kapacitnými a rovnako nízke náklady. Preto sú najlepšou voľbou z hľadiska pomeru cena / kvalita. Hodnota hladiny sa vypočítava meraním tlaku v stĺpci kvapaliny, preto sa hydrostatické snímače používajú v otvorených nádržiach alebo v uzavretých nádržiach, v ktorých však tlak vzduchu zodpovedá atmosférickému tlaku, inak bude hladinomer dávať nesprávne výsledky. Vrátane určenia výšky hladiny je ovplyvnené hustotou kvapaliny, pre použitie hydrostatických hladinomerov je potrebné mať istotu, že jej hodnota zostane konštantná počas celej doby merania. Preto sa neodporúča používať hydrostatickú metódu detekcie hladiny pre kvapaliny s premenlivou hustotou (rádiochemická výroba, ropné produkty so zmenami teploty). Používajú sa na kontrolu hladiny čistej a odpadovej vody, tekutých potravín alebo chemikálií, nereagujú na penu. Sú vlastne nenáhradným riešením na meranie hladiny kvapaliny v studniach.

Práca obtokové hladinomery je založený na princípe komunikujúcich nádob, vďaka čomu je proces merania veľmi jasný a zrozumiteľný. Takéto hladinomery sa používajú v malých tlakových nádržiach s teplotou pracovného média do +250 °C. Môžu byť použité v spojení s magnetostrikčnými hladinomermi, čo umožní ich integráciu do automatizovaného riadiaceho systému. Obtokové hladinomery by sa nemali používať s viskóznymi kvapalinami alebo kvapalinami, ktorých viskozita sa zvyšuje s klesajúcou teplotou, pretože teplota kvapaliny v obtokovej komore v dôsledku tepelných mostov v spojovacej armatúre je nižšia ako v nádobe, ktorá s ňou komunikuje.

Magnetostrikčné a magnetické hladinomery sú plavákového typu, čo znamená, že plavák „leží“ na hladine kvapaliny a hladina sa meria vzhľadom na polohu tohto plaváka. Takéto hladinomery sú presnejšie, najmä magnetostrikčné. Je vhodné ich použiť pri komerčnom účtovaní ľahkých ropných produktov, chemikálií a iných drahých kvapalín. Plavákové meradlá sú vhodné na meranie hladiny spenených kvapalín, nie sú však vhodné pre viskózne kvapaliny.

Mikrovlnné reflexné hladinomery konštrukčne pozostávajú z elektronickej jednotky a vlnovodu. Dĺžka vlnovodu musí zodpovedať výške nádrže, čo obmedzuje použitie snímačov vo vysokých nádržiach. Všetky senzory s podobnou konštrukciou (kapacitné, magnetické, magnetostrikčné) čelia takejto katastrofe. Princíp činnosti a konštrukcia reflexného senzora ho však robí vysoko presným a vhodným pre použitie v náročných podmienkach (vysoká teplota a tlak), ako aj s penivými a lepkavými kvapalinami. Tento typ hladinomeru možno označiť za najuniverzálnejší, vhodný na použitie prakticky s akoukoľvek kvapalinou, bez ohľadu na tlak vzduchu nad povrchom kvapaliny alebo dielektrickú konštantu média.

Vytesňovače Ide o snímače do náročných podmienok, v ktorých je okrem iného potrebná vysoká presnosť merania. Princíp činnosti výtlačných hladinomerov je podobný činnosti plavákových snímačov a je založený na použití Archimedovho zákona. Niektoré modely sú schopné poskytnúť neprekonateľné výsledky merania pri teplotách od -196 °C do + 500 °C a pracovných tlakoch až do 414 atmosfér. Tu prichádzajú vysoké náklady. Spravidla sa používajú v zariadeniach na skladovanie ropy a v chemickom priemysle.

Ide o univerzálny prístroj na kontinuálne meranie hladiny kvapalín. Má všetky výhody bezkontaktnej metódy merania a vyznačuje sa mimoriadne vysokou presnosťou. Možno použiť so všetkými tekutými médiami, pena môže byť v niektorých prípadoch výnimkou. Pulzný radarový hladinový vysielač môže byť rušený plynovým vankúšom nad hladinou kvapaliny, v takom prípade by sa mali použiť radarové hladinové vysielače FMCW. Najlepšie uplatnenie takýchto snímačov je v nádržiach s pomalou zmenou hladiny kvapaliny, kde je dôležitá vysoká presnosť merania. Nevýhodou je ich vysoká cena.

Ultrazvukové snímače hladiny iný bezkontaktný typ snímačov. Vo všeobecnosti sú to ultrazvukové snímače, ktoré sa najčastejšie používajú na bezdotykovú kontrolu hladiny kvapalín. Koniec koncov, veľmi vysoká presnosť merania radarových snímačov nie je vždy dôležitá a náklady na takéto zariadenia sú niekoľkonásobne nižšie. Obmedzenia pri používaní predstavujú peniace kvapaliny a nádoby, v ktorých sa vytvára plynový vankúš (nádrže s kyselinou dusičnou), v skutočnosti ako je to v prípade pulzných radarových hladinomerov.

Optické spínače hladiny pre kvapaliny sú miniatúrne snímače určené na kontrolu hladiny v malých nádobách a nádržiach pri vibráciách.

Vibračné alarmy alebo ako sa volajú "vibračné vidlice" naraziť do nádrže na požadovaných úrovniach. Citlivý prvok neustále vibruje, čo umožňuje použitie snímača s viskóznymi a penivými kvapalinami bez obáv z falošných poplachov. Takéto snímače majú priemernú presnosť a náklady v porovnaní s inými signalizačnými zariadeniami.

plavákové spínače najjednoduchšie a najhospodárnejšie zariadenia na monitorovanie hladiny kvapalín a odpadových vôd, ako aj mierne agresívnych kvapalných médií. Plavákové signalizátory sa delia na dva typy - sú to plavákové káblové a plavákové magnetické signalizátory. Rozdiel spočíva v tom, že káblové majú určitú dĺžku kábla a sú ponorené do kvapaliny cez hornú časť nádrže, zatiaľ čo magnetické sa zarezávajú do bočnej steny nádrže v požadovanej výške. Do agresívneho prostredia sú plavák a lanko vyrobené z rôznych plastov. Spravidla sa používajú na zapnutie / vypnutie čerpadiel. Líšia sa nízkou cenou a nízkou presnosťou.

Pri montáži vodomeru som stál pred výberom spôsobu merania - kontaktný alebo bezkontaktný. Medzi kontaktné metódy patria odporové, kondenzátorové a indukčné metódy, z bezkontaktných metód sú najpoužívanejšie metódy vizuálne, radarové a ultrazvukové. Aby sme neovplyvnili kvalitu vody v nádrži, pristúpime k jednej z bezkontaktných metód merania hladiny kvapaliny.

Všetky bezkontaktné metódy sú založené na rovnakom princípe: signál odíde, uplynie určitý čas, signál sa vráti. Vizuálna metóda využíva optický signál, je celkom presný, no ak sa senzor zašpiní, prestane fungovať úplne.

Radarové meranie hladiny využíva vysokofrekvenčné rádiové vlny, a preto nie je vhodné na použitie v domácnosti. Ultrazvuková metóda je podobná ako radarová, len namiesto rádiových vĺn sa používajú ultrazvukové vlny. Táto metóda nám dokonale vyhovuje, pretože ultrazvukové senzory sa dajú ľahko nájsť a sú lacné.

Urobil som merač hladiny kvapaliny založený na mikrokontroléri Arduino Mega2560 (môžete si vziať akýkoľvek ovládač Arduino).

Autor článku nezodpovedá za žiadne škody spôsobené počas procesu montáže.

Krok 1: Materiály

Materiály pre snímač hladiny vody v nádrži:

• Arduino (Uno, Mega 2560,…)
• ultrazvukový snímač vzdialenosti HC SR04
• vodiče na pripojenie snímača k ovládaču
• plexi na telo (voliteľné)

Krok 2: Trochu teórie

Na začiatok vám poviem niečo o ultrazvukovej metóde merania hladiny kvapaliny. Účelom všetkých bezdotykových meracích prístrojov na meranie hladiny je meranie vzdialenosti medzi transceiverom a hladinou kvapaliny. Transceiver vyšle krátky ultrazvukový impulz a meria čas, ktorý signál potrebuje na dosiahnutie povrchu kvapaliny a späť do transceiveru. Vzhľadom na to, že hustota kvapaliny je vyššia ako hustota vody, jej povrch bude odrážať ultrazvukový impulz.

Ultrazvuková metóda merania má svoje nevýhody:

1. Vzhľadom na dĺžku pulzu zostáva malé okno prijímať odrazený signál, pretože transceiver naďalej vysiela signál. Problém je vyriešený celkom jednoducho: snímač je umiestnený niekoľko centimetrov nad maximálnou hladinou kvapaliny, čo umožňuje prijímaču začať prijímať signál.
2. Vzhľadom na šírku nosníka existujú obmedzenia na priemer použitej nádoby. Ak je priemer príliš malý, signál odrazený od povrchu kvapaliny sa odrazí aj od stien nádoby, potom môžu byť údaje nepravdivé.
3. Pred inštaláciou počítadla do nádrže na trvalé miesto bolo testované na tieto dva body. Stabilné údaje získané vo vzdialenosti minimálne 5 cm od snímača. To znamená, že snímač musí byť inštalovaný minimálne 5 cm nad hladinou kvapaliny. Taktiež neboli žiadne signály odrazené od stien nádrže s priemerom nádoby 7,5 cm (výška 0,5 m). Tieto výsledky boli zohľadnené pri inštalácii snímača do nádrže.

Krok 3: Nádrž na vodu

Voda bude prúdiť do zavlažovacieho systému samospádom. Preto musí byť nádrž inštalovaná nad úrovňou podlahy. Nádrž je vyrobená z metra kanalizačné potrubie s priemerom 16 cm.Potrubie je rozdelené na dve časti. Ventily sú umiestnené v spodnej časti, horná bude skutočným zásobníkom vody. Uzáver sa používa ako veko nádrže. Na zástrčke je pripevnený ultrazvukový senzor na meranie vzdialenosti. Kvôli stabilite je nádrž inštalovaná v drevenej krabici, v ktorej je nainštalovaná elektronika a batéria.

Výšku stĺpca kvapaliny zakódujeme v percentách, referenčným bodom budú hodnoty počítadla od 6 cm (100 %) a do 56 cm (0 %), 6 cm je vzdialenosť od vodnej hladiny.

Nádrž je vyrobená z potrubia pre jednoduché výpočty objemu (valcový tvar bez zmeny priemeru).

Krok 4: Schéma zapojenia ultrazvukového snímača a ovládača

Najprv prispájkujte vodiče k ultrazvukovému snímaču (krútený pár, bez tienenia alebo fólie). Potom snímač umiestnime do podomácky vyrobeného plexiskla. Telo utesníme a upevníme na veko nádrže. Puzdro sa vyrába za pochodu a nie je povinnou súčasťou, preto nie je na fotke a ani nie je návod na jeho výrobu, preto improvizujte, ak sa ho rozhodnete vyrobiť.

Pripojte snímač k regulátoru podľa priloženej schémy.

Krok 5: Program

Program merania vzdialenosti bol prevedený na program zisťovania hladiny vody.

Najprv sa odošle signál, potom sa vráti, zmeria sa čas medzi vyslaním a príjmom signálu a prijaté dáta sa prepočítajú na centimetre. Centimetre sa zas prepočítajú na percentá a tieto údaje sa prenesú do počítača cez sériové pripojenie. Môžete tiež vypočítať objem vody zostávajúcej v nádrži.

Súbory

Krok 6: Skontrolujte

Keďže táto vodná nádrž bude neskôr použitá v automatickom zavlažovacom systéme s dvojstupňovým regulátorom, je potrebné merať prietok. Výstupný tok z nádrže závisí od hydrostatického tlaku v nej.

Každý, kto pozná základy hydrodynamiky, vie, že hydrostatický tlak klesá s poklesom hladiny vody. Aby sa rastliny zaliali rovnakým objemom vody, je potrebné mať možnosť kontrolovať čas, počas ktorého zostáva ventil otvorený. Pri znalosti prietokov je možné vypočítať, koľko vody môže vytiecť z nádrže za určitý čas, a tak určiť čas, počas ktorého musí byť ventil otvorený.

Ak chcete skontrolovať presnosť nášho vodomeru, naplňte nádrž vodou na maximálnu úroveň. Potom otvorte ventil, aby všetka voda vytiekla. Nádrž bola prázdna do 2% vďaka tomu, že dizajn je vyrobený tak, aby nedochádzalo k úniku zvyškov. Schéma krokovej funkcie je priložená na obrázku, podľa tejto schémy vieme približne odhadnúť, pri akej hladine vody k zmene dochádza (pomocou Excelu, Matlabu alebo iného výpočtového programu).

Vlastnoručne zostavený snímač hladiny vody funguje podľa očakávania.

Krok 7: Aplikácia v projektoch

Zostavený vodomer s ultrazvukovým snímačom je ukážkou. Ak chceme merač použiť v projektoch, domácich aj polopriemyselných, musíme otestovať odolnosť proti opotrebeniu a vodeodolnosť. Po testovaní bude jasné, či je merač vhodný na použitie v akýchkoľvek projektoch. Momentálne môžem len povedať, že senzor funguje dobre, čas, ktorý uplynul od montáže.

Vďaka tomu, že spôsob merania hladiny vody je bezkontaktný, nedochádza k znečisteniu vody. Samotný senzor vyšiel pomerne lacno, čo znamená, že ho možno použiť v domácich projektoch.

Mnohí z nás, a to nielen zanietení obyvatelia leta, čelili problému automatizácie a kontroly plnenia nádob vodou. Tento článok je s najväčšou pravdepodobnosťou pre tých, ktorí sa tak rozhodnú najjednoduchší obvod kontrola plnenia nádoby životné podmienky. Najlacnejším spôsobom budovania automatizácie je použitie relé riadenia vody. Relé na reguláciu hladiny (voda) sa používajú aj v zložitejších systémoch zásobovania vodou pre súkromné ​​domy, ale v tomto článku budeme brať do úvahy iba rozpočtové modely relé na kontrolu hladiny vodivej kvapaliny. Medzi kontrolované tekutiny patria: voda (kohútik, prameň, dážď), tekutiny s nízkym obsahom alkoholu (pivo, víno a pod.), mlieko, káva, odpadových vôd, tekuté hnojivá. Menovitý prúd kontaktov relé je 8-10A, čo umožňuje spínanie malých čerpadiel bez použitia medziľahlého relé alebo stykača, ale výrobcovia stále odporúčajú inštaláciu medziľahlých relé alebo stykačov na zapnutie / vypnutie čerpadiel. Teplotný rozsah zariadení je od -10 do +50 C a maximálna možná dĺžka vodiča (od relé po snímač) je 100 metrov, na prednom paneli sú LED indikátory prevádzky, hmotnosť nie je väčšia ako 200 gramov , je namontovaný na DIN lištu, takže umiestnenie ovládacieho systému si budete musieť premyslieť vopred.

Princíp činnosti relé je založený na meraní odporu kvapaliny umiestnenej medzi dvoma ponorenými snímačmi. Ak je nameraný odpor menší ako prahová hodnota, zmení sa stav kontaktov relé. Aby sa zabránilo elektrolytickému efektu, cez snímače preteká striedavý prúd. Napájacie napätie snímača nie je väčšie ako 10V. Spotreba energie nie je väčšia ako 3W. Pevná citlivosť 50 kOhm.

Na trhu je veľa relé rovnakého typu, vezmime do úvahy najlacnejšie modely od výrobcov "Relé a automatizácia" v Moskve a novinky "TDM" (obchodný dom pomenovaný po Morozovovi).

Relé kontroly hladiny. ( analóg RKU-02 TDM)

Relé riadenia úrovne TDM predstavujú štyri modely:

1. (SQ1507-0002) pre konektor Р8Ц(SQ1503-0019) na DIN lištu
2. (SQ1507-0003) na DIN lištu analóg RKU-1M)
3. (SQ1507-0004) na DIN lištu
4. (SQ1507-0005) na DIN lištu

Kryty relé sú vyrobené z materiálov spomaľujúcich horenie. Snímače hladiny sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. (DKU-01 SQ1507-0001).

Činnosť relé je založená na konduktometrickej metóde zisťovania prítomnosti kvapaliny, ktorá je založená na elektrickej vodivosti kvapalín a výskyte mikroprúdu medzi elektródami. Relé majú prepínacie kontakty, ktoré umožňujú použitie režimu plnenia alebo vypúšťania. Napájacie napätie RKU-02, RKU-03, RKU-04 - 230V alebo 400V.

Riadiaci obvod čerpadla nádrže v režime "plniť alebo vypúšťať".

Schéma čerpania tekutiny zo studne/zásobníka do zásobníka, kontrola hladiny v oboch médiách, t.j. relé vykoná ochranné vypnutie čerpadla v režime chodu nasucho (keď klesne hladina kvapaliny v studni/zásobníku)

Schéma postupného alebo úplného zahrnutia 2 čerpadiel. Relé RKU-04 sa používa v miestach, kde je neprijateľné pretečenie studní, jám, záchytných a iných nádob. Relé pracuje s 2 čerpadlami a pre rovnomerné využitie ich zdroja ich relé zapína jedno po druhom. Kedy núdzový obe čerpadlá sú vypnuté súčasne.

Relé nie je možné použiť pre nasledujúce kvapaliny: destilovaná voda, benzín, petrolej, olej, etylénglykoly, farby, LPG.

Porovnávacia tabuľka analógov podľa série: