Za avtomatizacijo številnih proizvodnih procesov je potrebno spremljati nivo vode v rezervoarju, meritev se izvaja s posebnim senzorjem, ki daje signal, ko procesni medij doseže določeno raven. V vsakdanjem življenju je nemogoče storiti brez merilnikov nivoja, osupljiv primer tega je zaporni ventil straniščne cisterne ali avtomatski sistem za izklop črpalke za vodnjak. razmislimo različne vrste nivojski senzorji, njihova zasnova in princip delovanja. Te informacije bodo koristne pri izbiri naprave za določeno nalogo ali sami izdelavi senzorja.

Zasnova in princip delovanja

Zasnova merilnih naprav te vrste je določena z naslednjimi parametri:

• Funkcionalnost, odvisno od te naprave, je običajno razdeljena na alarme in merilnike nivoja. Prvi spremljajo določeno točko polnjenja rezervoarja (minimalno ali maksimalno), drugi pa stalno spremljajo nivo.
• Princip delovanja lahko temelji na: hidrostatiki, električni prevodnosti, magnetizmu, optiki, akustiki itd. Pravzaprav je to glavni parameter, ki določa obseg uporabe.
• Metoda merjenja (kontaktna ali brezkontaktna).

Poleg tega oblikovne značilnosti določa narava tehnološkega okolja. Eno je izmeriti višino pitne vode v rezervoarju, drugo pa preveriti napolnjenost rezervoarjev industrijske odpadne vode. V slednjem primeru je potrebna ustrezna zaščita.

Vrste senzorjev nivoja

Glede na načelo delovanja so alarmi običajno razdeljeni na naslednje vrste:

• vrsta plovca;
• z uporabo ultrazvočnih valov;
• naprave s kapacitivnim principom zaznavanja ravni;
• elektroda;
• radarski tip;
• deluje na hidrostatičnem principu.

Ker so te vrste najpogostejše, si oglejmo vsako od njih posebej.

Lebdi

To je najenostavnejši, a kljub temu učinkovit in zanesljiv način merjenja tekočine v rezervoarju ali drugi posodi. Primer izvedbe lahko najdete na sliki 2.

riž. 2. Plovni senzor za krmiljenje črpalke

Zasnova je sestavljena iz plovca z magnetom in dveh reed stikal, nameščenih na kontrolnih točkah. Naj na kratko opišemo princip delovanja:

• Posoda se izprazni do kritičnega minimuma (A na sliki 2), medtem ko se plovec spusti na nivo, kjer se nahaja reed stikalo 2, vklopi rele, ki napaja črpalko, ki črpa vodo iz vodnjaka.
• Voda doseže najvišjo raven, plovec se dvigne do mesta reed stikala 1, se sproži in rele se izklopi, oziroma motor črpalke preneha delovati.

Tako reed stikalo je zelo enostavno narediti sami, njegova nastavitev pa se zmanjša na nastavitev ravni vklopa in izklopa.

Upoštevajte, da če izberete pravi material za plovec, bo senzor nivoja vode deloval tudi, če je v rezervoarju plast pene.

Ultrazvočno

Ta tip merilnika se lahko uporablja za tekoče in suhe medije in ima lahko analogni ali diskretni izhod. To pomeni, da lahko senzor omeji polnjenje, ko doseže določeno točko, ali pa ga stalno spremlja. Naprava vključuje ultrazvočni oddajnik, sprejemnik in krmilnik za obdelavo signalov. Načelo delovanja alarma je prikazano na sliki 3.

riž. 3. Načelo delovanja ultrazvočni senzor raven

Sistem deluje na naslednji način:

• oddaja se ultrazvočni impulz;
• odbiti signal je sprejet;
• Analizira se trajanje slabljenja signala. Če je rezervoar poln, bo kratek (A, slika 3), in ko se bo izpraznil, se bo začel povečevati (B, slika 3).

Ultrazvočni alarm je brezkontakten in brezžičen, zato ga lahko uporabljate tudi v agresivnih in eksplozivnih okoljih. Po začetni nastavitvi tak senzor ne potrebuje posebnega vzdrževanja, odsotnost gibljivih delov pa bistveno podaljša njegovo življenjsko dobo.

Elektroda

Elektrodni (konduktometrični) alarmi omogočajo spremljanje enega ali več nivojev elektroprevodnega medija (to pomeni, da niso primerni za merjenje polnjenja rezervoarja z destilirano vodo). Primer uporabe naprave je prikazan na sliki 4.

Slika 4. Merjenje nivoja tekočine s konduktometričnimi senzorji

V navedenem primeru je uporabljen tristopenjski alarm, pri katerem dve elektrodi nadzorujeta polnjenje posode, tretja pa je zasilna za vklop načina intenzivnega črpanja.

Kapacitivni

Z uporabo teh alarmov je mogoče določiti največjo polnost posode, pri tem pa lahko kot procesni medij delujejo tekoče in razsute trdne snovi mešane sestave (glej sliko 5).

riž. 5. Kapacitivni senzor raven

Načelo delovanja alarma je enako kot pri kondenzatorju: kapacitivnost se meri med ploščama občutljivega elementa. Ko doseže mejno vrednost, se krmilniku pošlje signal. V nekaterih primerih se uporablja zasnova "suhega kontakta", to pomeni, da merilnik nivoja deluje skozi steno rezervoarja ločeno od procesnega medija.

Te naprave lahko delujejo v širokem temperaturnem območju, nanje ne vplivajo elektromagnetna polja in lahko delujejo na velike razdalje. Takšne lastnosti znatno razširijo obseg uporabe do težkih delovnih pogojev.

Radar

To vrsto alarmne naprave lahko resnično imenujemo univerzalna, saj lahko deluje s katerim koli procesnim okoljem, vključno z agresivnimi in eksplozivnimi, tlak in temperatura pa ne bosta vplivala na odčitke. Primer delovanja naprave je prikazan na spodnji sliki.

Naprava oddaja radijske valove v ozkem območju (nekaj gigahercev), sprejemnik ujame odbiti signal in na podlagi njegovega zakasnitvenega časa ugotovi, kako polna je posoda. Na merilni senzor ne vplivajo tlak, temperatura ali narava procesne tekočine. Zaprašenost tudi ne vpliva na odčitke, kar pa ne moremo reči o laserskih alarmih. Prav tako je treba opozoriti na visoko natančnost naprav te vrste; njihova napaka ni večja od enega milimetra.

Hidrostatični

Ti alarmi lahko merijo maksimalno in trenutno polnjenje rezervoarjev. Njihov princip delovanja je prikazan na sliki 7.

Slika 7. Merjenje polnjenja z žirostatičnim senzorjem

Naprava je zgrajena na principu merjenja ravni tlaka, ki ga proizvaja stolpec tekočine. Sprejemljiva natančnost in nizki stroški so naredili to vrsto zelo priljubljeno.

V okviru članka ne moremo obravnavati vseh vrst alarmov, na primer alarmov z vrtljivo zastavico, za prepoznavanje zrnatih snovi (signal se pošlje, ko se lopatica ventilatorja zagozdi v zrnatem mediju, po prvem iztrganju jamice) . Prav tako ni smiselno upoštevati principa delovanja radioizotopnih merilnikov, še manj pa jih priporočati za preverjanje nivoja pitne vode.

Kako izbrati?

Izbira senzorja nivoja vode v rezervoarju je odvisna od številnih dejavnikov, od katerih so glavni:

• Tekoča sestava. Glede na vsebnost tujih nečistoč v vodi se lahko spremenita gostota in električna prevodnost raztopine, kar lahko vpliva na odčitke.
• Prostornina rezervoarja in material, iz katerega je izdelan.
• Funkcionalni namen posode je kopičenje tekočine.
• Potreba po nadzoru minimalne in maksimalne ravni ali spremljanje trenutnega stanja.
• Dopustnost integracije v avtomatiziran nadzorni sistem.
• Preklopne zmogljivosti naprave.

To ni popoln seznam, med katerim lahko izbirate. merilni instrumenti te vrste. Seveda je za domačo uporabo mogoče bistveno zmanjšati izbirna merila in jih omejiti na prostornino rezervoarja, vrsto delovanja in krmilno vezje. Znatno zmanjšanje zahtev omogoča samoprodukcija podobno napravo.

Izdelava senzorja nivoja vode v rezervoarju z lastnimi rokami

Recimo, da obstaja naloga za avtomatizacijo delovanja potopne črpalke za oskrbo z vodo na dacha. Voda praviloma teče v zalogovnik, zato moramo poskrbeti, da se črpalka ob polnjenju samodejno izklopi. Za ta namen sploh ni treba kupiti laserskega ali radarskega indikatorja nivoja; pravzaprav vam ga ni treba kupiti. Enostavna naloga zahteva preprosta rešitev, je prikazano na sliki 8.

Za rešitev težave boste potrebovali magnetni zaganjalnik z 220-voltno tuljavo in dvema reed stikaloma: minimalna stopnja za zapiranje, najvišja raven za odpiranje. Shema povezave črpalke je preprosta in, kar je pomembno, varna. Načelo delovanja je bilo opisano zgoraj, vendar ga ponovimo:

• Ko se voda zbira, se plovec z magnetom postopoma dviguje, dokler ne doseže najvišjega nivoja reed stikala.
• Magnetno polje odpre reed stikalo, izklopi tuljavo zaganjalnika, kar vodi do deenergizacije motorja.
• Ko voda teče, se plovec spusti, dokler ne doseže minimalne oznake nasproti spodnjega reed stikala, njegovi kontakti se zaprejo in napetost se napaja na tuljavo zaganjalnika, ki napaja črpalko z napetostjo. Tak senzor nivoja vode v rezervoarju lahko deluje desetletja, za razliko od elektronskega nadzornega sistema.

S svojim najljubšim časovnikom 555 lahko naredite senzor za vodo, pranje, antifriz itd. Omeniti velja, da bo tak senzor uporaben tako v vašem avtomobilu kot v Življenjski pogoji. Shema je precej preprosta in jo je enostavno ponoviti. Mikrovezje je postalo razširjeno ravno zaradi svoje preprostosti.

Naslednje vezje bo uporabljeno za senzor vode.

Delovanje naprave je izjemno preprosto. Ko so elektrode potopljene v tekočino, se C1, kondenzator, zaobide. Ko so elektrode v zraku, shunt izgine in mikrovezje začne delovati.

Pravokotni impulzi izvirajo iz mikrovezja. S pomočjo takih impulzov je mogoče krmiliti uporabo večje obremenitve. Na primer, lahko pošljete signal žarnici prek tranzistorja. Ta tehnologija vam omogoča, da v vezje vključite alarm ali indikator. S slednjim lahko ugotovite prisotnost vode v rezervoarju. Takšen senzor je mogoče namestiti tako v rezervoar kot v radiator. Napajanje senzorja je 12 voltov. To pomeni, da s prehrano ne bo težav.

Senzorji so praviloma izdelani iz steklenih vlaken. Najpogosteje pa uporabljajo navaden baker (žice). Za senzor sta primerna dva enaka kosa žice s prečnim prerezom 1 milimeter. Pomembno je vedeti, da morate z žic odstraniti kakršen koli lak, ki je lahko na kovinski površini. To se naredi z ognjem ali brusnim papirjem. Torej, dolžina žice naj bo do 3,5 centimetra.

Da žice ostanejo v vtiču, so ojačane s silikonom. Nato so žice pritrjene na samo mikrovezje. Žice v pokrovu lahko povežemo z mikrovezjem s tanjšimi vodniki.

Mikrovezje je mogoče namestiti - brez namestitvene plošče. Ko je vse pripravljeno, je nastala naprava zaprta z drugim podobnim pokrovom. Povezava med pokrovi mora biti zatesnjena z lepilom ali kako drugače.

Tako lahko brez nepotrebnih stroškov samostojno izdelate senzor, ki bo pomagal ne le v avtomobilu, ampak tudi v vsakdanjem življenju. Tako se lahko izognete pogostemu tuširanju, da bi preverili nivo vode v rezervoarju. Težavo bo rešil domači senzor nivoja vode. Pomembno je le, da vsa dela opravite previdno in previdno, da naprava deluje pravilno.

V industriji in vsakdanjem življenju je vedno treba določiti različne nivoje v posodah. Za te naloge se uporabljajo senzorji nivoja različnih izvedb. Odvisno od polnilnega okolja rezervoarja se uporablja en ali drug senzor, včasih pa se zaradi enostavnosti in prihranka denarja in časa uporabljajo kombinirani senzorji, to je ročno izdelani. To so preproste zasnove, ki uporabljajo popolnoma različne vrste senzorjev. V osnovi se takšni senzorji uporabljajo tam, kjer ni enostavnega dostopa do merilnega okolja ali pa je merilno mesto zelo agresivno za zdravje ljudi.

Vrste senzorjev nivoja

Večina sodobnih senzorjev nivoja ima v svoji zasnovi elektronski rele s pretvornikom. Elektronsko vezje zasnovan za pretvorbo izmerjene vrednosti v standardni signal. Signal je lahko analogen ali diskreten. Analogni je lahko tok 0..20mA in signal, imenovan tokovna zanka 4..20mA ali napetost 0...5V, 0..10V.

Uporabljajo se senzorji nivoja za zaščito motorja črpalke pred suhim tekom, uravnavajo motorje črpalk za vodnjake, ki polnijo vse posode z vodo in več v sistemu oskrbe s hladno in toplo vodo.

DIY senzor nivoja vode

Poglejmo na primeru črpanja vode iz jame, kako lahko nadzorujemo samodejni cikel vzdrževanja nivoja vode, ki ni višji, kot bi moral biti.

Imamo jamo z zelo umazano tekočino, sestavljeno iz vode in primesi hladilne tekočine za rezila stroja za rezanje kovin.

Upoštevane so bile vse vrste senzorjev, glede na ceno in enostavnost izvedbe pa kombinirana zasnova, sestavljena iz iz tri metre dolge žice(globina jame), pritrjen na plovec (večja plastična posoda z zrakom), na površini je žica pritrjena na vzmet s cvetnim listom.

Signal je vzet kot običajni diskretni signal 24 V iz običajnega induktivni senzor. Dela na cvetnem listu. Ko se gladina vode v jami dvigne, se dvigne plovec, ki oslabi vzmet. Na koncu vzmeti je pritrjen cvetni list, ki se dvigne zaradi raztezne sile vzmeti. Cvetni list pa prejme povratno informacijo od induktivnega senzorja, ki napaja rele motorja črpalke na tuljavo, zaradi česar ta črpa vodo iz jame. Da bi se izognili pogostim vklopom in izklopom motorja, je v tokokrogu senzorske tuljave vgrajen rele za zakasnitev izklopa, nastavljen na 10 minut.

Tako bo ob naslednjem sprožitvi senzorja rele znova deloval in cikel se bo ponovil.

Seveda je priporočljivo zaščititi motor pred suhim tekom namestite senzor puščanja v cev, skozi katerega se črpa emulzija. Toda v našem primeru je bila pomembna preprostost oblikovanja. Namesto induktivnega senzorja lahko uporabite dve medsebojno stikajoči plošči, kar bo še bolj ekonomično.

Če ima voda ali druga tekočina homogeno sestavo, se lahko uporabi metrični senzor nivoja z eno elektrodo.

Na primer, DU-1N proizvajalca Relsib, zasnovan za merjenje ravni v različne vrste tekočine. Senzor lahko deluje v širokem temperaturnem območju. Telo ni podvrženo koroziji in je izdelano iz visokokakovostnega nerjavečega jekla. Keramika in fluoroplastika se uporabljata kot izolacija, kar zagotavlja odlično izolacijsko zaščito. Odporen na številne mehanske obremenitve. Meritve so neodvisne od gostote tekočine. In ne zahteva dodatne nege med delovanjem.

Včasih te lahko človeška lenoba spodbudi k razmišljanju, tako rekoč ustvarjanju. In kolo so si omislili, verjetno zaradi lenobe, ko so se naveličali prenašati vse na sebi.

Tako sem že naveličan stati pred vodnimi sodi, ki se polnijo z vodo. Poletje je suho, sodi so 4, vsak se napolni v približno pol ure. Preveč je leno, da bi območje zapletli z žicami senzorjev nivoja in izdelali krmilno enoto v taki vročini. Poskušal sem pustiti zadevi svojo pot, a sem pri petem koraku od soda že pozabil, da se sod polni in črpalka deluje. Začel sem razmišljati, kako narediti brezžični alarm za polnjenje soda. Dolgo sem razmišljal, dokler ni skozi vrata prišel radijski klic. Vse, kar vam je takoj prišlo na misel, si oglejte na fotografiji 1.


Celotna konstrukcija je zahtevala dve varilni elektrodi in prazno steklenico alkohola. Skratka vse, kar je prišlo pod roke. Upam, da se vam zdi vse bolj estetsko. Najprej se izdela gugalnica in nanjo pritrdi plovec. Nato naredijo prazno za nosilec. Odrezovanje kosa elektrode zahtevana dolžina, obojestransko nabrušen in upognjen v obliki črke “L”, na en konec nataknemo nihajno roko z plovcem in nato ta konec upognemo v nosilec. Nato se ta nosilec zabije v ploščo. Za vse sem potreboval približno dvajset minut. Gumb za klicanje na tabli je samo tam. Upam, da je načelo delovanja celotne naprave jasno. Voda se natoči, plovec se dvigne, kolebnica pritisne na gumb, zvonec zazvoni, stečeš iz hiše in preložiš vso opremo v naslednji sod. Pomanjkljivost je, da se klic napaja iz omrežja 220 V. Ne bi bilo slabo, če bi ga preklopili na avtonomno napajanje, potem boste lahko kar pol ure lovili krase v ribniku. Vso srečo. K.V.Yu.

Mnogi poletni prebivalci uporabljajo različne sisteme zaloge vode z uporabo vmesnih posod. Pomagajo vodi pri čiščenju, segrevanju, v njih se usedajo pesek in železovi oksidi, voda pa je nasičena s kisikom. Pogosto so takšni zabojniki, sodi in rezervoarji nameščeni v kleteh in uporabljajo črpalke za dvig tlaka. Ali obratno, dajo jih na podstrešje in drugo nadstropje in nato voda teče z gravitacijo. Toda v obeh primerih je priporočljivo vedeti, koliko vode je ostalo v rezervoarju. Še posebej, če ni opremljen avtomatski sistem vzdrževanje nivoja vode. Če želite to narediti, se morate občasno spustiti v klet ali se povzpeti na podstrešje, kar je neprijetno. Primerno je imeti daljinski indikator nivoja vode z indikacijo na mestu njegove glavne porabe ali na mestu, kjer je nameščen krmilnik črpalke, ki polni to posodo. Razmislimo o nekaterih možnostih naprav, ki jih je mogoče izdelati v državi in ​​daljinsko nadzorovati nivo vode. Takoj je treba povedati, da osebe verjetno ne bo zanimala natančna vrednost količine vode v rezervoarju. Ni razlike, ali je tam 153 ali 162 litrov. Tukaj je, tako kot pri avtomobilu, pomembno vedeti z natančnostjo 10-15% - "skoraj poln rezervoar", "polovica", "manj kot četrtina" itd.

Mehanski indikatorji. Najenostavnejši za izvedbo, vendar precej okoren. Praviloma so precej velik in težek plovec, na katerega je pritrjena vrvica. Vrvico vržemo čez blok (škripec) in na njen drugi konec pritrdimo breme, katerega teža je približno enaka teži plovca v vodi. Ko se nivo vode spreminja, se utež premika gor in dol in lahko sama služi kot indikator napolnjenosti posode, če je vidna. Res je, z "obrnjeno" lestvico - več vode, manjša je indikatorska obremenitev.

Če pa rezervoar ni vizualno viden, je treba vrvico raztegniti do mesta indikatorja. Da bi to naredili, močno vrvico podrgnemo z milom (za boljše drsenje), napeljemo skozi tanko cev in na drugi konec postavimo lestvico. Seveda merilo v velikosti višine morebitnega vodostaja (in to je lahko cel meter) sploh ni potrebno. Zato je škripec z bistveno manjšim premerom nameščen na isti osi z glavnim jermenico (in pritrjen na glavno jermenico). Okoli njega je navita majhna vrvica, ki bo premaknila indikatorsko iglo. Dolžina indikatorske skale bo zdaj manjša od giba plovca tolikokrat, kolikor je premer malega škripca manjši od premera velikega. In to bo tudi normalno - najvišja raven je na vrhu.

Enak indikator je mogoče narediti v primeru plovca na ročici. Ta sistem je bolj primeren za posode majhne globine, vendar z veliko površino vode. Ti se običajno uporabljajo za odstranjevanje železa, raztopljenega v vodi. V tej možnosti lahko zahtevani množilni koeficient dobite preprosto z izbiro točke, na kateri je vrvica pritrjena na ročico.

Očitna pomanjkljivost takih indikatorjev je obilica gibljivih delov, zato jih je treba vzdrževati čistimi in mazanimi. Težavnost polaganja komunikacij (cevi) na dolge razdalje in skozi strope.

Pnevmatski indikatorji. Takšni kazalniki so razporejeni na naslednji način. V posodo za vodo se spusti cev, ki ima na vrhu čep. V cevi se oblikuje zračni zvon. V cevni čep je vrezan nastavek, iz katerega sega tanka zatesnjena cev. Na drugem koncu je cev v obliki črke U - indikator. Na en konec je priključena cev iz posode, drugi je prost. V indikatorju je vodni čep (iz obarvane vode). Tako je del zraka ujet v cevi.

Ko se nivo vode v rezervoarju spremeni, se ta del zraka ustrezno premika navzgor in navzdol. In skupaj z njim se premika "barvni" čep, ki služi kot indikator. Za razliko od mehanskih sistemov ni gibljivih delov, ki bi jih bilo treba vzdrževati. Toda sistem ima druge pomanjkljivosti. Še posebej - visoke zahteve na tesnost cevi in ​​odvisnost odčitkov od temperature in zračni tlak. Napaka je nepomembna, vendar obstaja.

Električni indikatorji. So tehnološko najnaprednejši in jih je mogoče izdelati v najrazličnejših možnostih. Začenši od najpreprostejših kazalnikov na številčnici do LED tehtnic in zaslonov. Toda vsak električni indikator mora temeljiti na nekakšnem senzorju nivoja tekočine. Najlažji način za izdelavo je iz spremenljivega upora, katerega motor zavzame ustrezen položaj glede na nivo vode v rezervoarju.

Diagram povezave je precej preprost. Katera koli kazalna glava mikroampermetra služi kot indikator. Pri maksimalnem nivoju vode (drsnik spremenljivega upora je na vrhu diagrama) se z izbiro upora R1 puščico mikroampermetra postavi v skrajni desni položaj - "poln rezervoar". S tem je nastavitev končana. Pri minimalnem nivoju vode (drsnik upora je spodaj na diagramu) bo mikroampermeter pokazal "nič" - "prazen rezervoar".

Takšna spremenljivi upor se lahko namesti na primer na os škripca (glej mehanske indikatorje). Ali pa to storite sami. Če želite to narediti, morate vzeti žico iz kovine z visoko upornostjo (nikrom, konstantan, fehral itd.) In nanjo pritrditi plovec z elastičnimi drsnimi kontakti. Na primer iz konzervirane pločevine. Žica je obešena v rezervoar, spodaj pa je pritrjena utež. Žice so spajkane na konce žice in drsne kontakte. Ko se nivo vode spreminja, se bo plovec premikal vzdolž žice od najvišje do najnižje ravni.

Karkoli daljinski indikator porabi elektrika zaman, bolje ga je povezati prek gumba. Potem bo en komplet baterij zdržal več let. Uporaba mikroapermetrične glave ni edina indikacijska metoda. Lahko naredite preprost primerjalnik napetosti in ga uporabite z LED tehtnico, opremite z zvočnimi indikatorji itd. Sheme takšnih LED tehtnic najdete na internetu in ustrezni radioamaterski literaturi.

Osnovno udobje električni indikatorji- njihova natančnost, pomanjkanje prenosa, enostavnost ožičenja, zanesljivost, spektakularen prikaz. Pomanjkljivost je potreba po napajanju.