Vattennivåsensorn under modern teknik utför funktionen av ett av de mänskliga sinnena. Den korrekta driften av hela mekanismen beror på hur korrekt det är möjligt att hantera och kontrollera tillståndet för vattenflödet. Det är svårt att överskatta betydelsen av tillförlitligheten hos sensoranordningen, om så bara för att enheten som kontrollerar vatten, som regel, blir den mycket "smala" länken i modern teknik.

Design och funktionsprincip

Oavsett vilken funktionsprincip enheten är baserad på, om den bara fungerar i signaleringsläget eller samtidigt utför funktionerna hos en väktare, automatisk maskin eller kontrollmekanism, består enhetens design alltid av tre huvudkomponenter:

• Ett avkänningselement som kan reagera på vattenflödets egenskaper. Till exempel den faktiska närvaron av vatten, höjden på kolonnen eller nivån i tanken, faktumet av rörelsen av vattenflödet i ett rör eller en linje;
• Ett ballastelement som balanserar sensordelen av sensorn. Utan ballasten skulle den känsliga sensorn triggas av det minsta ryck eller en och annan droppe vatten;
• Sändande eller aktiveringsdel som omvandlar signalen från sensorn som är monterad i vattensensorn till en specifik signal eller åtgärd.

Ungefär 90 % av all vattenteknik, på ett eller annat sätt, är kopplad till elektriska ställdon - pumpar, ventiler, värmare och elektroniska styrmaskiner. Det är klart att en sådan anordning som arbetar med vattenflöden måste vara säker i första hand.

Av allt signalsystem en sensor som övervakar vattnets tillstånd anses vara den enklaste och mest prisvärda att installera och reparera. Till skillnad från sensorer och enheter som arbetar med temperatur-, tryck- eller flödesmätningar är vattensensorn väldigt lätt att styra med de enklaste enheterna, eller i extrema fall se nivån eller pumpat flöde med egna ögon.

Typer av nivåsensorer

Ett av villkoren framgångsrikt arbete sensor är sensorns höga känslighet, ju högre desto bättre, desto mer exakt är det möjligt att avläsa den kontrollerade vattenparametern. Därför försöker de, som det värde som mäts av sensorn, välja det som förändras mest under mätningen.

Idag finns det cirka två dussin olika metoder och metoder för att mäta vattens mekaniska egenskaper, men alla används för att få information:

• Höjden på vattenpelaren i behållaren eller tanken;
• Hastigheten för flödet eller flödet av vatten;
• Faktumet om närvaron eller frånvaron av vatten i en sluten behållare, tank, rör eller värmeväxlare.

Naturligtvis kan industriella sensorer vara ganska komplexa strukturellt, men driftprinciperna som används i dem är desamma som i hushålls-, trädgårds- eller bilutrustning.

Bräddavloppsgivare av flyttyp

Det enklaste sättet att mäta vattennivån är med en enkel mekanisk konstruktion, bestående av en tätad flottör, en vipp eller vipp och en backventil. I det här fallet är flottören sensorn, fjäder- och flottörviktningen anses vara ballasten och själva ventilen fungerar som ställdon.

I alla flottörsystem är sensorn eller flottören justerad till en specifik svarshöjd. Vattnet som har stigit i tanken till kontrollnivån höjer flottören och öppnar ventilen.

Flottörsystemet kan utrustas med ett elektriskt ställdon. Till exempel är en magnetinsats installerad inuti flottörsensorn, när vattnet stiger till arbetsnivån får magnetfältet att vakuumreedomkopplaren stänger kontakterna och slår på eller av den elektriska kretsen.

Flottörsensorn kan även implementeras i en fri krets, som till exempel i dränkbara pumpar. I det här fallet stänger reedomkopplaren inte under påverkan av fodrets magnetfält, utan bara på grund av tryckskillnaden inuti pumphuset och på nivån av flottören. Idag anses en magnetisk flottörsensor med ett elektriskt ställdon vara ett av de säkraste och mest pålitliga alternativen för att övervaka vätskenivån.

Ultraljudssensor

Utformningen av vattensensorn ger närvaron av två enheter - en ultraljudskälla och en signalmottagare. Ljudvågen riktas mot vattenytan, reflekteras och återförs till mottagaren.

Vid första anblicken ser idén om att använda ultraljud för att göra en sensor för att kontrollera nivån eller hastigheten på vattenrörelsen inte särskilt framgångsrik ut. Ultraljudsvågen kan reflekteras från tankens väggar, brytas och störa funktionen hos den mottagande sensorn, och dessutom krävs sofistikerad elektronisk utrustning.

Faktum är att en ultraljudssensor för att mäta vattennivån eller någon annan vätska placeras i en låda lite mer än ett paket cigaretter, medan ultraljud som sensor ger vissa fördelar:

• Möjligheten att mäta nivån och till och med vattnets hastighet vid vilken temperatur som helst, under vibrations- eller rörelseförhållanden;
• Ultraljudssensorn kan mäta avståndet från sensorn till vattenytan även under kraftigt förorenade förhållanden med varierande vätskenivåer.

Dessutom kan sensorn mäta vattennivån på ett avsevärt djup, medan mätnoggrannheten är 1-2 cm för varje 10 m höjd.

Elektrodvattenkontrollprincip

Det faktum att vatten är elektriskt ledande har framgångsrikt använts för att göra vätskenivåkontaktsensorer. Strukturellt består systemet av flera elektroder installerade i en behållare på olika höjder och kopplade till en elektrisk krets.

När behållaren fylls med vatten stänger vätskan ett par kontakter i serie, vilket slår på pumpens styrreläkrets. Vattensensorn har som regel två eller tre elektroder, så mätningen av vattenflödet är för differentierad. Sensorn signalerar endast när miniminivån uppnås och startar pumpmotorn, eller när tanken är helt fylld och stänger av den, så sådana system används för att styra reserv- eller bevattningsvattentankar.

Vattensensor av kapacitiv typ

Kapacitiv eller kapacitiv typ av sensor används för att mäta vattennivån i smala och djupa tankar, det kan vara en brunn eller en brunn. Genom att använda kapacitiv sensor det är möjligt att bestämma höjden på vattenpelaren i brunnen med en noggrannhet på tio centimeter.

Sensorkonstruktionen består av två koaxialelektroder, i själva verket ett rör och en intern metallelektrod, nedsänkta i borrhålet. Vatten fyller en del av systemets inre utrymme och ändrar därmed dess kapacitet. Med hjälp av den anslutna elektroniska kretsen och kvartsoscillationsspolen kan sensorns kapacitans och mängden vatten i brunnen bestämmas exakt.

radarmätare

En våg- eller radarsensor används för att arbeta under de svåraste förhållandena, till exempel om du behöver mäta nivån eller volymen av vätska i en tank, en öppen reservoar, en asymmetrisk och oregelbundet formad brunn.

Funktionsprincipen skiljer sig inte från ultraljudsenheten, och användningen av en elektrisk puls gör att du kan utföra en mätning med stor noggrannhet.

Hydrostatisk sensor alternativ

En av varianterna av den hydrostatiska sensorn visas i diagrammet.

För din information! En liknande sensor används i tvättmaskiner och pannor, där det är mycket viktigt att kontrollera höjden på vattenpelaren inuti tanken.

Den hydrostatiska sensorn är en låda med ett elastiskt fjäderbelastat membran som delar upp sensorkroppen i två fack. En av sektionerna är ansluten till ett starkt polyetenrör med en koppling lödd i botten av tanken.

Vattenpelarens tryck överförs genom röret till membranet och gör att startreläets kontakter sluter, oftast används ett par för att starta ställdonet - en magnetisk insats och en reedomkopplare.

Vattentrycksgivare

Hydrostatiskt tryck bestäms när ett flöde eller en viss volym vatten är i vila. Oftast används en hydrostatisk sensor i värme- och värmeanordningar - pannor, värmepannor.

Vattentryckssensoranordning

Sådana enheter fungerar oftast i triggerläge:

• På högt tryck vattensensor stänger reläkontakterna och låter pumpen eller värmaren arbeta;
• Vid lågt tryckäven den fysiska möjligheten att slå på ställdonet är blockerad i sensorn, det vill säga inga stötar eller tillfälliga tryckstegringar kommer att få enheten att fungera.

Med en bra vattentryckssensor ger sensorn en signal att starta motorn endast om belastningen på bälgen bibehålls i mer än tre sekunder.

En typisk enhet för en "smart" sensor visas i diagrammet.

Det känsliga elementet i systemet är ett membran kopplat till bälgen, den centrala stången kan stiga och falla beroende på trycket och därigenom ändra kapacitansen hos den inbyggda kondensatorn.

Anslutning av vattentryckssensorn

En förenklad sensormodell används i hemsystem "hydroackumulator - borrhålspump". Inuti instrumentet finns en låda med ett membran kopplat till en vipparm och två balanserande fjädrar.

Designen skruvas fast på ackumulatorns utloppskoppling. Med en ökning av det inre trycket stiger membranet och öppnar huvudparet av kontakter så att systemet reagerar korrekt på vattentrycket;

Vattenläckagesensor

Redan från namnet blir det tydligt att vi talar om en enhet som upptäcker närvaron av vattenläckage från VVS-kommunikation. Funktionsprincipen för enheten liknar ett elektrodsystem. Inuti plastlådan är ett eller flera par elektroder installerade i en speciell ficka. I händelse av en olycka rinner vatten som samlas på golvet in i fickan och stänger kontakterna. Den elektroniska kretsen utlöses, och vid signalen från sensorn träder kulventiler med en elektrisk drivning i drift.

Det är tydligt att sensorn i sig är en värdelös sak om den används utan ett kontrollsystem och automatiska vattenavstängningar installerade vid ingången till huset eller på en av vattenförsörjningens grenar.

Ett exempel är ett av de mest populära skyddssystemen - Neptunus vattenläckagesensor. Systemet innehåller tre huvudblock:

• Själva Neptune-läcksensorn är i trådbunden eller trådlös modifiering, vanligtvis ingår tre separata sensorer i satsen;
• Kulventil med elektrisk drivning, tillverkad av det italienska företaget Bugatti, i mängden två stycken;
• Styrenhet «Neptun Base».

Den mest värdefulla delen av satsen är automatiska kranar, de produceras för installation på halvtums och tums rörgängor. Designen tål tryck upp till 40 Atm., och den italienska kvaliteten på drivningen garanterar minst 100 tusen öppnings- och stängningscykler.

Själva sensorn ser ut som två mässingsplåtar i en låda, till vilken en lågspänningsspänning med mycket hög ingångsresistans är ansluten, när sensorn är stängd är strömmen begränsad till 50 mA. Själva designen är gjord enligt IP67-protokollet, därför är den helt säker för människor.

Installation av trådlösa vattenläckagesensorer

I Neptune-systemet kan sensorn tas bort från styrenheten på ett avstånd av mer än 50 m. I mer avancerade NEPTUN PROW + trådlösa system används vattenläckagesensorer utrustade med WF-modulen istället för ett trådsystem.

Styrenheten är utrustad med en kanal skyddad från störningar och fukt, ett system för att slå på och stänga av kulventiler. Man tror att ingen störning eller oavsiktliga droppar av fukt, kondensat påverkar sensorernas funktion.

Lådor med läckagesensor installeras på ett avstånd av högst 2 m från rör; sensorer kan inte skärmas med metallrör eller möbler.

Trådlös vattensensor

Utformningen av en trådlös mätare är mer komplex än en konventionell version med två elektroder. En styrenhet är installerad inuti, som kontinuerligt jämför strömmen som flyter mellan elektroderna med referensvärdet som är lagrat i minnet. I detta fall kan referensvärdet för torrt golv ställas in enligt ditt eget val.

En mycket bekväm lösning, med tanke på att luftfuktigheten i badrummet kan vara mycket hög, och regelbunden kondens kan leda till falsklarm.

Så snart regulatorn bestämmer nivån som motsvarar översvämning, skickar vattenkontrollanordningen en larmsignal till basenheten. De mest avancerade modellerna kan duplicera kommandot med ett SMS-meddelande över GSM-kanalen.

Vattenflödesgivare

I många fall räcker det inte med en vattennärvarosensor för stabil och problemfri drift av utrustningen, det krävs information om huruvida flödet rör sig genom rörledningen, vad är dess hastighet och tryck. För dessa ändamål används vattenflödessensorer.

Typer av vattenflödessensorer

I hushålls- och den enklaste industriella utrustningen används fyra huvudtyper av flödessensorer:

• Tryckmätare;
• Kronbladssensortyp;
• Bladmätningsschema;
• Ultraljudssystem.

Den äldre pitotrörsdesignen används ibland, men kräver åtminstone ett rent och laminärt vattenflöde för att fungera tillförlitligt. De tre första sensorerna är mekaniska, så de utsätts ofta för igensättning eller vattenerosion av avkänningselementet. Den sista typen av sensor, ultraljud, kan fungera under nästan alla förhållanden.

Principen för driften av en ultraljudsmätare kan förstås från diagrammet. Inuti röret finns en vågsändare och en mottagare. Beroende på flödeshastigheten kan ljudvågen avvika från sin ursprungliga riktning, vilket är grunden för att mäta flödesegenskaperna.

Enhet och funktionsprincip

De enklaste kronbladsflödessensorerna fungerar enligt principen om en roddåra. Ett kronblad hängande på ett gångjärn är nedsänkt i strömmen. Ju högre flödeshastighet, desto mer avviker sensorloben.

Mer exakta paddelsensorer använder ett impeller eller impeller av polyamid eller aluminiumlegering. I detta fall är det möjligt att mäta flödeshastigheten från rotationsfrekvensen för det rörliga elementet. Den enda nackdelen är det ökade motståndet som skapas av kronbladen och bladen i vattenflödet.

Trycksensorn arbetar med dynamiskt flödestryck. Under vattentrycket pressas det rörliga elementet med en magnetisk insats uppåt, vilket frigör utrymme för vätskans rörelse. Reed-omkopplaren som är installerad i huvudet reagerar omedelbart på insatsens magnetfält och stänger kretsen.

Applikationsområde

Vattenflödesgivare används uteslutande i värmesystem och automationssystem för enkretsvärmeväxlare. Oftast leder felet i flödessensorn till utbrändhet och allvarlig skada på heta radiatorer och värmare.

DIY vattennivågivare

Den enklaste versionen av en enhet som kan signalera att en tank eller någon annan behållare fylls med vatten visas i diagrammet nedan.

Strukturellt består nivådetektorn av tre metallelektroder monterade på en textolitplatta. Kretsen, monterad på en konventionell lågeffekttransistor, låter dig bestämma de högsta tillåtna övre och nedre vattennivåerna i tanken.

Designen är absolut säker att använda och kräver inga dyra delar eller styrenheter.

Slutsats

Vattennivåsensorer används ofta i hushållsprodukter, därför, oftast för de extra behoven av garage- eller trädgårdsutrustning, används färdiga mönster från gammal utrustning, görs om och anpassas till nya förhållanden. Med korrekt anslutning kommer en sådan enhet att hålla mycket längre än en hemmagjord krets.

I en av artiklarna jag såg en variant av systemet för att automatiskt upprätthålla vattennivån i lagringstanken som föreslagits av en av sommarboende vilket, om jag ska vara ärlig, skrämde mig. Denna design har ett antal nackdelar: den är svår att tillverka, kräver en viss nivå av skicklighet när man arbetar med elektroniska komponenter och är ganska dyr - en transformator är värd något.

Men dess största nackdel är den låga nivån av elektrisk säkerhet. I händelse av ett haveri av transformatorisoleringen kommer nätspänningen genom sensorelektroderna att gå ut i vattnet och överföras till tanken, vilket kan leda till elektriska stötar för människor.

Jag föreslår i alla avseenden en enkel och mycket billig version av systemet för att automatiskt upprätthålla vattennivån (se fig. 1).

Den består av endast ett relä och två sensorer. Som den första komponenten är det nödvändigt att använda på/av-reläet K1, och som den andra komponenten är reedomkopplarna G1 (sensor för låg vattennivå) och G2 (sensor för hög vattennivå) placerade på en guide för en permanentmagnet vertikalt installerad utanför tanken.

Dessutom bör sensorn G1 vara placerad ovanför G2. Avståndet mellan dem kommer att motsvara den tillåtna skillnaden mellan de övre och nedre vattennivåerna i tanken. Sensorerna utlöses av en permanentmagnet Q ansluten till en skumflotta placerad inuti tanken på dess styrning. Denna anslutning kan göras till exempel med en fiskelina genom en remskiva monterad på toppen av tanken.

En skiss över enheten för att automatiskt upprätthålla vattennivån i lagringstanken visas i fig. 2. För information om pumpmotorns påslagna läge har kretsen en LED-indikator HL

Schemat fungerar enligt följande. I initialtillståndet (det finns inget vatten i tanken och kontakten på reedomkopplaren G1 är stängd under påverkan av magneten) måste reläet K1 tvingas till ett tillstånd där dess kontakt K1.2L och kontakterna K1 .3, K1.4 K1.5, K1 parallellkopplade kommer att stängas .6, K1.7, K1.8 och K1.9. Pumpmotorn M börjar gå och LED-indikatorn HL tänds för att bekräfta detta.

När tanken fylls med vatten stiger flottören och kontakten på sensor G1 öppnas.

När tanken fylls till den övre nivån verkar magneten som rör sig nedåt styrningen på G2-sensorn, och sedan sluter dess kontakt. Relä K1 kommer att växla, dess kontakter K1-2, K1.3, K1LK1.5, K1.6, K1.7, K1Li K1.9 kommer att öppna, och kontakt K1.1, tvärtom, kommer att stängas. Och sedan stannar pumpmotorn och LED-indikatorn HL släcks.

När vattennivån i tanken sjunker till den lägre nivån sjunker flottören och magneten som rör sig uppåt längs styrningen verkar på G1-sensorn och stänger dess kontakt. Relä K1 växlar till sitt ursprungliga läge, dess kontakter K1.2, K1.3, K1.4, K1.5, K1.6, K1.7, K1.8 och K1.9 kommer att stängas.

Pumpmotorn kommer att börja gå igen (och HL-lysdioden tänds därefter). Dessa cykler kommer att upprepas så länge som spänning appliceras på kretsen.

Faktum är att mycket tid ägnades åt att förklara hur det hela fungerar. Faktum är att hela enheten är enklare än en ångad kålrot, och eftersom det inte finns några komplexa noder i den, kommer den att fungera felfritt och under lång tid. Och nu om materialen och tekniska specifikationer borttagningskomponenter.

1. Som relä K1 använde jag ett relä av typen RP-9, klassat för 220 V AC. Du kan också sätta RP-12 (även vid 220 V), men med en hög effekt på pumpmotorn måste en mellankontaktor läggas till kretsen.
2. Som sensorer G1 och G2 kan du använda valfri reed-omkopplare avsedda för en kopplingsström på minst 100 mA.
3. Som HL-indikator är alla indikatorer lämpliga, till exempel LED typ SKL12 eller AD22-22DS för 220 V.
4. Ett segment av en plastkabelkanal med en rektangulär profil 10×15 mm kan användas som styrning för magneten.
5. Som en flottör, en bit skum med ett rektangulärt hål 12 × 17 mm i mitten.
6. En bit plastkabelkanal med rektangulär profil 10×15 mm kan också användas som styrning för flottören.
7. Som ett magnetiskt element kan du använda en magnet från en magnetisk möbelspärr, till vilken en remsa av tenn med ett hål för fiskelina magnetiseras och limmas.
8. Sensorer (reed switchar) kan fästas på skenan med vanlig tejp.
9. Säkringar FU1 och FU1 av alla slag för en ström på 5 A används som skyddselement.
10. För att koppla bort enhetens krets används en parad omkopplare med kontakter SA1 och SA2.

Systemet för automatiskt underhåll av vatten i lagringstanken

• Fig 1 (överst). kretsschema anordningar för att automatiskt upprätthålla vattennivån i lagringstanken.
• Fig 2. Skiss över enheten för automatiskt underhåll av vattennivån i ackumulatortanken.

Vätska är ett ämne som har egenskapen att flöda och ta formen av det kärl där det finns.

Vätskenivåsensorer krävs för att kontrollera vätskenivån i tankar eller rörledningar. Genom funktionalitet delas nivåsensorer in i nivåmätare och signalanordningar.

Interaktivt val av vätskenivåsensor

För att få den bästa lösningen för ditt problem, fyll i frågeformuläret,
och våra experter kommer att kontakta dig för att ge ett enkelt svar.

Vätskenivåsensorer är indelade i två typer: kontakt (hela sensorn eller en del av den är i kontakt med det uppmätta mediet) och icke-kontakt (mätning sker utan kontakt med det flytande mediet). Var och en av dessa typer har fördelar och nackdelar och finner sin tillämpning inom ett visst område.

Sensorer av kontakttyp används vanligtvis i processer som har faktorer som försvårar driften av utrustningen.

Dessa faktorer inkluderar:

• temperaturer över +90°C;
• tryck över 3 bar.

Inklusive främst kontaktsensorer används för att mäta nivån av skummande vätskor (mjölk, öl, juice, gas, vatten, etc.). På grund av signalspridning och felaktiga resultat vid mätning med en beröringsfri metod, rekommenderas även att kontrollera vätskenivån i höga smala tankar med kontaktdon.

De används där det är nödvändigt att undvika de skadliga effekterna av den uppmätta vätskans fysikaliska och kemiska egenskaper. Mätprocessen och sensorprestanda kan påverkas av:

• trögflytande vätskor (kondenserad mjölk, sylt, petroleumprodukter, glycerin, etc.);
• aggressiva vätskor (alkalier, syror).

Alla vätskenivåsensorer skiljer sig inte bara i funktionalitet (nivåmätare / signaleringsanordningar), typ (kontakt / icke-kontakt), utan viktigast av allt - i princip om drift.

Du kan hitta en detaljerad beskrivning av varje funktionsprincip, deras fördelar och nackdelar på sidorna på vår webbplats, i den här artikeln kommer vi att fokusera på de viktigaste skillnaderna och tillämpningarna för en viss vätskenivåsensor.

Kapacitiva nivåsensorerär en ekonomisk lösning för nivåkontroll där skumning och fastsättning av mediet till sensorn inte förekommer, och där hög noggrannhet vid nivåmätning inte krävs. Används vanligtvis för att mäta vätskenivåer i små tankar. För livsmedelsprodukter och aggressiva medier rekommenderas modeller med plastbeläggning av mätsonden. En betydande nackdel är det höga felet vid mätning av vätskor med låg dielektricitetskonstant (ε=1,5…3,0), såväl som oförmågan att arbeta med dielektriska vätskor.

Tillverkarna har dock lyckats lösa problemet med att upptäcka vätskor med låga dielektriska konstanter och problemet med att bestämma gränssnittet mellan media med nära värden på dielektricitetskonstanten. En signaleringsanordning med kapacitiv frekvens, till skillnad från en kapacitiv, kan tack vare RF-teknik och finjustering detektera svagt ledande vätskor och samtidigt inte reagera på skum.

Hydrostatiska nivåmätare och signalanordningar har en högre mätnoggrannhet jämfört med kapacitiv och samma låga kostnad. Därför är de det bästa valet när det gäller pris/kvalitetsförhållande. Nivåvärdet beräknas genom att mäta vätskekolonnens tryck, därför används hydrostatiska sensorer i öppna tankar eller i slutna, men där lufttrycket motsvarar atmosfärstrycket, annars kommer nivåmätaren att ge felaktiga resultat. Inklusive bestämning av nivån påverkas av vätskans densitet, för användning av hydrostatiska nivåmätare är det nödvändigt att vara säker på att dess värde förblir konstant under hela mättiden. Därför rekommenderas det inte att använda den hydrostatiska nivådetektionsmetoden för vätskor med variabel densitet (radiokemisk produktion, oljeprodukter med temperaturförändringar). De används för att kontrollera nivån av rent och avloppsvatten, flytande livsmedel eller kemikalier, reagerar inte på skum. De är faktiskt en icke-alternativ lösning för att mäta vätskenivån i brunnar.

Jobb bypass nivåmätare bygger på principen att kommunicera kärl, vilket gör mätprocessen mycket tydlig och begriplig. Sådana nivåmätare används i små trycksatta tankar med arbetsmediumtemperaturer upp till +250 °C. De kan användas i kombination med magnetostriktiva nivåmätare, vilket gör att de kan integreras i det automatiserade styrsystemet. Bypass-nivåmätare bör inte användas med viskösa vätskor eller vätskor vars viskositet ökar med sjunkande temperatur, eftersom temperaturen på vätskan i bypass-kammaren på grund av köldbryggor i anslutningskopplingen är lägre än i kärlet som kommunicerar med den.

Magnetostriktiv Och magnetiska nivåmätareär av flottörtyp, vilket innebär att flottören "ligger" på vätskans yta och nivån mäts i förhållande till denna flottörs läge. Sådana nivåmätare är mer exakta, särskilt magnetostriktiva. Det är tillrådligt att använda dem i kommersiell redovisning av lätta oljeprodukter, kemikalier och andra dyra vätskor. Flytmätare är lämpliga för att mäta nivån av skummande vätskor, men är inte lämpliga för trögflytande vätskor.

Mikrovågsreflexnivåmätare strukturellt består av en elektronisk enhet och en vågledare. Längden på vågledaren måste matcha tankens höjd, vilket begränsar användningen av sensorer i höga tankar. Alla sensorer med liknande design (kapacitiv, magnetisk, magnetostriktiv) möter en sådan katastrof. Funktionsprincipen och utformningen av reflexsensorn gör den dock mycket noggrann och lämpad för användning under svåra förhållanden (hög temperatur och tryck), samt med skummande och klibbiga vätskor. Denna typ av nivåmätare kan kallas den mest mångsidiga, lämplig för användning med praktiskt taget vilken vätska som helst, oavsett lufttrycket ovanför vätskans yta eller mediets dielektriska konstant.

Förskjutare Det är sensorer för svåra förhållanden, där det bland annat krävs hög mätnoggrannhet. Funktionsprincipen för förskjutningsnivåmätare liknar driften av flytsensorer och är baserad på användningen av Archimedes princip. Vissa modeller kan ge oöverträffade mätresultat vid temperaturer från -196 °C till +500 °C och arbetstryck upp till 414 atmosfärer. Det är här den höga kostnaden kommer in. Som regel används de i oljelagringsanläggningar och i den kemiska industrin.

Detta är en universell enhet för kontinuerlig nivåmätning av vätskor. Den har alla fördelar med en beröringsfri mätmetod och kännetecknas av extremt hög noggrannhet. Kan användas med alla flytande medier, skum kan vara ett undantag i vissa fall. En pulsradarnivåsändare kan störas av en gaskudde ovanför vätskeytan, i vilket fall FMCW radarnivåsändare bör användas. Den bästa användningen av sådana sensorer är i tankar med en långsam förändring i vätskenivån, där hög mätnoggrannhet är viktig. Nackdelen är deras höga kostnad.

Ultraljudsnivåsensorer annan beröringsfri typ av sensorer. I stort sett är det ultraljudssensorer som oftast används för beröringsfri kontroll av vätskenivån. När allt kommer omkring är den mycket höga mätnoggrannheten för radarsensorer inte alltid viktig, och kostnaden för sådana enheter är flera gånger lägre. Restriktioner för användningen åläggs av skummande vätskor och behållare i vilka en gaskudde bildas (tankar med salpetersyra), i själva verket, vilket är fallet med pulsradarnivåmätare.

Optiska nivåomkopplare för vätskorär miniatyrsensorer utformade för att kontrollera nivån i små behållare och tankar under vibration.

Vibrerande larm eller vad de heter "vibrationsgafflar" krascha in i tanken på de nivåer som krävs. Det känsliga elementet vibrerar konstant, vilket gör att sensorn kan användas med trögflytande och skummande vätskor utan rädsla för falska positiva effekter. Sådana sensorer har en genomsnittlig noggrannhet och kostnad, i förhållande till andra signalanordningar.

flottörbrytare de enklaste och mest ekonomiska enheterna för att övervaka nivån av vätskor och avloppsvatten, samt lätt aggressiva flytande medier. Float-signalanordningar är indelade i två typer - dessa är flottörkabel och flytande magnetiska signalanordningar. Skillnaden ligger i att kabeln har en viss kabellängd och är nedsänkt i vätskan genom toppen av tanken, medan de magnetiska skär in i tankens sidovägg på önskad nivå. För aggressiva miljöer är flottören och kabeln gjorda av olika plaster. Som regel används de för att slå på / stänga av pumpar. Skiljer sig i det låga priset och den låga noggrannheten.

För att montera vattennivåmätaren stod jag inför valet av mätmetod - kontakt eller icke-kontakt. Kontaktmetoderna inkluderar resistiva, kondensator- och induktiva metoder, av de beröringsfria metoderna är visuella, radar- och ultraljudsmetoder mest använda. För att inte påverka kvaliteten på vattnet i tanken kommer vi att tillgripa en av de beröringsfria metoderna för att mäta vätskenivån.

Alla beröringsfria metoder bygger på samma princip: signalen går, en viss tid går, signalen återvänder. Den visuella metoden använder en optisk signal, den är ganska exakt, men om sensorn blir smutsig kommer den att sluta fungera helt.

Radarnivåmätning använder högfrekventa radiovågor och är därför inte lämplig för användning i hemmet. Ultraljudsmetoden liknar radarmetoden, endast ultraljudsvågor används istället för radiovågor. Denna metod passar oss perfekt, på grund av det faktum att ultraljudssensorer är lätta att hitta och de är billiga.

Jag gjorde en vätskenivåmätare baserad på Arduino Mega2560 mikrokontroller (du kan ta vilken Arduino kontroller som helst).

För eventuella skador som uppkommit under monteringsprocessen är författaren till artikeln inte ansvarig.

Steg 1: Material

Material för tankvattennivågivare:

• Arduino (Uno, Mega 2560,...)
• ultraljudsavståndsgivare HC SR04
• ledningar för anslutning av sensorn till styrenheten
• plexiglas för kropp (valfritt)

Steg 2: Lite teori

Till att börja med kommer jag att berätta lite om ultraljudsmetoden för att mäta nivån på en vätska. Syftet med alla beröringsfria nivåmätare är att mäta avståndet mellan transceivern och vätskeytan. Transceivern skickar ut en kort ultraljudspuls och mäter den tid det tar för signalen att nå vätskeytan och tillbaka till transceivern. På grund av det faktum att vätskans densitet är högre än densiteten av vatten, kommer dess yta att reflektera ultraljudspulsen.

Ultraljudsmätmetoden har sina nackdelar:

1. På grund av längden på pulsen kvarstår litet fönster att ta emot den reflekterade signalen eftersom transceivern fortsätter att sända ut signalen. Problemet är löst helt enkelt: sensorn placeras några centimeter över den maximala vätskenivån, vilket gör att mottagaren kan börja ta emot en signal.
2. På grund av balkens bredd finns det begränsningar för diametern på den använda behållaren. Om diametern är för liten kommer signalen som reflekteras från vätskans yta också att reflekteras från behållarens väggar, då kan uppgifterna vara falska.
3. Innan disken installerades i tanken på en permanent plats testades den för dessa två punkter. Stabila data erhållna på ett avstånd av minst 5 cm från sensorn. Detta innebär att sensorn måste installeras minst 5 cm över vätskenivån. Dessutom reflekterades inga signaler från tankens väggar med en kärldiameter på 7,5 cm (höjd 0,5 m). Dessa resultat togs med i beräkningen när sensorn installerades i tanken.

Steg 3: Vattentank

Vatten kommer att flöda in i bevattningssystemet genom gravitation. Därför måste tanken installeras ovanför golvnivån. Tanken är gjord av en mätare avloppsrör med en diameter på 16 cm.Röret är uppdelat i två sektioner. Ventiler är placerade i den nedre delen, den övre kommer att vara den faktiska vattenreservoaren. Ett lock används som tanklock. En ultraljudsavståndsmätningssensor är ansluten till kontakten. För stabilitet är tanken installerad i en trälåda där elektronik och ett batteri är installerade.

Vi kodar höjden på vätskekolonnen i procent, referenspunkten kommer att vara räknarens värden från 6 cm (100%) och upp till 56 cm (0%), 6 cm är avståndet från vattenytan.

Tanken är gjord av rör för att underlätta volymberäkningar (cylindrisk form utan förändring i diameter).

Steg 4: Kopplingsschema för ultraljudssensor och styrenhet

Löda först ledningar till ultraljudssensorn (tvinnat par, utan skärmning eller folie). Sedan placerar vi sensorn i ett hemmagjort plexiglasfodral. Vi förseglar kroppen och fäster den på tanklocket. Fodralet görs när du går och är inte en obligatorisk del, så det finns inte på bilden och det finns inga instruktioner för att göra det, så improvisera om du bestämmer dig för att göra det.

Anslut sensorn till regulatorn enligt bifogat diagram.

Steg 5: Program

Avståndsmätningsprogrammet har omvandlats till ett vattennivådetekteringsprogram.

Först skickas en signal, sedan returneras den, tiden mellan sändning och mottagning av signalen mäts och mottagen data omvandlas till centimeter. Centimeter omvandlas i sin tur till procent och dessa data överförs till en dator via en seriell anslutning. Du kan också beräkna mängden vatten som finns kvar i tanken.

Filer

Steg 6: Kontrollera

Eftersom denna vattentank senare kommer att användas i ett automatiskt bevattningssystem med en tvåstegsregulator, är det nödvändigt att mäta flödeshastigheterna. Utflödet från tanken beror på det hydrostatiska trycket inuti den.

Alla som är bekanta med grunderna i hydrodynamik vet att det hydrostatiska trycket minskar när vattennivån sjunker. För att vattna plantorna med samma volym vatten är det nödvändigt att kunna kontrollera den tid under vilken ventilen förblir öppen. Genom att känna till flödeshastigheterna är det möjligt att beräkna hur mycket vatten som kan rinna ut ur tanken under en viss tid, och därmed bestämma den tid under vilken ventilen måste vara öppen.

För att kontrollera noggrannheten hos vår vattennivåmätare, fyll tanken med vatten till maximal nivå. Öppna sedan ventilen för att låta allt vatten rinna ut. Tanken var tom till 2 % på grund av att konstruktionen är gjord på ett sådant sätt att det förhindrar läckage av rester. Diagrammet över stegfunktionen bifogas bilden, enligt detta diagram kan vi ungefär uppskatta vid vilken vattennivå förändringen sker (med hjälp av Excel, Matlab eller annat datorprogram).

Den självmonterade vattennivågivaren fungerar som förväntat.

Steg 7: Ansökan i projekt

Den sammansatta vattennivåmätaren med ultraljudssensor är ett prov. Om vi ​​vill använda mätaren i projekt, både hemmagjorda och semi-industriella, måste vi testa för slitstyrka och vattenbeständighet. Efter testning kommer det att stå klart om mätaren är lämplig för användning i några projekt. Just nu kan jag bara säga att sensorn fungerar bra den tid som gått sedan monteringen.

På grund av att metoden för att mäta vattennivån är beröringsfri är vattnet inte förorenat. Själva sensorn kom ut ganska billig till kostnad, vilket innebär att den kan användas i hemgjorda projekt.

Många av oss, och inte bara ivrig sommarboende, stod inför problemet med automatisering och kontroll av att fylla behållare med vatten. Troligtvis är den här artikeln för dem som bestämmer sig för att göra det den enklaste kretsen kontroll av behållarens fyllning levnadsvillkor. Det mest prisvärda sättet att bygga automation är att använda ett vattenkontrollrelä. Nivåkontrollreläer (vatten) används också i mer komplexa vattenförsörjningssystem för privata hus, men i den här artikeln kommer vi endast att överväga budgetmodeller av ett ledande vätskenivåkontrollrelä. Kontrollerade vätskor inkluderar: vatten (kran, vår, regn), vätskor med låg alkoholhalt (öl, vin, etc.), mjölk, kaffe, avloppsvatten, flytande gödningsmedel. Märkströmmen för reläkontakterna är 8-10A, vilket gör det möjligt att byta små pumpar utan att använda ett mellanrelä eller kontaktor, men tillverkare rekommenderar fortfarande att man installerar mellanreläer eller kontaktorer för att slå på/stänga av pumparna. Temperaturintervallet för enheterna är från -10 till +50C, och den maximala möjliga trådlängden (från reläet till sensorn) är 100 meter, det finns LED-driftindikatorer på frontpanelen, vikten är inte mer än 200 gram , den är monterad på en din-skena, så du måste tänka på i förväg placeringen av styrsystemet.

Principen för reläets funktion är baserad på att mäta motståndet hos en vätska som ligger mellan två nedsänkta sensorer. Om det uppmätta motståndet är mindre än tröskelvärdet ändras reläkontakternas tillstånd. För att undvika en elektrolytisk effekt flyter växelström över sensorerna. Givarens matningsspänning är inte mer än 10V. Strömförbrukningen är inte mer än 3W. Fast känslighet 50 kOhm.

Det finns många reläer av samma typ på marknaden, låt oss överväga de mest budgetmodeller från tillverkarna "Relays and Automation" i Moskva och nyheterna i "TDM" (Trading House uppkallad efter Morozov).

Nivåkontrollrelä. ( analog till RKU-02 TDM)

TDM-nivåkontrollreläet representeras av fyra modeller:

1. (SQ1507-0002) för kontakt Р8Ц(SQ1503-0019) på DIN-skena
2. (SQ1507-0003) på DIN-skena analog till RKU-1M)
3. (SQ1507-0004) på DIN-skena
4. (SQ1507-0005) på DIN-skena

Relähus är tillverkade av flamskyddande material. Nivåkontrollsensorer är gjorda av rostfritt stål. (DKU-01 SQ1507-0001).

Driften av reläet är baserad på den konduktometriska metoden för att bestämma närvaron av vätska, som är baserad på den elektriska ledningsförmågan hos vätskor och förekomsten av mikroström mellan elektroderna. Reläerna har växlingskontakter, vilket gör att påfyllnings- eller tömningsläget kan användas. Matningsspänning RKU-02, RKU-03, RKU-04 - 230V eller 400V.

Tankpumpens styrkrets i "fyll eller töm"-läge.

Schema för att pumpa vätska från en brunn/reservoar till en behållare, nivåkontroll i båda medierna, d.v.s. reläet utför en skyddande avstängning av pumpen i torrkörningsläge (när vätskenivån i brunnen/reservoaren sjunker)

Schema för sekventiell eller total inkludering av 2 pumpar. RKU-04-reläet används på platser där översvämning av brunnar, gropar, avrinningsområden och andra behållare är oacceptabelt. Reläet arbetar med 2 pumpar, och för en enhetlig användning av deras resurs kopplar reläet på dem en efter en. När nödsituation båda pumparna stängs av samtidigt.

Reläet kan inte användas för följande vätskor: destillerat vatten, bensin, fotogen, olja, etylenglykoler, färger, gasol.

Jämförande tabell över analoger efter serie: