Els sensors de nivell de líquid del dipòsit permeten tant fer la mesura actual de la quantitat de líquid omplert com informar de l'assoliment dels seus valors límit. Aquests dispositius consisteixen en un sensor sensible que respon a determinats paràmetres físics i circuits de mesura, control i indicació. Segons l'aplicació, s'utilitzen dispositius que difereixen pel principi de funcionament.
La informació que es presenta a l'article us ajudarà a conèixer els principis de funcionament dels diferents tipus de sensors i les seves àrees d'aplicació. Es farà un breu repàs dels seus avantatges i inconvenients, s'indicaran els principals fabricants que s'han demostrat al mercat.
Classificació dels electrodomèstics
Els sensors de nivell de líquid del dipòsit poden ser indicadors de nivell o dispositius de senyalització. El primer d'ells està dissenyat per a la mesura contínua del nivell de líquid en el moment actual.temps. Utilitzen sensors que funcionen amb diferents principis físics. El processament posterior dels senyals procedents d'ells es realitza mitjançant circuits electrònics analògics o digitals que formen part dels indicadors de nivell. Els indicadors obtinguts es mostren als elements de visualització.
Els dispositius de senyalització alerten de l'assoliment d'un determinat valor del nivell de líquid al dipòsit, preestablert pels elements de configuració. El seu altre nom és sensors de nivell d'aigua al dipòsit per apagar el seu subministrament addicional. El seu senyal de sortida és discret. L'avís es pot emetre en forma d'alarma lluminosa o sonora. En aquest cas, el funcionament dels sistemes d'ompliment o drenatge es bloqueja automàticament.
Mètodes de mesura de nivell
Depenent de les propietats del líquid a mesurar al dipòsit, s'utilitzen els mètodes de mesura següents:
- contacte, en què el sensor de nivell de líquid del dipòsit o part d'aquest interactua directament amb el medi mesurat;
- sense contacte, evitant la interacció directa del sensor amb el líquid (per les seves propietats agressives o alta viscositat).
Els dispositius de contacte es troben al dipòsit directament a la superfície del líquid mesurat (flotadors), a la seva profunditat (manòmetres de pressió hidrostàtica), o a la paret del dipòsit a una certa alçada (condensadors de placa). Per als comptadors sense contacte (radar, ultrasònic) cal proporcionar una zona de visibilitat directa de la superfície del líquid mesurat i l'absència de contacte directe ambella.
Principis de funcionament
Tant els indicadors de nivell com els dispositius de senyalització utilitzen diferents principis de funcionament per dur a terme les seves funcions. Els tipus de dispositius més utilitzats són els següents:
- sensors de flotació per al nivell de líquid al dipòsit;
- capacitiu;
- sensors de nivell de líquid hidrostàtic;
- dispositius tipus radar;
- sensors d'ultrasons.
Float, al seu torn, pot ser mecànic, discret i magnetoestrictiu. Els tres primers grups de sensors inclouen dispositius que utilitzen el mètode de mesura de contacte, els altres dos són dispositius sense contacte.
Interruptors de flotador mecànic
Un flotador lleuger, constantment a la superfície del líquid del dipòsit, està connectat per un sistema de palanques mecàniques al terminal central del potenciòmetre, que és el braç del pont de resistència. Amb una quantitat mínima de líquid al dipòsit, el pont es considera equilibrat. No hi ha tensió a la seva diagonal de mesura.
A mesura que s'omple el dipòsit, el flotador controla la posició del nivell de líquid movent el contacte mòbil del potenciòmetre a través del sistema de palanca. El canvi de la resistència del potenciòmetre comporta una violació de l'estat equilibrat del pont. El voltatge que apareix a la seva diagonal de mesura és utilitzat pel circuit electrònic del sistema de visualització. Les seves lectures analògiques o digitals corresponen a la quantitat de líquid del dipòsit en el moment actual.
Interruptors de flotació discrets
Señal discret en forma de circuito l'obertura dels contactes de l'interruptor de canya s'utilitza pel circuit d'indicació i senyalització electrònica per notificar que el nivell de líquid al dipòsit ha arribat a un determinat valor. Els contactes metàl·lics, que estan fets d'un material amb una baixa resistència de contacte quan estan tancats, es col·loquen en una bombeta de vidre aïllat buit.
El sensor de nivell d'aigua del dipòsit amb sortida discreta incorpora una guia en forma de tub buit al qual no entra el líquid del dipòsit. Els contactes d'un o més relés de canya es fixen dins de la guia. La seva ubicació depèn del cas en què cal rebre una alarma quan el nivell de líquid arriba al valor establert.
El flotador del sensor amb un petit imant permanent integrat es mou al llarg de la guia quan canvia el nivell de líquid al dipòsit. El funcionament del grup de contacte es produeix en el moment que entra al camp magnètic de l'imant permanent del flotador. El senyal a través dels cables connectats als contactes del sensor de nivell d'aigua del dipòsit de l'interruptor de canya va al circuit d'alarma.
Sensors de flotació magnetostrictius
Els sensors d'aquest tipus proporcionen un senyal constant en funció del nivell de líquid del dipòsit. L'element principal, com en el cas anterior, és un flotador amb un imant permanent a l'interior, que pren la seva posició a la superfície del líquid i es mou en un pla vertical al llarg de la guia.
La cavitat interior de la guia, aïllada del líquid, està ocupada per una guia d'ones. Està fet de magnetostrictiumaterial. A la part inferior de l'element hi ha una font de polsos de corrent que es propaguen al llarg d'ell.
Quan el pols radiat arriba a la ubicació del flotador amb l'imant, dos camps magnètics interactuen. El resultat d'aquesta interacció és l'aparició de vibracions mecàniques que es propaguen al llarg de la guia d'ones.
Al costat del generador de polsos es fixa un element piezoelèctric, que capta les vibracions mecàniques. Un circuit electrònic extern analitza el temps de retard entre els polsos emesos i rebuts i calcula la distància al flotador, que es troba constantment a la superfície del líquid. El circuit d'indicació informa constantment del nivell de líquid al dipòsit.
Sensors capacitius
El funcionament dels sensors d'aquest tipus es basa en les propietats d'un condensador per canviar la seva capacitat elèctrica quan canvia la constant dielèctrica del material que omple l'espai entre les seves plaques. S'utilitzen condensadors coaxials, que són un parell de cilindres de metall buits coaxials de diferents diàmetres.
Aquestes últimes són plaques de condensadors, entre les quals el líquid pot penetrar lliurement. Les constants dielèctriques de l'aire i el medi líquid tenen valors diferents. Omplir el dipòsit comporta un canvi en el valor de la constant dielèctrica total del condensador coaxial i, en conseqüència, la seva capacitat elèctrica.
Freqüència del circuit oscil·latori, enel circuit del qual està connectat el condensador canvia en proporció al canvi de la seva capacitat. El convertidor electrònic de freqüència/tensió supervisa aquest canvi i mostra un valor proporcional al grau d'ompliment del dipòsit.
Sensors hidrostàtics
Un altre nom per a aquest dispositiu és un detector o un transductor de pressió. Poden ser estacionaris, fixats al fons del dipòsit ple de líquid o portàtils. En aquest últim cas, els transductors de pressió estan equipats amb un cable de longitud considerable. Això els permet utilitzar-los per a tancs de diferents mides geomètriques.
L'element sensible d'un sensor hidrostàtic és una membrana que percep la pressió d'una columna de líquid a sobre. El seu ajust es fa de manera que la pressió atmosfèrica no condueixi a la deformació de la membrana. La pressió al punt de mesura es pot utilitzar per determinar l'alçada de la columna de líquid o el grau d'ompliment del dipòsit.
La quantitat de deformació de la membrana es converteix en un valor proporcional elèctric, que després s'utilitza per mostrar el nivell de líquid al dipòsit. S'apliquen correccions que tenen en compte la densitat del medi mesurat i l'acceleració de la gravetat en el punt de mesura.
Sensors tipus radar
El sensor de nivell de líquid del dipòsit utilitza un mètode de mesura sense contacte basat en les propietats d'aquest medi de qualsevol densitati viscositat per reflectir el senyal elèctric. La freqüència del senyal emès d'un radar situat per sobre de la superfície del nivell de líquid mesurat canvia segons una llei lineal.
Reflectat des de la superfície, arriba al dispositiu receptor amb un retard determinat per la longitud del camí recorregut. Per tant, hi ha una diferència entre les freqüències dels dos senyals. Segons la magnitud del canvi de freqüència, el dispositiu d'anàlisi del localitzador determina el camí recorregut pel senyal o el nivell del líquid reflectant en relació amb la ubicació del radar.
Sensors de nivell d'ultrasò
L'esquema de mesura utilitzat per a sensors d'aquest tipus correspon al que s'ha comentat a l'apartat anterior de l'article. El mètode de mesurament d'ubicació s'aplica en el rang de longitud d'ona ultrasònica.
Les dades rebudes determinen la diferència de temps entre el transmissor emès i els senyals rebuts pel receptor. Utilitzant dades sobre la velocitat de propagació dels ultrasons a l'espai sobre la superfície del líquid, el dispositiu d'anàlisi determina la distància recorreguda pel senyal o el nivell del líquid al dipòsit.
Breu descripció dels fabricants
Els sensors de nivell de líquid al dipòsit "ARIES" permeten fer les mesures necessàries a un alt nivell. La publicitat dels seus productes es pot trobar a molts llocs estrangers.
Mereix atenció als productes del desenvolupador i fabricant nacional L-CARD, inclosos al Registre estatal d'instruments de mesura. Alta Group, que porta més de 10 anys al mercat rus, ho técomentaris positius molt merescuts.
Conclusió
Els sensors de nivell de líquid al dipòsit s'han de seleccionar en funció de les condicions del seu ús, les propietats dels líquids i els indicadors necessaris de precisió de mesura. Les lectures més precises es poden obtenir mitjançant sensors de tipus radar, comptadors magnetoestrictius.
Cal recordar que la precisió absoluta requereix uns costos de material més elevats. Els sensors flotants i els dispositius de senyalització són els dispositius més senzills, però el seu ús està limitat per les condicions de vibració a causa de l'escuma del líquid, la seva viscositat i l'agressivitat del medi.
La solució òptima, basada en la relació preu/qualitat, és l'ús de sensors hidrostàtics i capacitius, subjectes a les restriccions imposades a les propietats del fluid mesurat.
