Датчики уровня для агрессивных жидкостей

Каталог емкостных сигнализаторов – датчиков уровня Balluff, IFM Electronic, EGE-Elektronik, Pepperl+Fuchs для воды и других жидкостей (в том числе агрессивных), вязких и сыпучих материалов, гранул и т.п. для детектирования граничных значений уровня в различных отраслях промышленности, коммунальном хозяйстве.

Применение: пищевая промышленность, вода, жидкости на водной основе. Длина зонда: 11 мм. Температура измеряемой среды: -40. +100 °C, кратковременно до + 150 °C . Подключение к процессу: G ½. Максимальное давление: 40 бар. Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Материалы корпуса в контакте со средой: PEEK. П итание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin. Сертификаты: 3A, EHEDG, FDA.

Применение: пищевая промышленность, масла, маслянистые среды и сыпучие вещества. Длина зонда: 11 мм. Температура измеряемой среды: -40. +100 °C, кратковременно до + 150 °C . Подключение к процессу: G ½. Максимальное давление: 40 бар. Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Материалы корпуса в контакте со средой: PEEK. П итание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin. Сертификаты: 3A, EHEDG, FDA.

Применение: пищевая промышленность, вода, жидкости на водной основе и жирные, вязкие среды. Длина зонда: 11 мм. Температура измеряемой среды: -40. +85 °C, кратковременно до + 150 °C . Подключение к процессу: G ½. Максимальное давление: 40 бар. Выходной сигнал: 2xPNP/NPN NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Материалы корпуса в контакте со средой: PEEK. П итание: 18. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin. Сертификаты: 3A, EHEDG, FDA.

Применение: сухие сыпучие материалы, пластиковые гранулы . Температура измеряемой среды: до +2 50 °C . Корпус: М30×1,5. Выходной сигнал: PNP NO/NC. Материалы корпуса в контакте со средой: пластмасса PPS, латунь, покрытие белой бронзой. П итание: 10. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Применение: жидкости и сухие сыпучие материалы . Температура чувствительной поверхности: -25. +80 °C . Корпус: М30×1,5. Выходной сигнал: PNP NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Материалы корпуса: нерж. сталь V4A (1.4404), пластмасса PBT. П итание: 10. 30 V DC. Подключение: разъем М12 4 pin.

Применение: жидкости и сыпучие материалы через неметаллическую стенку емкости . Температура чувствительной поверхности: -25. +80 °C . Корпус: прямоугольный, 48x20x14 мм. Выходной сигнал: PNP NO/NC. Интерфейс: IO-Link. Материалы корпуса: пластмасса PBT. П итание: 10. 30 V DC. Подключение: кабель PVC, 2 метра.

Датчики уровня для агрессивных жидкостей могут применяться в среде хлоридов железа, серной, фосфорной, муравьиной, лимонной кислот и др. агрессивных веществ. Все соприкасающиеся с жидкостями части уровнемеров защищены фторопластовым покрытием, стойким к длительному воздействию агрессивных жидкостей.

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

Рис. 5. Емкостной датчик уровня

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Измерение уровня радарным датчиком

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Схема управления водозабоным насосом

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня – на замыкание, максимального – на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.