Schematický diagram snímača hladiny vody. Plavákové a jazýčkové spínače pre hladinu chladiacej kvapaliny
Publikoval som veľa recenzií o automatizácii dacha, mnohé z nich obsahovali manipuláciu s vodou. Často potrebujete poznať hladinu tekutiny alebo jej neprítomnosť. Je vhodné použiť takéto informácie vo vašich remeslách zameraných na zbavenie sa rutinných postupov. Na zistenie hladiny mnohí, vrátane mňa, používajú plavákové senzory na jazýčkových spínačoch, hlavným problémom pri ich použití je potreba robiť otvory v nádobe, vidíte, to nepridáva spoľahlivosť a všestrannosť nádoby a vŕtanie s následným utesnením nie je práve najpríjemnejšia manipulácia . Recenzované zariadenie (ktoré sa nedávno objavilo v predaji) je navrhnuté tak, aby sa toho zbavilo tým, že poskytuje škálovateľnosť a rekonfigurovateľnosť systému ... Pozrime sa, aký druh beštie pod rezom.
Senzory dorazili za 14 dní, boli celkom dobre zabalené. Samotné senzory v taškách: 
Rozbalenie: 
Dĺžka čipky cca 45 cm: 
Rozmery: 
Senzor je veľmi ľahký, hmotnosť: 
Konektor má 4 kolíky: 
Zľava doprava:
- hnedá - jedlo
- žltá - signál
- modrá - zem
- čierne nastavenie
Senzor má indikátor, ktorý by sa mal rozsvietiť pri detekcii vody, podľa popisu predajcu. Senzor môže byť napájaný v rozsahu od 5 do 24 voltov, čo je veľmi pohodlné. Puzdro je vodotesné (IP67), čo umožňuje umiestniť snímač na ulicu alebo do vlhkej miestnosti bez obáv o jeho ochranu. aby ste okamžite nezlomili konektor, pripojte kabeláž modelu: 
Vo svojej chate mám doma vyrobený nastaviteľný napájací zdroj zabudovaný do steny, pripojte napájací zdroj, 12 voltov: 
Prinesieme to do fľaše s vodou, indikátor sa rozsvieti: 
Ak ho zdvihnete nad hladinu vody, indikátor zhasne: 
Mimochodom, ak naň položíte ruku, rozsvieti sa aj indikátor: 
Pripojte multimeter k napájacím vodičom a uistite sa, že funguje 
Ďalej: mínus k zemi a plus k výstupu signálu: 
Privedieme ho do fľaše a na výstupe vidíme napájacie napätie: 
Ak je snímač zasunutý, napätie na výstupe signálu zmizne: 
Výstupný prúd snímača v rozsahu 1-50 mA.
Predajca, deklaruje prevádzkyschopnosť pri napájaní v rozsahu 5-24 voltov, skúsme znížiť napájacie napätie na 4 volty: 
Senzor funguje dobre, skúsme ho znížiť na 3 volty: 
Spoľahlivá prevádzka senzorov nám umožňuje dospieť k záveru, že bol úspešne použitý s esp8266 bez akýchkoľvek konverzií - a to je skvelá správa!
Pri iných napätiach snímač tiež funguje dobre: 
Neodvážil som sa ísť nad 24 voltov.
Nastavíme 5 voltov: 
Senzor reaguje na svoje vrecko: 
Zo strany korku fľaše tiež reaguje: 
Prilepte 3M obojstrannou páskou na fľašu: 
Senzor reaguje dobre. S dvoma vrstvami lepiacej pásky snímač nie vždy funguje: 
Spotreba je asi 5-6 mA: 
A samozrejme, pokúsime sa to aplikovať v reálnych podmienkach pri práci s ovládačom. Arduino Nano berieme ako ovládač, pridávame aj indikačnú LED, dostávame nasledujúcu súpravu: 
LED pripojíme na pin D3 a zem a signálový výstup senzora na pin A0 (D14 - keďže ho budeme používať v digitálnom režime), napájame aj senzor z ovládača: 
Vzhľadom na to, že snímač je určený pre vodu, je veľmi dôležité chrániť sa pred odskokom kontaktu pri práci s ním, napríklad pri vlnách, keď je čerpadlo v prevádzke. Tiež ukážem, ako organizovať takúto ochranu bez použitia oneskorení v programe, skutočný kód:
// Aktuálny stav senzora bool SensorState = false; // Zmeniť čas začiatku unsigned long SensorStartChange = 0; // Ochranný interval medzi zmenami stavu bez znamienka long TIMEOUT = 3000; // Aktuálny čas bez znamienka long CurrentTime = 0; void setup() ( // LED je výstupný pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Pri prvom nesvieti digitalWrite(LED_PIN, LOW); // Senzor je vstupný pinMode(SENS_PIN, INPUT); ) void loop() ( // Nastaviť aktuálny čas CurrentTime = millis(); // prečítať booleovskú hodnotu senzora CurrentState = digitalRead(SENS_PIN); // ak sa aktuálny stav senzora líši od stavu načítaného if (CurrentState != SensorState) ( // ak časovač zmeny stavu sa nespustil, začnite, ak (SensorStartChange == 0) SensorStartChange = CurrentTime; // ak nový stav nadobudol svoju hodnotu dlhšie ako časový limit if (CurrentTime - SensorStartChange > TIMEOUT) ( // zmeňte stav snímača SensorState=!SensorState; // resetovanie času začiatku zmeny stavu SensorStartChange = 0; // ak je aktuálny stav senzora 1, potom zapnite LED, ak(SensorState)( digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // ak je aktuálny stav senzora 0, vypnite LED )else( digitalWrite(LED_PIN, LOW); ) ) // zmena z státie neprebehlo, vynulujte časovač )else( SensorStartChange = 0; ))
Všetky riadky som okomentoval, aby bolo všetko jasné. Inicializujeme výstupy a kontrolujeme zmenu stavu signálového výstupu snímača s ochranou proti odskoku kontaktu. V tomto kóde je ochranný interval 3000 ms = 3 sekundy, často je vhodné tento interval predĺžiť na minútu, aby sa vylúčil vplyv vĺn z čerpadla. Kód je jednoduchý, ale na základe neho je ľahké napríklad zorganizovať ochranu proti chodu čerpadla nasucho (pre väčšinu čerpadiel je veľmi nežiaduce pracovať bez vody), takéto zariadenia stoja neprimerané peniaze a tu môžete úplne vystačiť s malým krviprelievaním a dokonca implementovať automatickú obnovu pumpy, keď sa objaví voda a množstvo pekných buchiet - napríklad indikácia. Aby ste to dosiahli, musíte takýto snímač prilepiť alebo ho nejako pripevniť bližšie k spodnej časti nádrže a pripojiť čerpadlo cez relé ovládané ovládačom. V predvolenom nastavení bude čerpadlo zapnuté, pretože snímač rozpozná nedostatok vody - ovládač čerpadlo vypne a keď sa objaví voda, zapne ho. Aj tento senzor je možné chrániť pred únikom, najmä vzhľadom na jeho odolnosť voči vlhkosti, vo všeobecnosti si tento jednoduchý kód bude môcť prispôsobiť každý podľa svojich potrieb. A čo je najdôležitejšie, senzory sa môžu pohybovať po nádrži bez toho, aby ju poškodili - úpravou úrovní pre seba.
Video znázorňujúce činnosť snímača a ovládača so špecifikovaným kódom:
Zostavil som takéto rozloženie na testovanie rôznych kapacít: 
Prechádzal som sa po prímestskej časti s rozložením, senzor dokázal rozpoznať vodu vo všetkých nekovových nádobách, vrátane poriadne hrubostenného vedra. Preto v súčasnej fáze môžem plne odporučiť, spoľahlivosť ukáže čas.
Doba odozvy snímača je cca 500 ms. Hrúbka steny dielektrickej nádoby môže dosiahnuť 1 cm.
Požiadali o kontrolu citlivosti, a tak tu je ilustrácia lepšia ako akékoľvek slová: 
Ako snímač úniku bude fungovať dobre.
Rôzne obrázky na vyžiadanie
s týmto vôbec nič - nechal alkohol: 
víly: 
hrubý kanister 40 litrov: 
destilovaná voda: 
silný alkohol: 
chladiaca fľaša v najhrubšom bode: 
biely duch - nie: 
Ľahko nájde vodu cez keramickú toaletnú nádržku: 
Otvoril som veko, vo vnútri bolo naplnené zmesou, ale je tam výstup potenciometra, po otočení doprava snímač prestal reagovať na vodu, po otočení doľava začal reagovať na bočné dotyky prstom, Zdá sa, že ide o úpravu citlivosti. 
Ak to bude zaujímavé, budem pokračovať v písaní o mojich vidieckych remeslách.
Ďakujem všetkým, ktorí si prečítali túto recenziu až do konca, dúfam, že tieto informácie budú pre niekoho užitočné. Všetci plnú kontrolu nad ich vodnými zdrojmi a dobrotou!
Na reguláciu a kontrolu hladiny kvapaliny alebo pevnej látky (piesok alebo štrk) vo výrobe sa v každodennom živote používa špeciálne zariadenie. Nazýva sa to snímač hladiny vody (alebo iná zaujímavá látka). Existuje niekoľko typov takýchto zariadení, ktoré sa navzájom výrazne líšia v princípe fungovania. Ako senzor funguje, výhody, nevýhody jeho odrôd, aké jemnosti by ste mali venovať pozornosť pri výbere zariadenia a ako si vyrobiť zjednodušený model s relé vlastnými rukami, prečítajte si tento článok.
Snímač hladiny vody sa používa na nasledujúce účely:
Možné metódy na určenie zaťaženia nádrže
Existuje niekoľko spôsobov merania hladiny kvapaliny:
- Bezkontaktne- Zariadenia tohto typu sa často používajú na kontrolu hladiny viskóznych, toxických, kvapalných alebo pevných látok. Ide o kapacitné (diskrétne) zariadenia, ultrazvukové modely;
- Kontakt- zariadenie je umiestnené priamo v nádrži, na jej stene, na určitej úrovni. Keď voda dosiahne tento indikátor, senzor sa spustí. Ide o plavákové, hydrostatické modely.
Podľa princípu činnosti sa rozlišujú tieto typy snímačov:
- plavákový typ;
- hydrostatické;
- kapacitné;
- Radar;
- Ultrazvukové.
Stručne o každom type zariadenia
Plavákové modely sú diskrétne a magnetostrikčné. Prvá možnosť je lacná, spoľahlivá a druhá je drahá, má zložitý dizajn, ale zaručuje presné odčítanie hladiny. Spoločnou nevýhodou plavákových nástrojov je však nutnosť ponorenia do kvapaliny.
Plavákový snímač na určenie hladiny kvapaliny v nádrži
- Hydrostatické zariadenia - v nich sa všetka pozornosť venuje hydrostatickému tlaku stĺpca kvapaliny v nádrži. Citlivý prvok zariadenia vníma tlak nad sebou, zobrazuje ho podľa schémy na určenie výšky vodného stĺpca.
Hlavnými výhodami takýchto jednotiek sú kompaktnosť, kontinuita pôsobenia a cenová dostupnosť v danej cenovej kategórii. Nie je však možné ich použiť v agresívnych podmienkach, pretože kontakt s kvapalinou je nevyhnutný.
Hydrostatický snímač hladiny kvapaliny
- Kapacitné zariadenia - Dosky sú určené na kontrolu hladiny vody v nádrži. Zmenou ukazovateľov kapacity je možné posúdiť množstvo kvapaliny. Neprítomnosť pohyblivých štruktúr a prvkov, jednoduchá schéma zariadenia zaručujú trvanlivosť a spoľahlivosť zariadenia. Nemožno si však nevšimnúť nedostatky - to je povinné ponorenie do kvapaliny, náročnosť teplotného režimu.
- Radarové zariadenia - určiť stupeň stúpania vody porovnaním frekvenčného posunu, oneskorenia medzi emisiou a dosiahnutím odrazeného signálu. Snímač teda funguje ako žiarič aj ako reflektor.
Takéto modely sa považujú za najlepšie, presné a spoľahlivé zariadenia. Majú množstvo výhod:
Nevýhody modelu možno pripísať iba ich vysokým nákladom.
Radarový snímač hladiny kvapaliny v nádrži
- Ultrazvukové senzory - princíp činnosti, schéma zariadenia je podobná radarovým zariadeniam, používa sa iba ultrazvuk. Generátor vytvára ultrazvukové žiarenie, ktoré sa po dosiahnutí povrchu kvapaliny odráža a po určitom čase vstupuje do prijímača snímača. Po malých matematických výpočtoch, poznajúc časové oneskorenie a rýchlosť ultrazvuku, určite vzdialenosť k povrchu vody.
Výhody radarového snímača sú vlastné aj ultrazvukovej verzii. Jediná vec, menej presné ukazovatele, jednoduchšia schéma práce.
Jemnosť výberu takýchto zariadení
Pri kúpe jednotky venujte pozornosť funkčnosti zariadenia, niektorým jeho indikátorom. Najdôležitejšie otázky pri kúpe zariadenia sú:
Možnosti snímačov na určenie hladiny vody alebo pevných látok
DIY snímač hladiny kvapaliny
Môžete si vytvoriť elementárny senzor na určenie a kontrolu hladiny vody v studni alebo nádrži vlastnými rukami. Ak chcete vykonať zjednodušenú verziu, musíte:
Na reguláciu vody v nádrži, studni alebo čerpadle možno použiť zariadenie pre domácich majstrov.
Na výrobu senzora alebo indikátora hladiny vody v nádrži, cisterne, bazéne a inej nádobe môžete použiť mikroobvod 4093 (domáci 561TL1) alebo na mikrokontroléri Arduino. Začnime prvou možnosťou.
Materiály potrebné pre snímač
- 2 žetóny 4093;
- 2 zásuvky pre mikroobvody;
- 7 x 500 ohm odpory;
- odpory 7 až 2,2 MΩ;
- batéria 9 V;
- zásuvka batérie;
- doska plošných spojov 10 x 5 cm;
- 8 mosadzných skrutiek pre snímače;
- obojstranná páska alebo skrutky na pripevnenie krabice k stene;
- sieťový kábel. Dĺžka kábla závisí od vzdialenosti od nádržky na vodu k miestu, kde bude umiestnený displej.
Základom je teda CI4093, ktorý má štyri prvky. Tento projekt používa dva čipy. Tu máme porty s jedným vstupom na vysokej úrovni a ostatné sú pripojené cez odpor, čo poskytuje vysokú logickú úroveň. Keď je do tejto logiky umiestnený nulový vstupný signál, výstup meniča bude vysoký a rozsvieti sa LED. Celkovo bolo použitých sedem z ôsmich prvkov z dôvodu obmedzení v káblovej sieti.
Na bočnej strane je rad LED diód rôznych farieb, ktoré označujú hladinu vody. Červené indikátory - je veľmi málo vody, žlté - nádrž je poloprázdna, zelená - plná. Centrálne veľké tlačidlo slúži na pripojenie čerpadla a čerpanie nádrže.
Schéma funguje iba po stlačení centrálneho tlačidla. Zvyšok času je v pohotovostnom režime. Ale aj keď sa spustí indikačný obvod, prúd je minimálny a batérie vydržia dlho.
Schéma zapojenia snímača
Drôty prebiehajú vo vnútri rúrok. Pokúste sa umiestniť snímače tak, aby voda vstupujúca do poľa pomocou plavákového ventilu nemohla prejsť cez snímače. Piesok sa nasypal do potrubia so senzormi, aby sa dosiahla požadovaná hmotnosť.
Po zložení je obvod v krabici a namontovaný na stene.
Druhá verzia obvodu snímača hladiny
Jedná sa o plne funkčný regulátor hladiny vody riadený Arduino MCU. Okruh zobrazuje hladinu vody v nádrži a spína motor, keď hladina vody klesne pod nastavenú úroveň. Automaticky vypne motor, keď je nádrž plná. Hladina vody a ďalšie dôležité údaje sa zobrazujú na LCD 16x2 bodoch. V autorskej verzii okruh riadi hladinu vody v drenážnej nádrži (zásobníku). Ak je hladina v nádrži nízka, motor čerpadla sa nezapne, čo chráni motor pred voľnobehom. Okrem toho sa generuje zvukový signál, keď je hladina vo vypúšťacej nádrži príliš nízka.
Diagram hladiny vody pomocou ovládača Arduino je zobrazený vyššie. Zostava snímača pozostáva zo štyroch hliníkových drôtov dlhých 1/4, 1/2, 3/4 a plnej hladiny v nádrži. Suché konce týchto vodičov sú pripojené k analógovým vstupom A1, A2, A3 a A4 Arduina. Piaty vodič je umiestnený na dne nádrže. Rezistory R6 - R9 znižujú potenciál vstupov. Suchý koniec drôtu je pripojený k +5V DC. Keď sa voda dotkne konkrétnej sondy, medzi sondou a +5V je elektrické spojenie, pretože voda má určitú elektrickú vodivosť. Výsledkom je, že cez sondu preteká prúd a tento prúd sa premieňa na napätie, ktoré je mu úmerné. Arduino číta pokles napätia na každom zo vstupných rezistorov, aby zistil hladinu vody v nádrži. Tranzistor Q1 zapína bzučiak, rezistor R5 obmedzuje prúd bázy Q1. Tranzistor Q2 riadi relé. Rezistor R3 obmedzuje základný prúd Q2. Premenná R2 sa používa na nastavenie kontrastu LCD. odpor R1 obmedzuje prúd cez jeho LED podsvietenie. Rezistor R4 obmedzuje prúd cez výkonovú LED. Dokončiť
Jednoduchý, no veľmi užitočný a účinný ukazovateľ hladiny vody si vyrobíme sami. A tento článok vám pomôže urobiť takú potrebnú a veľmi užitočnú vec.
Najprv sa pozrime na schematický diagram tohto zariadenia.
Schéma indikátora hladiny vody.
Okruh je veľmi jednoduchý, ale funguje skvele. Na konci článku bude video zobrazujúce fungovanie tohto ukazovateľa hladiny vody, ktoré urobíme spolu s vami.
Ak chcete začať, zhromaždíme časti, ktoré potrebujeme na výrobu zariadenia.
Podrobnosti na výrobu obvodu indikátora hladiny vody.
Budeme potrebovať:
Čip ULN2004 alebo podobný, kontaktná podložka na inštaláciu čipu na dosku. Pri takejto platforme nehrozí prehriatie nôh mikroobvodu spájkovačkou alebo poškodenie jeho vnútornej konštrukcie statickou elektrinou. A oprava okruhu, ak je to potrebné, sa skráti na niekoľko sekúnd. Pripálený čip stačí vybrať z pätice a na jeho miesto vložiť nový. Solídny prínos najmä pre nie veľmi skúsených rádioamatérov.
Rezistory R1 - R7 - 47Kom.
R8 - R14 - 1Kom.
LED diódy ľubovoľnej farby podľa vlastného výberu, s priemerom 3 - 5 mm.
Kondenzátor 100Mkf 25v.
Svorkovnice akéhokoľvek typu alebo dokonca bez nich, ale pohodlie pri používaní zariadenia sa trochu zníži.
Akákoľvek doska, pokiaľ všetky komponenty pasujú. Takéto dosky používam, pretože sa nechcem obťažovať výrobou dosky s plošnými spojmi, len je to pre mňa pohodlnejšie a známejšie.
Všetky komponenty sú zmontované a pokračujú vo výrobe nášho zariadenia.
Niektoré súčiastky umiestnime na dosku.
Nainštalované diely ihneď spájkujeme, inak budú neustále vyskakovať zo zásuviek.
Tesnenie dielov jeden po druhom.
Nainštalujte nasledujúce podrobnosti obvodu.
Neexistuje žiadny systém, pracujte tak, ako je to pre vás pohodlnejšie a jednoduchšie.
Musíte len neustále kontrolovať schému, bez ohľadu na to, aké jednoduché je. Každý môže byť zmätený, ale nechcete opakovať už vykonanú prácu.
Presnosť a starostlivosť tiež nie sú zbytočné.
A tak v poradí. Nainštalujeme diel, zaspájkujeme a prejdeme na ďalší.
Blížime sa do cieľa.
LED diódy som nainštaloval na zadnú stranu dosky len preto, že tento blok obvodu indikátora hladiny vody bude inštalovaný v ovládacom paneli na prednom paneli. Panel bude vyvŕtaný pod LED diódami a na vonkajšej strane budú nakreslené obrysy kontajnera. A prítomnosť množstva vody sa vizuálne zobrazí na štíte. Doska bude upevnená štyrmi skrutkami v existujúcich otvoroch.
Toto je prvý hotový prvok budúceho systému čistenia vody od železa, baktérií, všetkých druhov škodlivých nečistôt a iných „kaki“. Systém funguje v mojom dome takmer tri roky, ukázal sa ako spoľahlivý, pohodlný a vo všeobecnosti sa mi páči. S kvalitou vody som úplne spokojný. Ale je čas na upgrade. Sú tu nové požiadavky (pre mňa), chcem mať pohodlnejšiu obsluhu, chcem mať všetky informácie o systéme neustále na očiach. Prvý systém na čistenie vody som postavil bez akýchkoľvek skúseností a urobil som niekoľko chýb, o ktorých určite napíšem v ďalších článkoch, ale vo všeobecnosti sa vyskytli iba dve menšie poruchy. Za jednu poruchu môžem ja a za druhú nie je to kvalitný komponentný výrobok (zase moja chyba, málo som ušetril a kúpil som si nesprávnu).
Všetky zariadenia budú modulárne (to zvyšuje možnosť modernizácie a zjednodušujú opravy), čo najlacnejšie a najjednoduchšie, aby sa mnohí mohli opakovať.
Prečo sú potrebné biele drôty, poviem v jednom z nasledujúcich článkov.
Ukazovateľ hladiny vody (signalizačné zariadenie) je pripravený.
Kábel, ktorý vedie k snímačom hladiny, môže byť dodávaný s akýmkoľvek osemvodičovým signálom, teraz ich predávajú všetky druhy a v rôznych obchodoch, ktoré sa zaoberajú alarmmi a elektrikou. Prierez vodičov a dĺžka kábla nehrajú zvláštnu úlohu. Existujú káble, ktoré sú veľmi tenké a lacné.
Ako vyrábať snímače hladiny, musíte myslieť a vyrábať na mieste použitia. Kontakty snímača sú najlepšie vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. Pozitívna spoločná elektróda potrebuje masívnu elektródu. Vyrobil som z malej nehrdzavejúcej lyžičky, elektróda funguje dobre a vôbec sa nedá elektrochemicky rozpustiť. Miesta, kde sú drôty prispájkované k elektródam, sa najlepšie izolujú pomocou akejkoľvek lepiacej pištole (bezpečne sú chránené pred rozpustením).
Ak však obvod napájate tlačidlom bez aretácie, k rozpusteniu nedôjde. Potrebujete vidieť, koľko vody - stlačili ste tlačidlo. Uvoľnené a napájanie okruhu je vypnuté. V krajine môže byť obvod napájaný z batérií alebo AA batérií zapojených do série a pomocou tlačidla (stačí na dlhú dobu) alebo zo starej batérie. Toto zariadenie je nenáročné na napájacie napätie.
Veľa šťastia.
Na automatizáciu mnohých výrobných procesov je potrebné kontrolovať hladinu vody v nádrži, meranie sa vykonáva pomocou špeciálneho snímača, ktorý dáva signál, keď procesné médium dosiahne určitú úroveň. V každodennom živote nie je možné robiť bez hladinomerov, toho živým príkladom sú uzatváracie ventily záchodovej misy alebo automatizácia na vypnutie čerpadla studne. Pozrime sa na rôzne typy hladinových snímačov, ich konštrukciu a princíp činnosti. Tieto informácie budú užitočné pri výbere zariadenia pre konkrétnu úlohu alebo pri výrobe snímača vlastnými rukami.
Dizajn a princíp činnosti
Konštrukcia meracích zariadení tohto typu je určená nasledujúcimi parametrami:
- Funkčnosť v závislosti od tohto zariadenia sa zvyčajne delí na signalizačné zariadenia a hladinomery. Prvé sledujú konkrétne miesto plnenia nádrže (minimálne alebo maximálne), druhé nepretržite monitorujú hladinu.
- Princíp činnosti môže byť založený na: hydrostatike, elektrickej vodivosti, magnetizme, optike, akustike atď. V skutočnosti je to hlavný parameter, ktorý určuje rozsah.
- Metóda merania (kontaktná alebo bezkontaktná).
Okrem toho, vlastnosti dizajnu určujú povahu procesného prostredia. Jedna vec je merať výšku pitnej vody v nádrži a druhá vec je kontrolovať naplnenie nádrží na priemyselné odpadové vody. V druhom prípade je potrebná primeraná ochrana.
Typy snímačov hladiny
V závislosti od princípu činnosti sa signalizačné zariadenia zvyčajne delia na tieto typy:
- plavákový typ;
- pomocou ultrazvukových vĺn;
- zariadenia s kapacitným princípom detekcie hladiny;
- elektróda;
- typ radaru;
- fungujúce na hydrostatickom princípe.
Keďže tieto typy sú najbežnejšie, zvážime každý z nich samostatne.
plavák
Toto je najjednoduchší, ale napriek tomu efektívny a spoľahlivý spôsob merania kvapaliny v nádrži alebo inej nádobe. Príklad implementácie možno nájsť na obrázku 2.
Ryža. 2. Plavákový spínač na ovládanie čerpadla Konštrukcia pozostáva z plaváka s magnetom a dvoch jazýčkových spínačov inštalovaných na kontrolných bodoch. Stručne opíšte princíp činnosti:
- Nádrž sa vyprázdni na kritické minimum (A na obr. 2), kým plavák klesne na úroveň, kde je umiestnený jazýčkový spínač 2, zapne relé, ktoré napája čerpadlo, ktoré čerpá vodu zo studne.
- Voda dosiahne maximálnu značku, plavák stúpa na miesto jazýčkového spínača 1, funguje a relé sa vypne, respektíve motor čerpadla prestane fungovať.
Vyrobiť si takýto jazýčkový spínač je celkom jednoduché a jeho nastavenie spočíva v nastavení úrovní zapnutia a vypnutia.
Všimnite si, že ak zvolíte správny materiál pre plavák, snímač hladiny vody bude fungovať, aj keď je v nádrži vrstva peny.
Ultrazvukové
Tento typ merača je možné použiť pre kvapalné aj suché aplikácie a môže mať analógový alebo diskrétny výstup. To znamená, že snímač môže obmedziť plnenie na určitý bod alebo ho neustále monitorovať. Zariadenie obsahuje ultrazvukový vysielač, prijímač a ovládač spracovania signálu. Princíp činnosti signalizačného zariadenia je znázornený na obrázku 3.
Ryža. 3. Princíp činnosti ultrazvukového snímača hladiny Systém funguje nasledovne:
- emituje sa ultrazvukový impulz;
- je prijatý odrazený signál;
- analyzuje sa trvanie útlmu signálu. Ak je nádrž plná, bude krátka (A obr. 3) a pri vyprázdňovaní sa začne zvyšovať (B obr. 3).
Ultrazvukové signalizačné zariadenie je bezkontaktné a bezdrôtové, takže je možné ho použiť aj v agresívnom a výbušnom prostredí. Po prvotnom nastavení takýto snímač nevyžaduje žiadnu špecializovanú údržbu a absencia pohyblivých častí výrazne predlžuje životnosť.
elektróda
Elektródové (konduktometrické) signalizačné zariadenia umožňujú ovládať jednu alebo viac hladín elektricky vodivého média (to znamená, že nie sú vhodné na meranie plnenia nádrže destilovanou vodou). Príklad použitia zariadenia je znázornený na obrázku 4.
Obrázok 4. Meranie hladiny kvapaliny pomocou konduktometrických snímačov V uvedenom príklade je použité trojúrovňové signalizačné zariadenie, v ktorom dve elektródy riadia plnenie nádrže a tretia je núdzová, aby sa umožnil režim intenzívneho čerpania.
kapacitné
Pomocou týchto signalizátorov je možné určiť maximálne naplnenie nádoby a ako technologické médium môžu pôsobiť tekuté aj sypké látky zmiešaného zloženia (viď obr. 5).
Ryža. 5. Kapacitný snímač hladiny Princíp činnosti signalizačného zariadenia je rovnaký ako pri kondenzátore: kapacita sa meria medzi doskami citlivého prvku. Keď dosiahne prahovú hodnotu, do regulátora sa odošle signál. V niektorých prípadoch ide o verziu so „suchým kontaktom“, to znamená, že hladinomer pracuje cez stenu nádrže izolovane od procesného média.
Tieto zariadenia môžu pracovať v širokom rozsahu teplôt, nie sú ovplyvnené elektromagnetickými poľami a prevádzka je možná na veľkú vzdialenosť. Takéto vlastnosti výrazne rozširujú rozsah použitia až do náročných prevádzkových podmienok.
Radar
Tento typ signalizačných zariadení možno skutočne nazvať univerzálnym, pretože môže pracovať s akýmkoľvek procesným médiom, vrátane agresívnych a výbušných, a tlak a teplota neovplyvnia hodnoty. Príklad fungovania zariadenia je znázornený na obrázku nižšie.
Zariadenie vysiela rádiové vlny v úzkom rozsahu (niekoľko gigahertzov), prijímač zachytí odrazený signál a podľa času oneskorenia určí kapacitu nádoby. Merací prevodník nie je ovplyvnený tlakom, teplotou alebo povahou procesnej tekutiny. Prach tiež neovplyvňuje hodnoty, čo sa nedá povedať o laserových signalizačných zariadeniach. Je tiež potrebné poznamenať vysokú presnosť zariadení tohto typu, ich chyba nie je väčšia ako jeden milimeter.
Hydrostatický
Tieto alarmy dokážu merať limitné aj aktuálne naplnenie nádrží. Princíp ich činnosti je znázornený na obrázku 7.
Obrázok 7. Meranie plnenia pomocou gyroskopického snímača Zariadenie je postavené na princípe merania úrovne tlaku vytváraného stĺpcom kvapaliny. Prijateľná presnosť a nízke náklady urobili tento typ veľmi populárnym.
V rámci článku nemôžeme na stanovenie sypkých látok skúmať všetky typy signalizátorov, napríklad otočné praporky (signál zaseknutia lopatky ventilátora v uvoľnenom médiu po vytiahnutí jamy von). Rovnako nemá zmysel uvažovať o princípe fungovania rádioizotopových meračov, o to viac ich odporúčať na kontrolu hladiny pitnej vody.
Ako si vybrať?
Výber snímača hladiny vody v nádrži závisí od mnohých faktorov, z ktorých hlavné sú:
- Kvapalné zloženie. V závislosti od obsahu cudzích nečistôt vo vode sa môže meniť hustota a elektrická vodivosť roztoku, čo pravdepodobne ovplyvní namerané hodnoty.
- Objem nádrže a materiál, z ktorého je vyrobená.
- Funkčný účel nádoby na akumuláciu kvapaliny.
- Vyžaduje sa nutnosť kontroly minimálnej a maximálnej hladiny, prípadne sledovanie aktuálneho stavu.
- Prípustnosť integrácie do automatizovaného riadiaceho systému.
- Spínacie možnosti zariadenia.
Toto nie je úplný zoznam pre výber meracích prístrojov tohto typu. Prirodzene, pre domáce účely je možné výrazne znížiť výberové kritériá ich obmedzením na objem nádrže, typ prevádzky a schému ovládania. Výrazné zníženie požiadaviek umožňuje samostatne vyrábať takéto zariadenie.
Snímač hladiny vody v nádrži vyrábame vlastnými rukami
Predpokladajme, že existuje úloha zautomatizovať prevádzku ponorného čerpadla na zásobovanie vodou letného sídla. Voda sa spravidla dostáva do zásobníka, preto sa musíme uistiť, že sa čerpadlo po naplnení automaticky vypne. Na tento účel nie je vôbec potrebné kupovať laserový alebo radarový indikátor hladiny, v podstate ani nemusíte kupovať žiadny. Jednoduchá úloha si vyžaduje jednoduché riešenie, je znázornené na obrázku 8.
Na vyriešenie problému budete potrebovať magnetický štartér s 220 voltovou cievkou a dvoma jazýčkovými spínačmi: minimálna úroveň - na zatváranie, maximálna - na otváranie. Schéma zapojenia čerpadla je jednoduchá a čo je dôležité, bezpečná. Princíp činnosti bol opísaný vyššie, ale zopakujeme ho:
- Keď sa voda naplní, plavák s magnetom postupne stúpa, až kým nedosiahne maximálnu úroveň jazýčkového spínača.
- Magnetické pole otvorí jazýčkový spínač a vypne štartovaciu cievku, čo vedie k strate napätia motora.
- Ako voda prúdi, plavák klesá, kým nedosiahne minimálnu značku oproti spodnému jazýčkovému spínaču, jeho kontakty sa zatvoria a napätie sa privedie do štartovacej cievky, ktorá dodáva napätie do čerpadla. Takýto snímač hladiny vody v nádrži môže na rozdiel od elektronického riadiaceho systému fungovať desiatky rokov.