Поплавковый выключатель уровня воды для управления насосом
Когда возникает необходимость контроля уровня жидкости, многие выполняют эту работу вручную, а ведь это крайне неэффективно, отнимает уйму времени и сил, а последствия недосмотра могут обойтись очень дорого: например, затопленная квартира или сгоревший насос. Этого можно легко избежать, используя поплавковые датчики уровня воды. Это простые по конструкции и принципу действия устройства, доступные по цене.
В домашних условиях датчики этого типа позволяют автоматизировать такие процессы, как:
- контроль уровня жидкости в расходном баке;
- откачка грунтовых вод из погреба;
- отключение насоса, когда уровень в колодце падает ниже допустимого, и некоторые другие.
Принцип действия поплавкового датчика
В жидкость помещается предмет, который в ней не тонет. Это может быть кусок дерева или пенопласта,
Классификация оборудования
Поплавковые датчики могут самостоятельно осуществлять контроль над уровнем жидкости или подавать сигнал в схему контроля. По этому принципу их можно разделить на две большие группы: механические и электрические.
Механические устройства
К механическим относятся самые разнообразные поплавковые клапаны уровня воды в баке. Принцип их действия состоит в том, что поплавок соединён с рычагом, при изменении уровня жидкости поплавок перемещает вверх или вниз этот рычаг, а он, в свою очередь, воздействует на клапан, который и перекрывает (открывает) подачу воды. Такие клапаны можно увидеть в сливных бачках унитазов. Их очень удобно использовать там, где нужно постоянно добавлять воду из центральной системы водоснабжения.
Механические датчики обладают рядом преимуществ:
- простота конструкции;
- компактность;
- безопасность;
- автономность — не требуют никаких источников электроэнергии;
- надёжность;
- дешевизна;
- лёгкость установки и настройки.
Но у этих датчиков есть один существенный недостаток: они могут контролировать только один (верхний) уровень, который зависит от места монтажа, и регулировать его, если и можно, то в очень небольших пределах. В продаже такой клапан может называться «кран поплавковый для ёмкостей».
Электрические датчики
Электрический датчик уровня жидкости (поплавковый), отличается от механического тем, что сам он воду не перекрывает. Поплавок, перемещаясь при изменении количества жидкости, воздействует на электрические контакты, которые включены в схему управления. На основании этих сигналов автоматическая система контроля принимает решение о необходимости тех или иных действий. В простейшем случае такой датчик имеет поплавок. Этот поплавок воздействует на контакт, через который происходит включение насоса.
В качестве контактов чаще всего применяют герконы. Геркон — это стеклянная герметичная колба с контактами внутри. Переключение этих контактов происходит под действием магнитного поля. Герконы имеют миниатюрные размеры и легко размещаются внутри тонкой трубки из немагнитного материала (пластик, алюминий). По трубке под действием жидкости свободно перемещается поплавок с магнитом, при приближении которого контакты срабатывают.
Если нужно следить за верхним уровнем в резервуаре, то датчик устанавливают вверху. Как только уровень опустится ниже установленного, контакт замкнётся, насос включится. Вода начнёт прибавляться, и когда уровень воды дойдёт до верхнего предела, поплавок вернётся в исходное состояние, и насос отключится. Однако на практике такую схему применять нельзя. Дело в том, что датчик срабатывает при малейшем изменении уровня, вслед за этим включается насос, уровень поднимается, и насос отключается.
Поэтому датчики уровня воды для управления насосом работают иначе. В ёмкости располагают минимум два контакта. Один отвечает за верхний уровень, он отключает насос. Второй определяет положение нижнего уровня, при достижении которого насос включается. Таким образом, значительно сокращается число пусков, что обеспечивает надёжную работу всей системы. Если разница уровней небольшая, то удобно использовать трубку с двумя герконами внутри и один поплавок, который их коммутирует. При разнице больше метра применяют два отдельных датчика, установленных на требуемых высотах.
Несмотря на более сложную конструкцию и необходимость схемы управления, электрические поплавковые датчики позволяют полностью автоматизировать процесс управления уровнем жидкости.
Если через такие датчики подключить лампочки, то их можно использовать для визуального контроля количества жидкости в резервуаре.
Самодельный поплавковый выключатель
Если у вас есть время и желание, то простейший поплавковый датчик уровня воды можно сделать своими руками, и расходы на него будут минимальны.
Механическая система
Для того чтобы максимально упростить конструкцию, в качестве запирающего устройства будем использовать шаровый клапан (кран). Хорошо подойдут самые маленькие клапаны (полудюймовые и меньше). Такой кран имеет ручку, которой он закрывается. Для переделки его в датчик необходимо удлинить эту ручку полоской металла. Полоска крепится к ручке через просверлённые в ней отверстия соответствующими винтами. Сечение этого рычага должно быть минимальным, но при этом он не должен изгибаться под действием поплавка. Длина его около 50 см. Поплавок крепится на конце этого рычага.
В качестве поплавка можно использовать двухлитровую пластиковую бутылку от газировки. Бутылка наполовину заполняется водой.
Проверить работу системы можно, не устанавливая её в резервуар. Для этого установите кран вертикально, а рычаг с поплавком поставьте в горизонтальное положение. Если все сделано правильно, то под действием массы воды в бутылки, рычаг начнёт двигаться вниз и займёт вертикальное положение, вместе с ним провернётся и ручка клапана. Теперь погрузите устройство в воду. Бутылка должна всплыть и повернуть ручку клапана.
Так как клапаны различаются размерами и усилием, которое нужно приложить для их переключения, возможно, нужно будет провести настройку системы. В случае если поплавок не может провернуть клапан, можно увеличить длину рычага или взять бутылку большего объёма.
Монтируем датчик в ёмкости на необходимом уровне в горизонтальном положении, при этом в вертикальном положении поплавка клапан должен быть открыт, а в горизонтальном — закрыт.
Датчик электрического типа
Для самостоятельного изготовления датчика
Полудюймовая пластиковая труба для пайки водопровода. Длина трубы произвольная и зависит от размера вашего бака.- Трёхжильный медный провод сечением провода 0,5 мм2. Длина провода равна длине трубки плюс расстояние до блока управления, к которому будет подключаться датчик.
- Брусок пенопласта 5*5*8 см.
- Магнит. Хорошо, если он будет кольцевой, например, от старого динамика. Его внутренний диаметр должен быть на 4−6 мм больше наружного диаметра трубки.
- Два геркона. Один — с нормально замкнутым контактом, другой — с нормально разомкнутым.
- Паяльник, припой и канифоль.
Полудюймовая пластиковая труба для пайки водопровода. Длина трубы произвольная и зависит от размера вашего бака.Последовательность изготовления следующая:
- Из пенопласта делаем поплавок. Для этого скругляем углы, чтобы получился цилиндр. По длине просверливаем отверстие на 3 мм больше наружного диаметра трубы. К одному из торцов цилиндра крепим магнит. Прикрепить его можно на эпоксидный клей или притянуть нитками. Убедитесь, что магнит не топит поплавок.
- Берём трубку. Нагреваем один из концов и сминаем его так, чтобы образовалось утолщение. Это предотвратит попадание воды внутрь трубы и одновременно будет служить ограничителем нижнего положения поплавка.
- Надеваем поплавок на трубу магнитом вверх и сдвигаем его в нижнее положение. Поплавок с магнитом должен свободно перемещаться по трубе.
- Берём провод. Совмещаем его конец с нижним концом трубки. Ставим первую метку в месте, где расположен магнит. Здесь будет расположен геркон нижнего уровня. Вторая метка должна соответствовать верхнему. Эту же метку нанесите на трубу. Это упростит монтаж и настройку работы системы.
- Берём геркон с нормально разомкнутым контактом и припаиваем его к проводу в месте нижнего уровня. Для этого зачищаем изоляцию на центральной жиле и на одной из боковых.
- Геркон с нормально замкнутым контактом устанавливаем на верхнем уровне. Его припаиваем к центральной жиле (она общая для обоих герконов) и к оставшейся свободной.
- В нижнем конце провода жилы должны быть изолированы друг от друга. С другой стороны промаркируйте, какая жила к чему подключена.
- Провод с герконами вводим в трубу до упора, а его верхний конец фиксируем герметиком.
- Готовый датчик крепим внутри ёмкости вертикально, учитывая метку верхнего положения поплавка. Трубка обладает некоторой плавучестью. Для того чтобы она не всплывала и не деформировалась, подгрузите её нижний конец.
При изменении уровня жидкости вместе с ней перемещается и поплавок, который действует на электрический контакт для контроля уровня воды в баке. Схема управления с таким датчиком может иметь вид, представленный на рисунке. Точки 1, 2, 3 — это точки подключения провода, который идёт от нашего датчика. Точка 2 — это общая точка.
Рассмотрим принцип действия самодельного устройства. Допустим, в момент включения резервуар пуст, поплавок находится в положении нижнего уровня (НУ), этот контакт замыкается и подаёт питание на реле (Р).
Реле срабатывает и замыкает контакты Р1 и Р2. Р1 — это контакт самоблокировки. Он нужен для того, чтобы реле не отключилось (насос продолжал работать), когда вода начнёт прибывать, и контакт НУ разомкнётся. Контакт Р2 подключает насос (Н) к источнику питания.
Когда уровень поднимется до верхнего значения, сработает геркон и разомкнёт свой контакт ВУ. Реле будет обесточено, оно разомкнёт свои контакты Р1 и Р2, и насос отключится.
С уменьшением количества воды в резервуаре поплавок начнёт опускаться, но пока он не займёт нижнее положение и не замкнёт контакт НУ, насос не включится. Когда это произойдёт, цикл работы повторится заново.
Вот так работает поплавковый выключатель контроля уровня воды.
В процессе эксплуатации необходимо периодически очищать трубу и поплавок от загрязнений. Герконы выдерживают огромное количество переключений, поэтому такой датчик прослужит долгие годы.
instrument.guru
| Антикоррозийное, высокотемпературное исполнение. |  Для применений в ограниченном пространстве. | Антикоррозийное, высокотемпературное исполнение, |
Профессиональный датчик для ответственных применений. | Профессиональный датчик для ответственных применений. | Профессиональный датчик для ответственных применений. |
Для ответственных применений в загрязненой воде и шламе. |  Надежный профессиональный датчик для ответственных применений. |  Датчик для ответсвенных задач с возможностью регулировки гистерезиса. |
Поплавковые датчики уровня воды с вертикальной установкой | ||
 Недорогой сигнализатор уровня с возможностью изменения логики переключения. |  Недорогое решение для контроля уровня химически агрессивных жидкостей и растворов. |  Экономичное антикоррозийное, высокотемпературное решение для измерения уровня воды. |
 Надежный профессиональный датчик для ответственных применений. |  Датчик для ответсвенных задач с возможностью регулировки гистерезиса. | Экономичное решение для важных задач контроля уровня воды. |
При движении поплавка вверх замыкаются контакты, соответствующие своим уровням, размыкание происходит при обратном движении поплавка. |  Надежное профессиональное решение для агрессивных веществ, стойкое к большинству химических реагентов. | Недорогое решение для ответственных задач по контролю до 3-х уровней воды. |
Поплавковые уровнемеры воды
| ||
| Экономически оправданное решение для мониторинга уровня до 1,5…2 метров с точностью ±5 мм. |  Высокоточное решение измерения уровня воды для коммерческого учета. | Визуальный датчик, совмещенный с электронным уровнемером, для котлов и резервуаров по давлением. |
rusautomation.ru
Поплавковые датчики уровня (сигнализаторы уровня) ПДУ-Т
|
Предназначены для простых задач контроля предельного уровня жидкостей. Эффективны в случаях когда измерение уровня другими датчиками (кондуктометрическими, ультразвуковыми, датчиками давления, ротационными и вибрационными датчиками) невозможно технически или неоправданно дорого в силу их высокой стоимости. Поплавковые датчики уровня (сигнализаторы уровня) ПДУ-Т могут работать как совместно с приборами ОВЕН САУ-М6, САУ-М7.Е, САУ-МП, САУ-У, так и самостоятельно, управляя исполнительными механизмами, через промежуточное реле или контактор. Наличие в серии ПДУ-Т нескольких вариантов конструктивного исполнения и материалов позволит выбрать датчик уровня, который наиболее оптимально подойдет под Вашу задачу по способу монтажа, материалу погружной части, коммутационной функции выхода и т.д.
|
Способы установки поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:
Принцип действия и способы установки поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:
ПДУ-Т1хх, ПДУ-Т3хх, ПДУ-Т5хх:
В поплавок датчиков вмонтирован постоянный магнит, а в штоке датчика, по которому перемещается поплавок, встроен геркон.
Когда поплавок погружается в жидкость он начинает перемещаться по штоку, вызывая срабатывание геркона и датчик таким образом сигнализирует от достижении жидкостью предельного уровня. В зависимости от конструктива датчики ПДУ-Т устанавливаются в емкость горизонтально или вертикально (см. рис. 1).
Рис.1. Пример монтажа поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т1хх, ПДУ-Т3хх, ПДУ-Т5хх
ПДУ-Т601-х:
В состав поплавковых датчиков ПДУ-Т601-х входят: поплавок с контактной группой (NO+NC) и шариком внутри, кабель определенной длины, зависящей от модификации датчика и груз, который одевается на кабель. Кабель через герметичный ввод соединен с поплавком. Груз расположенный на кабеле предназначен для установки точки переключения состояния контактов (установки верхнего уровня).
Датчик подвешивается за провод так, чтобы поплавок находился на высоте желаемого нижнего уровня жидкости в емкости. В таком положении шарик, расположенный в корпусе датчика нажимает на контакты, замыкая один контакт и размыкая другой относительно общего провода. Груз, расположенный на кабеле датчика, опускается на высоту желаемого верхнего уровня. При заполнении емкости жидкость поднимает поплавок вверх и при пересечении поплавком уровня, на котором расположен груз, шарик перекатывается и переключает контакты в противоположное состояние (см. рис.2).
Рис.2. Пример монтажа поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т601-х
Таблица выбора поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:
| Модификация | Фото | Коммут-ная функция | Коммут-ое напр-е | Коммут-ый ток | Выходной элемент | Материал | Температура среды | ||
| DC | AC | DC | AC | ||||||
| ПДУ-Т101 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Нерж. сталь | -20…+125 °C | ||
| ПДУ-Т102 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Нерж. сталь | -20…+125 °C | ||
| ПДУ-Т104 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон |
Нерж. сталь + Полипропилен |
-10…+80 °C | ||
| ПДУ-Т106 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Полипропилен | -10…+80 °C | ||
| ПДУ-Т121-065-115 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Нерж. сталь | -20…+125 °C | ||
| ПДУ-Т301 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Нерж. сталь | -20…+125 °C | ||
| ПДУ-Т302 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Нерж. сталь | -20…+125 °C | ||
| ПДУ-Т321-060-110 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Нерж. сталь | -20…+125 °C | ||
| ПДУ-Т501 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Полипропилен | -10…+80 °C | ||
| ПДУ-Т502 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Полипропилен | -10…+80 °C | ||
| ПДУ-Т505 | 220 V | 240 V | 0,7 А | 0,5 А | Геркон | Нерж. сталь | -20…+125 °C | ||
| ПДУ-Т601-2 | 220 V | 220 V | 10 А | 10 А | Реле | Полипропилен | -10…+80 °C | ||
| ПДУ-Т601-5 | 220 V | 220 V | 10 А | 10 А | Реле | Полипропилен | -10…+80 °C | ||
Схемы подключения поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:
ВАЖНО! Состояние контактов на схемах изображено для датчиков, не погруженных в жидкость, соответственно при погружении в жидкость они изменят свое состояние на противоположное.
Габаритные размеры поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т:
www.roskip.ru
Датчики уровня воды — поплавковый, герконовый, электронный и оптический, принцип работы, устройство и применение
ПОПЛАВКОВЫЙ — ЭЛЕКТРОННЫЙ — ГЕРКОНОВЫЙ
Для определения количества воды в емкости используют специальные устройства – датчики уровня. Компактные измерители широко применяются в автоматизации систем водоснабжения, а также в промышленном и бытовом оборудовании. С их помощью можно отслеживать уровень любых жидкостей, существуют варианты, разработанные для сыпучих материалов.
Конструктивно датчики уровня воды различаются в зависимости от области применения и требований к точности измерения. Наибольшее распространение получили следующие типы измерителей:
- поплавковый;
- электронный;
- герконовый.
Каждый из вариантов обладает определенными преимуществами, и может быть рекомендован к установке. Выбор конкретной модели зависит исключительно от предъявляемых требований к устройству, включая точность измерения, надежность, срок эксплуатации и устойчивость к внешним факторам.
Так поплавковые датчики считаются наиболее экономичным вариантом, обеспечивающим приемлемую точность измерения, и часто используются в быту. А современные электронные уровнемеры используются в сложных автоматических системах для отслеживания точных значений.
Стоит заметить, что электронные системы можно использовать для простых задач, но такой шаг неоправдан с экономической точки зрения.
ПОПЛАВКОВЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ
Поплавковый уровнемер – самый распространенный измеритель, популярность которого обусловлена предельно простой конструкцией и соответственно надежностью. Поплавковые измерители можно условно разделить на два варианта:
- механические;
- герконовые.
Второй вариант подразумевает использование выключателей с магнитоуправляемыми контактами, поэтому его устройство будет рассмотрено в отдельном разделе.
Самый простой механический поплавковый измеритель работает на определение предельного уровня воды. Измеритель устанавливается в определенной части емкости, и когда вода достигает поплавка, он всплывает и через специальный шток замыкает (размыкает контакты). Подобные устройства более известны под названием поплавковые выключатели.
Этот тип механических датчиков отличается достаточной надежностью и часто используется в простейших автоматизированных системах. Но его функциональность ограниченна конструкцией – датчик срабатывает только при предельном значении уровня воды.
Также выпускаются кабельные поплавковые датчики. В этой конструкции используется поплавок особой формы, который изменяет угол наклона в зависимости от уровня воды. Внутри поплавка устанавливается выключатель, который срабатывает при изменении угла. В большинстве случаев используются выключатели со стальным шариком, замыкающим контакты.
Отдельная категория – кабельные поплавковые измерители с ртутным выключателем, обеспечивающим высокую надежность. Для точного контроля иногда устанавливают несколько поплавковых датчиков с разной длиной кабеля.
Поплавковые измерители пользуются спросом во многих отраслях промышленности. Датчики используют для контроля уровня горюче смазочных материалов, охлаждающих жидкостей. В быту устройства обычно применяют для измерения уровня в скважинах и колодцах (защита насоса от «сухого» хода), а также для автономной канализации.
Одно из преимуществ этого типа уровнемера – простая установка и настройка. Некоторые модели разрабатываются специально для насосов и позволяют исключить использование дополнительных пусковых реле.
В начало
ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ
Электронные измерители изготавливаются на основе различных типов датчиков. Один из вариантов – емкостные датчики позволяющие фиксировать изменение уровня воды в режиме реального времени. Одно из преимуществ подобных устройств – отсутствие подвижных элементов, что положительно сказывается на надежности и сроке эксплуатации.
Принцип работы емкостного уровнемера основан на изменении емкости конденсатора в зависимости от состава и распределения диэлектрического материала между обкладками. То есть при изменении уровня воды в конденсатор, включенный в электрическую цепь, меняет свою емкость, что фиксируется специальным оборудованием.
Для точности снимаемых показателей измеритель калибруют непосредственно перед установкой, учитывая свойства измеряемой жидкости. Емкостные измерители используют не только для контроля уровня воды, но и других жидких и сыпучих материалов.
При всех преимуществах емкостного датчика, стоит учитывать зависимость показателей от температуры, поэтому для точного измерения уровня воды с изменяемой температурой необходимо дополнительно устанавливать датчик температуры для корректировки получаемых значений.
Оптический электронный датчик уровня воды.
Второй востребованный вариант электронного измерителя уровня воды – оптический. Это устройство используется в качестве альтернативы поплавковым измерителям при высокой вероятности вибрации воды (что в механических системах приводит к искажению показателей). Оптические датчики используют для отслеживания предельных уровней воды. Принцип работы основан на изменении отражательной способности оптической системы при достижении водой определенного уровня.
В качестве преимуществ подобных датчиков можно отметить отсутствие подвижных частей, и независимость от внешних факторов. Оптические уровнемеры используют на транспорте для контроля уровня охлаждающей жидкости, в бытовой технике (кофемашины). Часто устанавливаются для измерения предельного уровня воды в цистернах, которые перевозятся на автомобильном или железнодорожном транспорте (устойчивость к вибрациям).
В целом, электронные измерители лишены основных недостатков механических аналогов, и позволяют проводить измерения с высокой точностью. Единственно ограничение – более высокая цена и необходимость профессиональной установки и настройки.
В начало
ГЕРКОНОВЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ
Один из самых популярных типов датчика, представляющий собой усовершенствованный вариант поплавковых устройств с механическим переключателем. Герконовые уровнемеры отличаются низкой стоимостью, простой и надежной конструкцией, а также возможность отслеживать изменение уровня воды в широком диапазоне.
Существует несколько разновидностей герконовых датчиков. В простейшем варианте механический переключатель поплавкового датчика меняют на геркон, что несколько повышает надежность устройства (так устроены герконовые уровнемеры боковой установки). Но чаще используется схема с несколькими герконами и поплавком с магнитами.
В качестве примера можно рассмотреть одну из самых популярных конструкций. Датчик изготавливается в виде трубки, по которой свободно перемещается поплавок. Внутри трубки устанавливаются герконы, количество которых может варьироваться в зависимости от требований к дискретности измерения.
То есть чем больше уровней воды нужно отслеживать, тем большее количество герконов нужно установить.
При изменении уровня воды поплавок поднимается или опускается, вызывая встроенным магнитом срабатывание геркона, который подключен в управляющую цепь. В простейшем варианте используются один геркон, для сигнализации предельного уровня воды.
Корпус герконовых датчиков может изготавливаться из различных материалов, в бюджетном варианте используется пластик, более дорогие и прочные модели изготавливают из нержавеющих сплавов. Выбор материала в основном зависит от того, где будет устанавливаться датчик (требования к механической прочности и надежности).
Герконовые датчики – одни из самых распространенных, и часто используются в бытовых системах автономного водоснабжения. Простая конструкция позволяет изготовить датчик самостоятельно, при этом его надежность и точность измерения будет на достаточно высоком уровне. Герконовые измерители уровня можно использовать для различных жидкостей.
В частности эти устройства широко применяются для контроля уровня топлива на транспортных средствах, используются в химической и нефтегазовой промышленности.
Если оценивать вышеперечисленные варианты датчиков уровня воды исходя из критериев надежности и точности измерений, то на первом месте будут электронные уровнемеры.
Но стоит учитывать, что их технические характеристики часто превышают требования, предъявляемые к бытовым системам водоснабжения. Поэтому поплавковые и герконовые датчики – это оптимальный вариант, с доступной ценой и простой установкой.
В начало
© 2012-2019 г. Все права защищены.
Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
eltechbook.ru
Выключатель поплавковый уровня воды в резервуарах
Как в промышленности, так и в быту существуют различные виды резервуаров, заполняемых различными видами жидкостей или сыпучих материалов. Контролировать процесс наполнения или расхода разнообразных веществ без применения автоматики порой бывает очень сложно и требует затраты большого промежутка времени. Поэтому для контроля и регулирования уровня любого наполнителя, стали использовать специальный прибор, называемый датчиком уровня жидкости. Принцип действия таких устройств очень разнообразен.
Общие характеристики датчиков
Цели использования датчиков уровня весьма разнообразны:
- Для установления количества жидкости в ёмкости и передачи определённого сигнала, в случае превышения максимально допустимой нормы в резервуаре, на контакты управляющего реле.
- Для включения звуковой или световой сигнализации на пульте управления в главном корпусе.
- Для отображения показателей уровня жидкости на монитор центрального управления, с указанием конкретных резервуаров, если есть несколько ёмкостей.
- Если существует дополнительное насосное оборудование, датчики осуществляют автоматический контроль, за установленным уровнем жидкости.
Существует два основных метода определения уровня воды в резервуаре:
- Контактный. При использовании этого метода устройство контроля располагается непосредственно в ёмкости на определённой высоте. Срабатывание датчика происходит в момент, когда уровень жидкости достигает установленного значения. По такому методу работают гидростатические и поплавковые модели оборудования.
- Бесконтактный. Применение этого метода, чаще всего, осуществляется при работе в устройствах с более вязкими фракциями, а также с токсичными веществами. Используется бесконтактный метод в ультразвуковых, ёмкостных, оптических, магнитных моделях оборудования.
Контактный. При использовании этого метода устройство контроля располагается непосредственно в ёмкости на определённой высоте. Срабатывание датчика происходит в момент, когда уровень жидкости достигает установленного значения. По такому методу работают гидростатические и поплавковые модели оборудования.По принципу работы датчики разделяют на виды:
- Поплавковый датчик уровня жидкости. Благодаря простому конструктивному решению, датчики такого вида получили наиболее широкое распространение в устройствах контроля уровня жидкости.
- Радарные датчики уровня материала. В своей работе используют принцип приёма и отражения частотных волн. Сигнал от передатчика отражается от материала, находящегося в резервуаре, и фиксируется приёмным устройством. Затем, специальный аппаратный блок сравнивает такие сигналы в определённый промежуток времени. Именно изменение показателей этого сигнала и позволяет оценить уровень вещества в используемой ёмкости.
- Ёмкостные датчики используют принцип работы переменного конденсатора, который заключается в изменении ёмкости в зависимости от количества вещества, находящегося в резервуаре. Этот вид датчиков наиболее эффективен при работе с сыпучими веществами.
- Ультразвуковые датчики работают по тому же принципу, как и радарные, только происходит передача и приём ультразвуковых волн.
- Гидростатические датчики используют в работе принцип измерения давления столба вещества. В зависимости от показателя величины давления и определяется количество воды в резервуаре.
При выборе устройства необходимо обратить внимание на многие факторы:
- Какая жидкость планируется содержаться в баке. При этом желательно знать её характеристики, плотность. Важно знать влияние на здоровье человека содержащегося в резервуаре вещества .
- Обязательно нужно выяснить характеристику материала, из которого планируется изготовить ёмкость. От этого показателя будет зависеть выбор измерителя количества вещества.
- Вид сигнала для получения информации о количестве жидкости в баке.
- Предел величины измерения. Этот показатель учитывается при определении необходимого размера ёмкости.
- Обязательно должны рассматриваться необходимость соблюдения санитарных норм.
- Максимальная и минимальная температура применения датчика. Необходимость учёта этого фактора обусловлена зависимостью работы устройства при различных температурных параметрах.
- И конечно же, одним из главных параметров служит точность измерения уровня жидкости.
Устройство и применение поплавкового датчика уровня воды
Поплавковые датчики уровня жидкости считаются самыми надёжными и дешёвыми устройствами для определения количества вещества в ёмкости. Благодаря простоте конструктивного решения, датчики поплавкового типа нашли широкое применение почти во всех областях промышленности. Незаменимыми помощниками они остаются и в бытовых условиях применения.
По расположению в резервуаре поплавковые выключатели можно разделить на вертикальные и горизонтальные.
Применение поплавковых датчиков с вертикальным расположением штока встречается намного чаще, нежели горизонтальных указателей. Внутри вертикального штока расположены герконы. Поплавок всегда располагается на поверхности жидкости, внутри его находится магнитный шарик. Приближаясь к геркону, поле магнита приводит к срабатыванию контактов, что и служит сигналом о наполнении ёмкости. Этот сигнал и приводит к срабатыванию контактов реле на насосе.
Если установка вертикального штока в резервуаре затруднена, то датчик крепят на стенке в горизонтальном положении.
Поплавковый выключатель для электрических насосов
Такое устройство призвано автоматизировать работу электрических насосов в различных системах водоснабжения и водоотведения. Принцип работы выключателя очень прост — включать или выключать электрический насос при достижении необходимого уровня жидкости.
Выключатели бывают с двумя контактами или с тремя контактами. Двух контактный выключатель просто соединяет электрическую цепь, когда он находится в положении «выключен» или разъединяет её при положении – «включён».
Выключатели с тремя проводами являются универсальным устройством, где имеется один общий контакт, а переключение осуществляется между двумя другими. В одном положении электрическая цепь управления насосом соединяется одним проводом, а в другом – вторым. Поэтому такие выключатели могут срабатывать как при наполнении ёмкости, так и при её полном опустошении.
Пластиковый корпус выключателя может иметь различную форму (прямоугольную, круглую, овальную) и является водонепроницаемым и герметичным. Наличие воздуха внутри корпуса позволяет выключателю постоянно находиться в плавучем состоянии. Металлический шарик, который находится внутри корпуса, перекатываясь, коммутирует электрическую цепь реле насоса. Для качественного создания контакта при замыкании, в корпусе выключателя есть магниты. Благодаря им, шарик надёжно фиксируется в крайних положениях. Сила магнита рассчитана на прочное удержание шарика при уклоне до 70°.
Поплавковый клапан для водяных резервуаров
Поплавковый клапан обеспечивает контроль уровня воды в любом открытом баке.
Работа его осуществляется без участия человека. Поэтому система, в которой используется такой клапан, является полностью автоматической.
Состоит поплавковый клапан из:
- Поплавка.
- Подвижной рычажной системы.
- Пропускного узла, в который входят входные и выходные патрубки.
Устанавливается клапан внутри определённой ёмкости, предназначенной для хранения и, при необходимости, для автономного снабжения водой, если отсутствует центральное водоснабжение.
Принцип работы клапана очень прост. Если уровень воды снизился, то поплавок опускается, открывая клапан и доступ к подаче воды. При полном заполнении — поплавок поднимается, закрывая клапан.
Как видно из статьи, во многих случаях устройство и обслуживание систем контроля, за уровнем жидкости в резервуаре, не представляет никаких сложностей. Поэтому настроить её несложно своими руками. А также имея хоть небольшие знания электрики, несложно подключить насос самостоятельно.
remontoni.guru
разновидности, принцип работы, достоинства и недостатки
И на производстве, и в быту используются разнообразные резервуары для жидкости. Для контроля их уровня наполнения используются разные по типу датчики, из которых самые простые и распространенные — это поплавковые датчики уровня жидкости. Как они устроены, какие бывают их разновидности и где их возможно использовать? В чем их преимущество перед датчиками других типов?
Конструкция и принцип действия
Конструктивно датчик уровня поплавкового типа состоит из трех элементов:
- поплавка;
- системы передачи информации;
- рабочего органа или индикатора.
Поплавок представляет собой герметичный пластиковый резервуар, заполненный воздухом. Его плотность намного ниже, чем плотность воды или другой жидкости. Поэтому он всегда остается на поверхности жидкой среды и является первичным элементом, определяющим ее уровень.
В роли системы передачи информации может выступать как механическая, так и электрическая или магнитная система. Она передает данные о степени наполнения резервуара в блок управления или управляет механической системой его наполнения.
Большинство поплавковых датчиков уровня жидкости передают информацию тем или иным образом на индикатор или в блок управления. Первые и самые простейшие датчики через механическую систему тяг и рычагов непосредственно открывали или закрывали поступление жидкости в резервуар.
Механическая разновидность
Исторически сложилось так, что такая разновидность появилась самой первой. Ее конструкция максимально простая:
- поплавок находится на поверхности жидкости;
- механическое соединение поплавка с клапаном или индикатором;
- индикатор или капан.
При изменении уровня жидкости поплавок поднимается или опускается, механическое соединение перемещает указатель индикатора вне резервуара или воздействует на клапан, открывая или закрывая поступление жидкости. В быту такой датчик можно встретить в обычном сливном бачке унитаза. При нажатии кнопки слива уровень в бачке падает, поплавок опускается, а рычаг открывает игольчатый клапан. Вода поступает в бачок до тех пор, пока поплавок не поднимется и не закроет посредством рычага игольчатый клапан. Подобные устройства могут применяться и в других резервуарах, где напор при подаче жидкости сравнительно небольшой.
Электрический тип
Такой тип является наиболее точным и применяется в тех случаях, когда необходимо с максимальной точностью измерить уровень жидкости. Принцип работы заключается в следующем: поплавок перемещается вверх или вниз в специальной шахте по мере увеличения или уменьшения уровня жидкости, перемещение поплавка вызывает изменение положения специального токопроводящего ползунка по обмоткам реостата, на индикатор выводится «отредактированное» сопротивление в реостате.
Такой тип имеет свои достоинства и недостатки, которые и определяют сферу его применения. Чаще всего электрический тип встречается в поплавковых системах измерения уровня топлива в автомобильных баках. Изменение сопротивления в реостате передается на стрелочный индикатор на приборной панели.
Особенности магнитной конструкции
Отличительная черта магнитных поплавковых датчиков — это наличие герконовых контактов и постоянного магнита, встроенного в поплавок. При его перемещении магнитное поле замыкает или размыкает контакты в герметичной оболочке, которые передают сигнал на индикатор или в блок управления.
Существуют различные модификации этого типа датчиков, рассчитанных на разную среду и точность показаний (шаг размещения герконов). Чаще всего герконовые датчики поплавкового типа применяются в промышленных резервуарах, где требуется надежность и долговечность работы измерительной системы.
Обзор достоинств и недостатков
Преимущества механического подвида поплавкового датчика заключаются в простоте его конструкции и энергонезависимости при функционировании. Передача информации на индикатор или воздействие на открывающий и закрывающий клапан производится за счет силы Архимеда, действующей на поплавок при увеличении или уменьшении уровня воды в резервуаре. Недостатки такие: малая точность показаний и сравнительно малый срок службы из-за воздействия среды на механическую часть.
Электрический тип отличается большей точностью показаний, но и его срок службы имеет ограничение: при движении ползунка по обмоткам реостата происходит износ контакта. Через определенное время плотность прижатия контактной пары становится недостаточной, и показания измерительного элемента становятся неправильными.
Основное достоинство магнитных поплавковых датчиков — это их надежность и долговечность. Их используют для измерения уровня агрессивных жидкостей. Недостаток только один — дискретность показаний: датчик срабатывает через определенный промежуток увеличения или уменьшения уровня воды.
220v.guru
Реле уровня в системах автоматики
При автоматизации различных процессов довольно часто возникает задача управления уровнем жидкости в резервуаре. Как правило, необходимо поддерживать уровень в заданных пределах, управляя включением/выключением насоса или открытием/закрытием клапана подачи или слива. Во всех этих случаях возникает необходимость регистрировать достижение жидкостью заданного уровня. Для этой задачи как нельзя лучше подходит поплавковый датчик уровня.
Поплавковый выключатель (или «реле уровня»)
Поплавковый датчик часто называют «реле уровня». Действительно, принцип действия поплавкового выключателя очень похож на принцип действия электромагнитного реле.
Реле уровня, как и обычное реле, имеет нормально-открытый (НО) и нормально-закрытый(НЗ) контакты, которые меняют свои состояния на противоположные при срабатывании устройства. Однако, в отличие от электромагнитного реле, срабатывание поплавкового датчика происходит при его «всплывании» (при достижении жидкостью уровня, на котором расположен поплавок).
Основные параметры поплавковых датчиков
При выборе поплавкового датчика для конкретного применения, необходимо ориентироваться на следующие основные параметры:
1. Метод установки датчика
Датчик может устанавливаться на вертикальную (а) или горизонтальную (б) поверхность.
При проектировании места установки необходимо также учитывать длину погружаемой части: она должна быть достаточной для регистрации требуемого уровня жидкости.
2. Для работы в каких средах предназначен датчик
Необходимо также учитывать материал, из которого изготовлен датчик. Он должен быть совместим с рабочей средой. Для работы в бытовых системах в водной среде подойдёт любой датчик, в том числе и пластмассовый. Для агрессивных по химическому составу сред и работы при высоких температурах применяют корозионно- и термо-устойчивые датчики.
3. Длина погружной части
Длинна погружной части определяет, какой максимальный уровень может быть измерен. Этот параметр должен рассматриваться относительно места предполагаемой установки.
4. Максимально коммутируемый ток
Необходимо учитывать, что при использовании поплавкового датчика для включения/выключения силового оборудования (например насоса), через контакты датчика проходит весь питающий ток. Превышение максимально-допустимого уровня коммутируемого тока приведёт к перегреву и выходу из строя электрической части датчика. Поэтому при выборе реле уровня, необходимо выяснить номинальный ток коммутируемого оборудования.
5. Количество регистрируемых уровней
Один датчик может регистрировать сразу несколько уровней. По сути, это несколько датчиков в одном конструктивном исполнении.
Поплавковый датчик — выключатель насоса
Классическим применением реле уровня — является управление включением и выключением насосов. На следующем рисунке показаны два способа включения датчика уровня в цепь насоса: для работы на наполнение резервуара и на откачку.
Как уже было сказано, реле уровня имеет НО и НЗ — контакт. На рисунке коричневый и синий провод образуют нормально-открытый контакт, а чёрный и синий — нормально-закрытый.
В первом случае (режим откачки воды) насос запитан через НО-контакт (не замкнут в нижнем положении датчика). Когда уровень жидкости достигнет заданной отметки (датчик всплывёт), его НО-контакт замкнётся, включит насос в работу, и начнётся откачка жидкости. Насос будет работать до тех пор, пока датчик снова не опустится
В случае работы насосы на заполнение — ситуация обратная. Насос запитан через НЗ-контакт датчика. Это означает, что когда датчик находится в нижнем положении, этот контакт замкнут и насос работает, происходит заполнение резервуара жидкостью. Как только датчик всплывёт, его НЗ-контакт разомкнётся и отключит насос.
Регистрация уровня воды в закрытом резервуаре (сигнализатор уровня)
Поплавковые датчики часто используют для сигнализации уровня жидкости в закрытом резервуаре. Контакты датчиков коммутируют сигнальные лампы на шкафу управления. Для этих целей также может быть использован специализированный прибор — сигнализатор уровня. В этом случае сигналы от датчиков заводят на входы прибора. На рисунке приведён пример регистрации уровня воды с помощью сигнализатора уровней САУ-М6 компании «ОВЕН».
lazysmart.ru
