Датчик уровня жидкости: устройство, принцип действия, разновидности

Содержание

Разновидности датчиков уровня воды

В промышленных и бытовых условиях есть необходимость контролировать уровень жидкости в емкостях. Для этого используют специальные измерительные устройства — датчики уровня жидкости. Они могут быть контактными и бесконтактными. Оба варианта располагаются на заданной высоте емкости и, если вода поднимается выше установленной точки, срабатывает датчик, сигнализируя об этом пользователю. Бывает несколько типов приборов, которые отличаются функциональностью и принципом работы. В статье пойдет речь о разновидностях датчиков, контролирующих уровень воды. Также будет затронута тема, как сделать датчик уровня жидкости своими руками.

Как заменить неисправный датчик уровня воды

Поскольку ремонт прессостата стиральной машины возможен в очень редких случаях, данный элемент лучше сразу заменить, приобретя датчик нужного типа. При покупке датчика необходимо точно сообщить продавцу марку и модель своей стиральной машины, чтобы не купить датчик другого типа. Еще лучше будет приобрести реле с маркировкой, которая соответствует номеру, указанному на корпусе вашего датчика.

Одна из моделей датчика уровня воды

Установка нового датчика давления выполняется в следующем порядке:

трубка, которая была снята со старого датчика, надевается на то же самое место на новом датчике;
производится подсоединение электрических проводов к датчику;
прессостат стиральной машины крепится болтами на старое место;
верхняя крышка стиралки устанавливается на свое место и фиксируется болтами;
машинка подключается к электросети;
в машинку загружается белье;
выставляется необходимый режим стирки, после чего машинка включается в работу. В процессе первой стирки после проведенного ремонта рекомендуется контролировать работу прессостата. Если никаких замечаний по его работе нет, то ремонт считается проведенным удачно.

Разновидности устройства

Бывают обычные поплавковые или буйковые уровнемеры, магнитные, байпасные и двойные. В первом случае импульсы генерируются в результате физического качания датчика. Магнитные модели предусматривают связь поплавка с магнитом. В процессе эксплуатации эти два элемента находятся во взаимодействии и любое отклонение от него провоцирует изменение в регистрируемых контроллером параметрах. Для визуального наблюдения предназначен уровнемер поплавковый байпасный, который находится в трубке с делениями. Пользователь сам может осматривать положение поплавка, фиксируя его относительно шкалы. Что касается двойных моделей, то они как раз и предназначены для регистрации параметров в двух средах одновременно. В данной системе предусматривается использование связанных между собой датчиков, между которыми может организовываться импульсная сеть.

Принцип работы

В процессе эксплуатации поплавок выступает в качестве датчика. Его измеряемый уровень по мере движения корректируется в зависимости от наполнения или опустошения жидкости. Генерируется дискретный сигнал, благодаря которому микроконтроллер может устанавливать конкретные показатели объема жидкости. Но и это не все задачи, которые выполняет поплавковый уровнемер. Принцип действия, основанный на физическом перемещении в жидкостной среде, вполне позволяет датчику определять и степень смешивания двух сред. Это более сложная задача, для выполнения которой используются поплавки с чувствительными материалами на поверхности. Устройство непосредственно контактирует со средой, фиксируя в том числе и химические показатели

Важно отметить, что такие приборы редко используются в простой воде. Обычно это агрессивные, пищевые или химические среды, для эксплуатации в которых также предусматриваются и специальные защитные напыления на рабочих поверхностях

Описание и назначение

Ультразвуковой уровнемер жидкости — прибор для бесконтактного автоматического дистанционного измерения уровня жидких сред. Основные элементы конструкции сенсора: ультразвуковой излучатель и приемник отраженной звуковой волны.

Излучатель

В измерителях уровня используются пьезоэлектрический эффект – изменение линейных размеров диэлектрика в зависимости от частоты переменного электрического поля, в которое помещен. В излучателе пьезоэлемент передает колебания мембране, которая при частоте более 20000 герц начинает излучать ультразвук.

Достоинства:

простота конструкции;
получение ультразвуковых колебаний значительного диапазона;
компактность.

Недостатки:

низкая мощность излучения.

Приемник

Пьезоэлектрический эффект обратим: попадающие на мембрану отраженные акустические колебания вызывают образование в пьезоэлементе электрического тока. На этом принципе работают приемники ультразвукового излучения в уровнемерах: при получении отраженного сигнала в цепи прибора образуется электрический ток.

Применение пьезоэлектрической схемы позволило создать измеритель уровня жидкости, в которых излучатель и приемник — единый элемент. Это упрощает и удешевляет конструкцию прибора, его монтаж и обслуживание.

Типы ультразвуковых датчиков уровня жидкости, работающих на принципе эхолокации:

Сигнализаторы контрольных точек уровня

Прибор настраивается на два значения: минимальный уровень жидкости и максимальный. Если время прохождения отраженного сигнала соответствует минимальному заданному уровню жидкости, электронный блок формирует сигнал в соответствии с заданной программой. Это может быть включение сигнальной лампочки и звуковой сигнализации, команда насосам на отключение и т.п. Тот же алгоритм используется при достижении максимального уровня жидкости.

Датчики непрерывного мониторинга уровня

Измерители данного типа постоянно измеряют расстояния до уровня жидкости. Преобразует полученные данные в аналоговый сигнал и транслирует его в соответствии с заданной программой на собственный дисплей, центральный пульт управления и т.п. Могут быть запрограммированы события при предельных значениях уровня жидкости, как в сигнализаторах.

Ультразвуковые бесконтактные сенсоры применяются на производствах, в которых получение, хранение и перевозка жидкостей, в том числе агрессивных – часть технологического процесса:

химическая, газовая и нефтеперерабатывающая промышленность;
водоснабжение и очистка воды;
сельское хозяйство;
металлургическая промышленность;
пищевая промышленность.

Назначение устройств:

предотвращение переполнения и опустошения емкостей с жидкостью и возникновения связанных с этим аварийных ситуаций;
включение в цепочку телеметрического управления системами и агрегатами в качестве измерительных элементов;
мониторинг изменений физических и химических свойств жидких веществ в емкостях.

Функциональные характеристики основных типов

Поплавковый датчик – надежная и эргономичная конструкция устройства, которая комплектуется электрическим реле уровня. Работает датчик по такому принципу: когда уровень воды в баке достиг определенной отметки, жидкость активизирует поплавок. Изменяя положение, поплавок затрагивает реле и способствует замыканию рабочего контакта.

Поплавковые устройства представлены магнитострикционными и дискретными типами. Первый тип отличается дешевизной и простотой эксплуатации, второй – дороговизной, сложностью монтажа и долговечностью, гарантирующей точный контроль уровня воды в баке. Единственный недостаток приборов поплавкового типа – постоянное нахождение в жидкой среде.

Гидростатический датчик – чувствительный прибор для измерения давления воды в различных емкостях. Основные его преимущества – долговечность, практичность, эргономичность и доступная стоимость.

Гидростатические измерители постоянно контактируют с жидкой средой, поэтому их практически невозможно эксплуатировать в агрессивных условиях.

Дискретный датчик представлен специальными пластинами, которые определяют степень наполнения емкостей водой. Конструктивно подобные приборы лишены подвижных элементов и механизмов, что обеспечивает их долговечность, надежность и доступность использования. К недостаткам устройств можно отнести обязательный контакт с жидкой средой и восприимчивость к изменению температуры жидкости.
Радарный датчик контролирует уровень жидкости за счет сдвига частот, разницы между излучающим и отражающим сигналом. Подобные устройства работают по принципу излучателя и улавливателя электромагнитных волн, благодаря чему они обеспечивают более точный замер.

Приборы радарного типа обладают следующими преимуществами:

имеют простую и надежную конструкцию;
не требуют контакта с жидкой средой;
отличаются устойчивостью к агрессивной среде;
гарантируют высокий результат.

Ультразвуковой датчик конструктивно и функционально схож с предыдущим типом устройств, контроль осуществляется при помощи ультразвукового излучения, которое создается специальным генератором. Он обладает теми же преимуществами, что и радарный аналог, единственное отличие заключается в меньшей точности готового результата.

Электродные датчики

Датчики такого типа позволяют осуществлять контроль одного или нескольких уровней в емкости. Вот только есть одна особенность – вещество, уровень которого измеряется, должно проводить ток. Следовательно, измерять уровень дистиллированной воды не получится этими приборами. Такие приборы используются, например, в водонапорных башнях.

При опускании уровня воды ниже минимально допустимого значения нижний и средний электроды оказываются разомкнуты – подается сигнал на включение насосной станции. При заполнении башни замыкается средний и верхний электроды, насосы отключаются. Конструкция проста и надежна, но для работы нужно использовать провода. А если они оборвутся и случится это лютой зимой? Восстанавливать работоспособность будет проблематично.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА

Сфера применения распространяется на воду и водные растворы, нефтепродукты и смазочные материалы, пищевые напитки и стоки. При достаточной защищенности корпуса или бесконтактном замере такие датчики отслеживают уровень щелочей, кислот и вязких сред, включая агрессивные. Один и тот же тип датчика при этом может использоваться для разных целей.

В частности, при работе с водой и любыми невязкими жидкостями отличные результаты обеспечивают ультразвуковые, поплавковые, вибрационные, оптические, емкостные и гидростатические сигнализаторы и уровнемеры.

При работе с растворами кислот предпочтение отдается емкостным, вибрационным и герконовым датчикам. Для контроля пенных или липких сред лучше всего подходят емкостные радиочастотные приборы. При высокой вязкости рабочей среды помимо них стоит использовать вибрационные или ультразвуковые бесконтактные разновидности.

При подборе конкретного прибора последовательно учитывается:

состав и физико-химические параметры рабочей жидкости;
объем, форма и материал стенок резервуаров (некоторые датчики требуют врезки в стенки, что не всегда допустимо);
потребность в постоянном мониторинге или допустимость использования сигналов о достижении предельных значений;
коммутационные и интеграционные возможности приборов, требования к монтажу и обслуживанию.

При выборе датчиков для бытовых целей предпочтение отдается энергонезависимым, неприхотливым, надежным и долговечным устройствам. Большинство частных задач (отслеживание уровня воды насоса, колодца, бассейна) решает поплавковый кабельный датчик.

При необходимости постоянного контроля уровня воды в скважине устанавливаются гидростатические уровнемеры или сигнализаторы. Остальные разновидности использовать для этих целей нецелесообразно.

* * *

Разновидности устройства

Виды электродных датчиков уровня

Электродный датчик уровня может быть исполнен по-разному. В зависимости от приложения, имеется от одного до пяти электродов. Можно выделить такие типы:

Одностержневые приборы Такие приборы используются в тех приложениях, где стенки емкости, бака или цистерны являются проводящими. В таком случае, эта стенка используется в качестве контрольного электрода. Приборы такого типа способны контролировать только одно значение уровня. Они подойдут там, где требуется отслеживать или регулировать постоянный уровень продукта.
Многостержневые приборы В случае необходимости наблюдения за несколькими контрольными точками на помощь приходят устройства с несколькими электродами. Некоторые модели (двухканальные) используются для работы с несколькими сосудами одновременно. На них можно построить более сложную систему сигнализации и контроля. В случае непроводящих стен резервуаров, устройства снабжаются дополнительным контрольным электродом.

Тросовые и ультразвуковые варианты

Скважинный уровнемер может быть представлен разными вариантами. Чаще всего используют тросовые приборы. На рынке можно встретить несколько видов таких датчиков:

Лотовый. Конструкция напоминает лебедку, но на конце троса размещена лот-хлопушка. При соприкосновении детали с зеркалом воды подается характерный звук. Именно это является сигналом для снятия показаний. Строение лотовых приборов простое, при этом нет необходимости в использовании сети питания. Но сделать точные измерения могут помешать посторонние шумы, особенно если большая глубина скважины. Оптимальная глубина источника для измерения лотовым агрегатом должна составлять до 100 м.
Электроконтактный. Ролик устройства оборудован специальными зацепами для фиксации в верхней части колонны. Он используется для защиты троса от возможных повреждений. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии, контакт соприкасается с трубой с помощью шнура и зажима. Труба при этом – проводник. Трос не должен контактировать с краем обсадной колонны. Для работы агрегат держат за ручку и включают рычаг тормоза. Затем электрод с утяжелителем опускается в скважину. Когда прибор соприкасается с водой, то раздается характерный звук, а на катушке загорается лампочка. За разметкой на тросе можно снять показания.
Электроконтактный с термометром. Такое устройство устанавливает не только глубину скважины, но и температуру воды. В барабане находится дисплей, где указана температура.

В продаже можно найти комбинированные приборы. С их помощью определяют глубину гидротехнических скважин с трубами из полипропилена. Трос при этом имеет двойную жилу, хоть и относится к электроконтактным устройствам.

Одним из наиболее популярных является тросовый уровнемер

Наиболее дорогим измерителем является ультразвуковой прибор. Для получения данных агрегат подключается к компьютеру или специальному аналогу, который прилаживается к устройству. Использовать ультразвуковой уровнемер разрешено только после специального обучения. Кроме основной функции, прибор может находить повреждения трубы и определять их сложность.

Такие приборы не нуждаются в погружении в жидкость. Датчик устанавливают на устье скважины, и он посылает сигналы вниз, а затем данные отображаются на мониторе. Можно найти и агрегаты, которые обладают только функцией определения расстояния до воды.

Ультразвуковые датчики

Как и другая ультразвуковая измерительная аппаратура, датчики уровня этого типа работают на основе оценки акустических колебаний. В качестве источника излучения выступает специальный приемник. Его устанавливают в емкости, после чего запускают процесс фонового распространения ультразвукового поля. В моменты фиксации отклонений в параметрах звуковых волн электроника обращается к выходному реле, замыкая или размыкая цепь.

Погрешность ультразвуковых сигнализаторов уровня в среднем составляет 2 мм, однако этот показатель может быть улучшен в процессе поиска наиболее благоприятного места расположения. Как показывает практика, ультразвуковые модели сигнализаторов весьма требовательны к условиям работы в помещениях. Но в остальном они демонстрируют стабильность эксплуатационных качеств.

Какой выбрать?

При выборе конкретной модели датчика уровня следует обратить внимание на следующие характеристики:

Тип переключателя – различают твердотельные и электромеханические. Первый тип не имеет подвижных элементов и не подвержен изнашиванию. Второй, наоборот, оснащается подвижными контактами, чувствительными элементами и т.д.
Логика работы – различают датчики уровня с нормально разомкнутыми и нормально замкнутыми контактами. Тот или иной тип выбирается в зависимости от схемы включения и поставленных задач контроля уровня.
Количество полюсов и позиций – встречаются как однополюсные и двухполюсные датчики уровня, так и однопозиционные или двухпозиционные.

Рис. 8. Однополюсные, двухполюсные, однопозиционные, двухпозиционные

Диапазон измерений – определяет допустимые пределы уровня, которые может зафиксировать датчик.

Датчик уровня воды своими руками

Простота устройства дает возможность изготовить его самостоятельно. Для этого нужен поплавок, рычаг и клапан. Вся конструкция размещается в верхней части бака. Поплавок с рычагом соединяется со штоком, перемещающим поршень.

При достижении водой верхнего предельного уровня поплавок перемещает рычаг, который воздействует на поршень и закрывает подачу через нижнюю трубу.

По мере расхода воды поплавок опускается, после чего поршень снова открывает отверстие, через которое можно опять наполнять резервуар.

При правильном выборе и изготовлении датчик уровня воды, своими руками собранный, надежно работает в домашнем хозяйстве.

Особенности уровнемеров

По функциональности устройства делятся на два типа: сигнализаторы, позволяющие отслеживать определенную точку заполнения (макс. или мин.) и уровнемеры, предназначенные для беспрерывного мониторинга. Сфера применения приборов определяется принципом их действия (в основе может быть акустика, оптика, гидростатика, электропроводность). Также они бывают контактные или бесконтактные.

Выбирая современные уровнемеры, учитывают цели, для которых будут проводиться измерения

Также принимают во внимание вид измеряемой жидкости – ее плотность, категорию опасности и прочие характеристики. Принцип действия уровнемера подбирается с учетом материала емкости

Приборы могут работать с аналоговым сигналом, в качестве реле или как радар.

При подборе обязательно учитывают санитарные нормы, устойчивость к механическим воздействиям, вибрациям, химикатам, возможность эксплуатации во взрывоопасной среде (в зависимости от особенностей проходящих техпроцессов).

Поплавковые приборы

Это самые простые устройства, которые можно встретить буквально везде. Из таких приборов можно сделать указатель уровня охлаждающей жидкости для автомобиля. Аналогичные устанавливаются и в топливных баках. Кстати, даже в простых унитазах используется поплавковый датчик, только он регулирует работу механического привода, закрывающего подачу воды при достижении максимальной отметки.

Что касается простейших датчиков уровня электронного типа, то они состоят из магнита, установленного на рычаге поплавка, и пары герконов. Принцип работы у прибора такой:

При опустошении емкости до минимума магнит становится напротив соответствующего геркона. Контакты замыкаются и включается электромагнитное реле. Именно с его помощью можно производить коммутацию силовой части насоса.
При достижении максимальной точки происходит срабатывание второго геркона, который подает сигнал на размыкание силовой цепи. Следовательно, прекращается подача воды или иной жидкости.

А вот если использовать не герконы, а проволочный переменный резистор, можно его подключить к вольтметру. И тогда у вас получится контролировать уровень в емкости.

Ультразвуковой уровнемер[ | ]

Ультразвуковые уровнемеры используются для непрерывного измерения уровня жидкостей и сыпучих веществ практически во всех отраслях промышленности.

Принцип измерения

Ультразвуковой уровнемер в эксплуатации на лотке Паршаля Короткие ультразвуковые импульсы в диапазоне от 18 до 70 кГц излучаются сенсором в направлении измеряемой среды, отражаются от её поверхности и снова улавливаются сенсором. Импульсы распространяются со скоростью звука, при этом время между моментом излучения и приёма сигнала зависит от уровня заполнения резервуара. Новейшая микропроцессорная технология и зарекомендовавшее себя программное обеспечение гарантируют надёжное обнаружение эхо-сигнала уровня даже при наличии ложных эхо-сигналов, отражённых от внутренних конструкций, и высокоточное вычисление дистанции до поверхности измеряемой среды. Чтобы компенсировать влияние времени прохождения акустического сигнала, встроенный температурный датчик определяет температуру в резервуаре.

Благодаря простому вводу габаритных размеров ёмкости и измеренной дистанции рассчитывается сигнал, пропорциональный уровню. Таким образом, отсутствует необходимость в заполнении ёмкости для выполнения точной настройки.

Метод непрерывного ультразвукового измерения уровня доказал свою эффективность. Ультразвуковые уровнемеры подходят для измерения дождевой и сточной воды, для жидкостей с низким или высоким уровнем загрязнения, с содержанием твёрдых частиц или шлама. Само собой разумеется, что при работе с сыпучими веществами к измерительному прибору предъявляются другие требования, чем при работе с жидкостями. Ведь поверхность измеряемого продукта при этом неровная и часто представляет собой насыпной конус. Многие вещества вызывают интенсивное образование пыли. Кроме того, многие резервуары для сыпучих веществ намного выше, чем ёмкости для жидкостей.

Принцип рефлекс-радарного измерения уровня

Что собой представляет датчик уровня

Мы разобрались, для чего нужен прессостат. Посмотрим теперь, как он выглядит, и где расположен. Прессостат, датчик уровня воды для стиральной машины, представляет собой небольшую пластиковую деталь округлой формы, к которой подведены электрические провода. К прибору также подключена трубка, которая связывает датчик с емкостью высокого давления. Данная емкость, для обеспечения создания высокого давления, располагается как можно ниже в баке. Она может иметь вид змеевика с воздушными карманами.

Внутри датчика находится тонкая мембрана из эластичного материала, которая способна изгибаться под действием давления воздуха. Мембрана находится рядом с переключателями, каждый из которых имеет различную настройку. Она имеет жесткую площадку с пластмассовым наконечником.

Где находится прессостат в стиральной машине? Многие наивно полагают, что реле уровня должно находиться непосредственно в баке машинки, работая по принципу поплавка. Но это далеко не так. Датчик посылает сигналы о давлении воздуха, а не воды, поэтому расположен снаружи бака, в верхней части корпуса, где исключен его контакт с водой. В некоторых моделях стиралок, имеющих пластиковые баки, датчик может располагаться под баком.

Расположение датчика в стиралке на ее боковой панели

Принцип работы реле контроля уровня жидкости

Система контроля уровня, с использованием данного типа приборов, состоит из самого реле и чувствительного элемента, погруженного в емкость. Рассмотрим случай, когда чувствительный элемент представляет собой зонд, погруженный в емкость (см. рис.). Между зондом и стенкой емкости находится пустое пространство, заполненное воздухом. Когда уровень электропроводящей жидкости достигнет зонда – контакт между стенкой ёмкости и зондом замыкается, что ведет к переключению реле. Такая система представляет собой кондуктометрический сигнализатор уровня.

В более сложных системах, где требуется контроль нескольких значений уровня, используются реле контроля уровня жидкости с большим количеством электродов. При этом, если стенки емкости сделаны из непроводящих материалов, у прибора может иметься свой контрольный электрод.

Также с некоторыми реле могут применяться дискретные датчики уровня, такие как, например, магнитные поплавковые, поплавковый кабельный, оптические, вибрационные (см. рис.).

Автоматизация с помощью датчиков уровня

У нас есть готовые решения по автоматизации и диспетчеризации водоканалов, а также по мониторингу и контролю КНС, за коллекторами предприятий и по контролю за сбросом не охлажденной воды от ТЭЦ. Системы автономные и имеют архив.

Мы предлагаем системы централизованного наблюдения и управления скважинами и работой насосных механизмов. Использование наших приборов и систем позволяет пользователю получать достоверные данные о дебете скважины, расходе, уровне, давлении и прочих параметров.

Мы поставляем защищенный КИП. В том числе датчики уровня жидкости со взрывозащитой и искробезопасные преобразователи и реле для самых разных отраслей промышленности. Например, наши приборы способны функционировать при температуре воздуха ниже – 35*С или на опасном нефте перерабатывающем участке производства.

Среди наших заказчиков почти все регионы России, например, города: Санкт‐Петербург, Москва, Новый Уренгой, Мурманск, Брянск, Нижний Новгород, Великий Новгород, Екатеринбург, Голицыно, Ханты‐Мансийск, Архангельск, Старый Оскол, Черкесск.

Каждый датчик уровня жидкости, представленный в нашем ассортименте, имеет надлежащую спецификацию и информацию о принципах действия и рекомендациях к применению, с которыми вы можете ознакомиться, прежде чем сделаете заказ. Это поможет вам определиться с выбором и познакомиться с возможностями каждого вида автоматики. Если вы затрудняетесь в выборе и хотите получить более широкую информацию по конкретным видам датчиков, преобразователей и реле уровня жидкости, наши квалифицированные специалисты предоставят вам необходимую консультацию.

«Полтраф СНГ» осуществляет поставки в Санкт-Петербурге, Москве, а также в другие регионы России и по странам СНГ.

Мониторинг уровня вод с использованием гидростатических датчиков уровня жидкости

Современную промышленность сложно представить без систем автоматизации и управления, значительную часть в которой занимают датчики, преобразователи и реле уровня жидкости. Они предназначены для установки в различных резервуарах для определения уровня жидких сред. Основное распространение этот вид датчиков получил в пищевой, химической и фармацевтической промышленности, а также при производстве промышленного и бытового оборудования (стиральных, посудомоечных машин, систем фильтрации и подачи воды и т. д.).

В зависимости от принципа действия датчики, преобразователи и реле уровня жидких сред классифицируют на два типа: контактные (поплавкового типа) и бесконтактные (электромагнитные, волоконно-оптические, емкостные, частотные, гидростатические и ультразвуковые).

Выбор датчиков уровня (уровнемеров)

В ассортименте продукции вы можете купить датчики, преобразователи и реле уровня воды для измерения как одного заданного уровня, так и для непрерывного отслеживания изменения уровня воды в резервуаре. Это дает возможность автоматизировать сложные технологические системы и значительно упрощать производственный процесс, или работу оборудования.

Точность проводимых измерений, а также надежность и стоимость автоматики, напрямую зависят от типа датчика, а также условий его эксплуатации. Так, например, емкостные измерители уровня жидкости применяются в особо сложных условиях, для чего они дополнительно оснащены системами защиты от короткого замыкания и переполюсовки при подключении питания.

Пьезоэлектрические датчики уровня жидкости допускают использование при измерении любых типов жидкостей, включая возможность образования пара или пены. Наиболее недорогими типами датчиков являются ультразвуковые или радарные датчики жидкости, которые также отличаются высокой надежностью и защищенным от внешнего воздействия корпусом. Однако точность измерений такого датчика может составлять около +/− 3 мм.

Для сравнения волоконно-оптические датчики уровня жидких сред, цена которых значительно выше, чем у емкостных, обеспечивают точность +/− 0,5 мм. Кроме того оптические датчики позволяют выполнять измерения как в чистой так и в мутной жидкости. Датчики, преобразователи и реле уровня жидкости могут также быть отечественного и импортного производства, что также определят их стоимость.

Принцип работы поплавкового уровнемера

Плавучесть — это направленная вверх сила или подъемная сила, выталкивающая вверх погруженный в жидкость предмет. На любой предмет, погруженный в жидкость действует подъемная сила, равная по величине весу вытесненной жидкости.

На рисунке выше проиллюстрированы взаимоотношения между вытеснением, подъемной силой и весом, а также показано, как у предмета, погруженного в жидкость происходит кажущаяся потеря веса, соответствующая по величине весу вытесненной им жидкости.

На рисунке изображены: предмет цилиндрической формы, подвешенный на весах; большой сосуд, заполненный жидкостью до уровня переточной трубы; пустой сосуд размером поменьше для сбора вылившейся из большого сосуда жидкости, при условии вытеснения жидкости из большого сосуда. Вес предмета показан на шкале весов.

При погружении предмета в жидкость часть жидкости выливается в пустой сосуд. Изменение показания веса на весах указывает на то, что вес предмета уменьшается. Величина этой кажущейся потери веса равна весу жидкости, вытесненной в пустой сосуд.

Если вес предмета больше веса вытесненной им жидкости, предмет будет находится в погруженном состоянии, но потеря его веса будет по-прежнему равняться весу вытесненной им жидкости. Если предмет (при полном погружении) весит меньше, чем объем вытесненной им жидкости, предмет поднимется на поверхность и будет держаться на поверхности жидкости. Дрейфующий предмет будет плавать именно на том уровне, на котором вес вытесненной им жидкости будет точно равняться весу самого предмета.

На рисунке выше проиллюстрировано явление плавучести на примере двух подвешенных предметов, спускающихся в резервуар с жидкостью. Предмет, находящийся слева, плавает: подъемная (выталкивающая) сила жидкости по величине больше веса предмета. Действие предмета, находящегося справа, подобно действию вытеснителя. По мере повышения уровня жидкости он будет погружаться в жидкость, поскольку выталкивающая сила жидкости по величине меньше веса предмета.

Сигналы перемещения поплавкового уровнемера в результате его подъема или снижения в соответствии с изменением уровня жидкости могут переводится в показания уровня с помощью ряда различных устройств, включая откалиброванные стержни; рычажные соединения; ленты (или цепи); шкивы и противовесы; канаты и скользящие стрелки-указатели; подъемные механизмы и механические выключатели.

Стержень со стрелкой-указателем и шкалой монтируются на внешней стороне резервуара. Поплавковый уровнемер, который закрепляется внизу стержня, виден в этом примере через отверстие, закрываемое крышкой, наверху резервуара. Любое изменение положения поплавка показывается смещением стрелки вдоль шкалы.

А также поплавок может быть подсоединен непосредственно к индикаторной стрелке с помощью рычажного соединения. Это механическое соединение выведено с выходом прямо на стрелку на индикаторном устройстве. При поднимании или опускании поплавка внутри резервуара рычажная передача смещает стрелку вдоль шкалы на индикаторе.

Реле уровня с электродным датчиком

Данные реле используются только в системах с электропроводными жидкостями. Причем принцип работы их датчиков заключается в контроле сопротивления жидкости. Той, которая находится между погруженными в нее однополюсными электродами. Подчеркнем, что напряжение, применяемое для работы, как правило, является переменным.

Особенно сложной конструкцию датчика не назовешь. Так, в его состав входят:

маленький электрод, то есть контакт, определяющий верхний уровень воды;
два длинных установленных в корпусе электрода. Которые фиксируют нижний уровень.

Все коммутации выполнены с помощью проводов. В частности, они используются для соединения с реле, а также со схемой, управляющей двигателями насосов.

Впрочем, и работа этого устройства происходит довольно просто. В частности, если вода касается маленького электрода, то пускатель насоса отключается. Если срез воды опускается до уровня длинных электродов, то насос включается.