Dodávka vody a kanalizace je nedílnou součástí života a výroby. Téměř každý, kdo se zabýval chovem nebo zlepšováním života, alespoň jednou čelil problému udržování hladiny vody v konkrétní nádrži. Někteří to dělají ručně otevřením a zavřením ventilů, ale pro tyto účely je mnohem jednodušší a efektivnější používat automatický senzor hladiny vody.

Typy snímačů hladiny

V závislosti na nastavených úkolech se pro kontrolu hladiny kapaliny používají kontaktní a přibližovací senzory. První, jak můžete uhodnout z názvu, má kontakt s kapalinou, druhý přijímá informace vzdáleně pomocí nepřímých metod měření - průhlednost média, jeho kapacita, elektrická vodivost, hustota atd. Podle principu činnosti lze všechny senzory rozdělit do 5 hlavních typů:

  1. Plovákové ovládání.
  2. Elektroda
  3. Hydrostatické.
  4. Kapacitní.
  5. Radar.

První tři lze připsat zařízením kontaktního typu, protože přímo interagují s pracovním médiem (kapalinou), čtvrtý a pátý jsou bezkontaktní.

Plovákové senzory

Snad nejjednodušší design. Jedná se o plovákový systém, který je umístěn na povrchu kapaliny. Jak se hladina mění, plovák se pohybuje tak či onak a uzavírá kontakty ovládacího mechanismu. Čím více kontaktů je umístěno podél dráhy pohybu plováku, tím přesnější jsou hodnoty odečtu:

Princip činnosti plovákového senzoru pro hladinu vody v nádrži

Z obrázku je vidět, že odečty indikátorů takového zařízení jsou diskrétní a počet hodnot hladiny závisí na počtu spínačů. Ve výše uvedeném diagramu jsou dva - horní a dolní. To je zpravidla dostačující k automatickému udržení úrovně v daném rozsahu.

Existují plováková zařízení pro nepřetržité dálkové monitorování. V nich ovládá plovák reostatový motor a hladina se vypočítává na základě aktuálního odporu. Až donedávna byla taková zařízení široce používána například k měření množství benzínu v palivových nádržích pro automobily:

Zařízení reostatického hladinoměru, kde:

  • 1 - drátový reostat;
  • 2 - posuvný reostat mechanicky spojený s plovákem.

Senzory hladiny elektrody

Zařízení tohoto typu používají elektrickou vodivost tekutiny a jsou diskrétní. Čidlo sestává z několika elektrod různých délek ponořených do vody. V závislosti na hladině v kapalině se objeví jedna nebo druhá elektroda.

Tříelektrodový systém snímačů hladiny kapaliny v nádrži

Na obrázku výše jsou dva pravé senzory ponořeny do vody, což znamená, že mezi nimi existuje odpor vody - čerpadlo je zastaveno. Jakmile hladina klesne, prostřední senzor zhasne a odpor obvodu se zvýší. Automatizace spustí pomocné čerpadlo. Když je nádoba plná, nejkratší elektroda spadne do vody, její odpor vůči běžné elektrodě se sníží a automatizace zastaví čerpadlo.

Je zcela zřejmé, že počet řídicích bodů lze snadno zvýšit přidáním dalších elektrod a odpovídajících řídicích kanálů do konstrukce, například pro alarm přetečení nebo sušení.

Hydrostatický řídicí systém

Čidlo je zde otevřená trubice, ve které je nainstalován tlakový senzor jednoho typu nebo jiného. S rostoucí hladinou se mění výška vodního sloupce v trubici, což znamená tlak na čidlo:

Princip fungování systému řízení hladiny hydrostatické kapaliny

Takové systémy mají spojitou charakteristiku a mohou být použity nejen pro automatické řízení, ale také pro dálkové ovládání úrovně.

Kapacitní metoda měření

U senzorů tohoto typu se kondenzátor používá jako senzor, jehož elektrická kapacita se mění v závislosti na dielektrických vlastnostech prostředí. Pokud je blízko desek měřicího kondenzátoru voda, má jednu elektrickou kapacitu, vzduch - druhou.

Řídicí systém neustále měří elektrickou kapacitu senzoru a při změně provede jedno nebo druhé rozhodnutí. Měřiče tohoto typu jsou diskrétní a lze je použít pouze ke sledování specifické hladiny kapaliny. Pokud je vodní nádrž vyrobena z dielektrika, lze měření provádět bezdotykově - stěnou nádrže nebo trubkou vodoměru. V opačném případě je kapacitní senzor nainstalován uvnitř nádrže.

Princip činnosti kapacitního senzoru s kovovou (vlevo) a dielektrickou lázní

Indukční ukazatele pracují na podobném principu, ale v nich roli senzoru hraje cívka, jejíž indukčnost se mění v závislosti na přítomnosti kapaliny. Hlavní nevýhoda takových zařízení je, že jsou vhodná pouze pro řízení látek (kapalin, sypkých materiálů atd.), Které mají dostatečně vysokou magnetickou permeabilitu. V každodenním životě se indukční senzory prakticky nepoužívají.

Radarové ovládání

Hlavní výhodou této metody je nedostatek kontaktu s pracovním prostředím. Kromě toho mohou senzory stát stranou od kapaliny, jejíž hladina musí být řízena, dostatečně daleko - metry. To umožňuje použití radarových senzorů ke sledování extrémně agresivních, toxických nebo horkých kapalin. Princip činnosti takových senzorů je naznačen jejich samotným názvem - radarem. Zařízení sestává z vysílače a přijímače sestaveného v jednom pouzdru. První emituje jeden nebo jiný typ signálu, druhý přijímá odražený a počítá dobu zpoždění mezi vyslanými a přijatými impulsy.

Princip činnosti ultrazvukového hladinového radarového typu

Signál, v závislosti na úkolech, může být světlo, zvuk, rádiové vyzařování. Přesnost takových senzorů je poměrně vysoká - milimetry. Možná jedinou nevýhodou je složitost radarového monitorovacího zařízení a jeho poměrně vysoká cena.

Domácí kontroly hladiny tekutin

Vzhledem k tomu, že některé senzory mají velmi jednoduchý design, není obtížné vytvořit spínač hladiny vody vlastníma rukama . Ve spojení s vodními čerpadly tato zařízení plně automatizují proces čerpání vody, například do letní vodní věže nebo do autonomního zavlažovacího systému.

Plovákové regulační čerpadlo

K realizaci této myšlenky se používá domácí rákosový spínač hladiny vody s plovákem. Nevyžaduje drahé a vzácné komponenty, je snadno opakovatelný a dostatečně spolehlivý. Především stojí za zvážení konstrukce samotného senzoru:

Konstrukce dvoustupňového snímače plovoucí vody v nádrži

Skládá se ze samotného plováku 2, který je připevněn k pohyblivé tyči 3. Plovák je umístěn na hladině vody a v závislosti na jeho úrovni se pohybuje s prutem a permanentním magnetem 5, který je na něm upevněn nahoru / dolů ve vedení 4 a 5. Ve spodní poloze, když hladina kapaliny je minimální, magnet uzavře jazýčkový spínač 8 a v horní části (nádrž je plná) - jazýčkový spínač 7. Délka tyče a vzdálenost mezi vodítky se volí na základě výšky vodní nádrže.

Zbývá sestavit zařízení, které automaticky zapne a vypne pomocné čerpadlo, v závislosti na stavu kontaktů. Jeho schéma je následující:

Řídicí obvod vodního čerpadla

Předpokládejme, že je nádrž plná, plovák je v horní poloze. Jazýčkový spínač SF2 je sepnutý, tranzistor VT1 je sepnut, relé K1 a K2 jsou odpojeny. Vodní čerpadlo připojené ke konektoru X1 je bez napětí. Jak voda teče, vznáší se as ním magnet klesne, jazýčkový spínač SF1 se otevře, ale obvod zůstane ve stejném stavu.

Jakmile hladina vody klesne pod kritickou hodnotu, jazýčkový spínač SF1 se uzavře. Tranzistor VT1 se rozepne, relé K1 sepne a zablokuje se v kontaktech K1.1. Současně budou kontakty K1.2 stejného relé napájet startér K2, který zapíná čerpadlo. Zahájení čerpání vody.

Jak se hladina zvyšuje, plovák začne stoupat, kontakt SF1 se otevře, ale tranzistor blokovaný kontakty K1.1 zůstane otevřený. Jakmile je kapacita plná, kontakt SF2 sepne a násilně uzavře tranzistor. Obě relé budou uvolněna, čerpadlo se vypne a obvod přejde do pohotovostního režimu.

Při opakování obvodu namísto K1 můžete použít jakékoli nízkoenergetické elektromagnetické relé pro napětí odezvy 22-24 V, například RES-9 (RS4.524.200). Jako K2, RMU (RS4.523.330) nebo jakékoli jiné vhodné pro 24 V provozní napětí, jehož kontakty odolávají spouštěcímu proudu vodního čerpadla, jsou vhodné. Reed spínače půjdou pracovat na obvodu nebo přepínání.

Hladinové spínače s elektrodovými senzory

Se svou důstojností a jednoduchostí má předchozí konstrukce hladinoměru pro kontejnery značnou nevýhodu - mechanické jednotky, které pracují ve vodě a vyžadují stálou údržbu. Tato nevýhoda chybí v elektrodové konstrukci stroje. Je mnohem spolehlivější než mechanický, nevyžaduje žádnou údržbu a schéma není o nic složitější než předchozí.

Zde se jako senzory používají tři elektrody vyrobené z jakéhokoli vodivého nerezového materiálu. Všechny elektrody jsou elektricky izolovány od sebe a od těla nádoby. Konstrukce senzoru je jasně vidět na obrázku níže:

Konstrukce senzoru se třemi elektrodami, kde:

  • S1 - obyčejná elektroda (vždy ve vodě)
  • S2 - minimální čidlo (prázdná nádrž);
  • S3 - snímač maximální hladiny (plná nádrž);

Schéma řízení čerpadla bude vypadat takto:

Schéma automatického řízení čerpadla pomocí elektrodových senzorů

Pokud je nádrž plná, jsou všechny tři elektrody ve vodě a elektrický odpor mezi nimi je malý. V tomto případě je tranzistor VT1 uzavřen, VT2 je otevřený. Relé Kl je zapnuto a odpojuje čerpadlo s normálně uzavřenými kontakty a připojuje senzor S2 paralelně k S3 s normálně otevřenými kontakty. Když hladina vody začne klesat, elektroda S3 je vystavena, ale S2 je stále ve vodě a nic se neděje.

Voda je stále spotřebovávána a nakonec holá elektroda S2. Díky rezistoru R1 přecházejí tranzistory do opačného stavu. Relé sepne a spustí čerpadlo, zatímco vypne snímač S2. Hladina vody postupně stoupá a nejprve uzavírá elektrodu S2 (nic se neděje - je rozpojeno kontakty K1.1) a poté S3. Tranzistory se znovu zapnou, relé se aktivuje a vypne čerpadlo a připojí snímač S2 tak, aby pracoval pro další cyklus.

Zařízení může používat jakékoli nízkoenergetické relé pracující od 12 V, jehož kontakty jsou schopny odolat proudu spouštěče čerpadla.

V případě potřeby lze stejné schéma použít pro automatické čerpání vody, například ze suterénu. Za tímto účelem nesmí být vypouštěcí čerpadlo připojeno k normálně sepnutým, ale k normálně otevřeným kontaktům relé K1. Okruh nebude vyžadovat žádné další změny.

Kategorie:

Technologie