Датчики рівня води

Для визначення кількості води в ємності використовують спеціальні пристрої – датчики рівня. Компактні вимірювачі широко застосовуються в автоматизації систем водопостачання, а також в промисловому і побутовому обладнанні. З їх допомогою можна відстежувати рівень будь-яких рідин, існують варіанти, розроблені для сипучих матеріалів.

Конструктивно датчики рівня води розрізняються залежно від області застосування і вимог до точності вимірювання. Найбільшого поширення набули такі типи вимірювачів:

  • поплавковий;
  • електронний;
  • герконовий.

Кожен з варіантів має певні переваги, і може бути рекомендований до установки. Вибір конкретної моделі залежить виключно від пропонованих вимог до пристрою, включаючи точність вимірювання, надійність, термін експлуатації і стійкість до зовнішніх чинників.

Так поплавкові датчики вважаються найбільш економічним варіантом, що забезпечує прийнятну точність вимірювання, і часто використовуються в побуті. А сучасні електронні рівнеміри використовуються в складних автоматичних системах для відстеження точних значень.

Варто зауважити, що електронні системи можна використовувати для простих завдань, але такий крок невиправданий з економічної точки зору.
Поплавковий датчик РІВНЯ ВОДИ

Поплавковий рівнемір – найпоширеніший вимірювач, популярність якого зумовлена гранично простою конструкцією і відповідно надійністю. Поплавкові вимірювачі можна умовно розділити на два варіанти:

  • механічні;
  • герконові.

Другий варіант передбачає використання вимикачів з магнітоуправляємим контактами, тому його пристрій буде розглянуто в окремому розділі.

Найпростіший механічний поплавковий вимірювач працює на визначення граничного рівня води. Вимірювач встановлюється в певній частині ємності, і коли вода досягає поплавка, він спливає і через спеціальний шток замикає (розмикає контакти). Подібні пристрої більш відомі під назвою поплавкові вимикачі.

Поплавковий датчик рівня води
Цей тип механічних датчиків відрізняється достатньою надійністю і часто використовується в найпростіших автоматизованих системах. Але його функціональність обмежена конструкцією – датчик спрацьовує тільки при граничному значенні рівня води.

Також випускаються кабельні поплавкові датчики. У цій конструкції використовується поплавок особливої форми, який змінює кут нахилу в залежності від рівня води. Усередині поплавка встановлюється вимикач, який спрацьовує при зміні кута. У більшості випадків використовуються вимикачі зі сталевою кулькою, що замикає контакти.

Окрема категорія – кабельні поплавкові вимірювачі з ртутним вимикачем, що забезпечує високу надійність. Для точного контролю іноді встановлюють кілька поплавцевих датчиків з різною довжиною кабелю.

Поплавкові вимірювачі користуються попитом у багатьох галузях промисловості. Датчики використовують для контролю рівня паливно мастильних матеріалів, охолоджуючих рідин. У побуті пристрої зазвичай застосовують для вимірювання рівня в свердловинах і колодязях (захист насоса від «сухого» ходу), а також для автономної каналізації.

Одна з переваг цього типу рівнеміра – проста установка і настройка. Деякі моделі розробляються спеціально для насосів і дозволяють виключити використання додаткових пускових реле.

На початок

ЕЛЕКТРОННИЙ ДАТЧИК РІВНЯ ВОДИ

Електронні вимірювачі виготовляються на основі різних типів датчиків. Один з варіантів – ємнісні датчики дозволяють фіксувати зміна рівня води в режимі реального часу. Одна з переваг подібних пристроїв – відсутність рухомих елементів, що позитивно позначається на надійності і терміні експлуатації.

Принцип роботи ємнісного рівнеміра заснований на зміні ємності конденсатора в залежності від складу і розподілу діелектричного матеріалу між обкладинками. Тобто при зміні рівня води в конденсатор, включений в електричний ланцюг, змінює свою ємність, що фіксується спеціальним обладнанням.
Для точності знімаються показників вимірювач калібрують безпосередньо перед установкою, з огляду на властивості вимірюваної рідини. Ємнісні вимірювачі використовують не тільки для контролю рівня води, але і інших рідких і сипучих матеріалів.

Ємнісний датчик рівня води
При всіх перевагах ємнісного датчика, варто враховувати залежність показників від температури, тому для точного вимірювання рівня води із змінною температурою необхідно додатково встановлювати датчик температури для коригування одержуваних значень.

Оптичний електронний датчик рівня води.

Другий затребуваний варіант електронного вимірювача рівня води – оптичний. Цей пристрій використовується в якості альтернативи поплавця измерителям при високій ймовірності вібрації води (що в механічних системах призводить до викривлення показників). Оптичні датчики використовують для відстеження граничних рівнів води. Принцип роботи заснований на зміні відбивної здатності оптичної системи при досягненні водою певного рівня.

Як переваги подібних датчиків можна відзначити відсутність рухомих частин, і незалежність від зовнішніх факторів. Оптичні рівнеміри використовують на транспорті для контролю рівня охолоджуючої рідини, в побутовій техніці (кавомашини). Часто встановлюються для вимірювання граничного рівня води в цистернах, які перевозяться на автомобільному або залізничному транспорті (стійкість до вібрацій).

В цілому, електронні вимірювачі позбавлені основних недоліків механічних аналогів, і дозволяють проводити вимірювання з високою точністю. Єдино обмеження – більш висока ціна і необхідність професійної установки і настройки.

На початок

Герконового ДАТЧИК РІВНЯ ВОДИ

Один з найпопулярніших типів датчика, який представляє собою вдосконалений варіант поплавцевих пристроїв з механічним перемикачем. Герконові рівнеміри відрізняються низькою вартістю, просту і надійну конструкцію, а також можливість відслідковувати зміну рівня води в широкому діапазоні.

Існує кілька різновидів герконовий датчиків. У найпростішому варіанті механічний перемикач поплавкового датчика змінюють на геркон, що трохи підвищує надійність пристрою (так влаштовані герконові рівнеміри бічній установки). Але частіше використовується схема з декількома герконами і поплавком з магнітами.

Геконовий датчик рівня води
Як приклад можна розглянути одну з найбільш популярних конструкцій. Датчик виготовляється у вигляді трубки, по якій вільно переміщається поплавець. Всередині трубки встановлюються геркони, кількість яких може варіюватися в залежності від вимог до дискретності виміру.

Тобто чим більше рівнів води потрібно відстежувати, тим більша кількість герконів потрібно встановити.

При зміні рівня води поплавок піднімається або опускається, викликаючи вбудованим магнітом спрацьовування геркона, який підключений до управляючої ланцюг. У найпростішому варіанті використовуються один геркон, для сигналізації граничного рівня води.

Корпус герконовий датчиків може виготовлятися з різних матеріалів, в бюджетному варіанті використовується пластик, дорожчі і міцні моделі виготовляють з нержавіючих сплавів. Вибір матеріалу в основному залежить від того, де буде встановлюватися датчик (вимоги до механічної міцності і надійності).

Герконові датчики – одні з найпоширеніших, і часто використовуються в побутових системах автономного водопостачання. Проста конструкція дозволяє виготовити датчик самостійно, при цьому його надійність і точність вимірювання буде на досить високому рівні. Герконові вимірювачі рівня можна використовувати для різних рідин.

Зокрема ці пристрої широко застосовуються для контролю рівня палива на транспортних засобах, використовуються в хімічній і нафтогазовій промисловості.

Якщо оцінювати вищеперелічені варіанти датчиків рівня води виходячи з критеріїв надійності і точності вимірювань, то на першому місці будуть електронні рівнеміри.
Але варто враховувати, що їх технічні характеристики часто перевищують вимоги, що пред’являються до побутових систем водопостачання. Тому поплавкові і герконові датчики – це оптимальний варіант, з доступною ціною і простий установкою.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Акомодація