Большую емкость для воды на даче или приусадебном участке можно использовать для полива или водоснабжения дома. При ее наполнении нет необходимости постоянно забираться вверх по лестнице и целый день следить за уровнем — это вполне могут сделать электронные датчики.
- Продвинутые дачные и фермерские хозяйства, занимающиеся выращиванием плодоовощной продукции, в своей работе используют системы полива наподобие капельной. Для обеспечения автоматической работы поливочного оборудования конструкция требует наличия большой емкости для сбора и хранения воды. Ее заполнение обычно производят погружными водяными насосами в скважине, при этом требуется отслеживать уровень давления воды для насоса и ее количество в водосборном баке. В этом случае необходимо управлять работой насоса, то есть включать его при достижении определенного уровня воды в накопительной емкости и отключать в случае полного заполнения водяного бака. Эти функции можно реализовать с помощью поплавковых датчиков.
- Большой накопительный бак для воды может потребоваться и для водоснабжения дома, если дебит водозаборной емкости очень мал или производительность самого насоса не может обеспечить потребление воды, соответствующее необходимому уровню. В этом случае устройства контроля уровня жидкости для автоматической работы системы водоснабжения также необходимы.
- Систему контроля за уровнем жидкости можно использовать и при работе с устройствами, в которых отсутствует защита от сухого хода скважинного насоса, датчик давления воды или поплавковый выключатель при откачивании грунтовых вод из подвалов и помещений с уровнем ниже поверхности земли.
Все датчики уровня воды для управления насосом можно разделить на две большие группы: контактные и бесконтактные. Бесконтактные способы в основном используются в промышленном производстве и делятся на оптические, магнитные, емкостные, ультразвуковые и т.п. виды. Датчики устанавливаются на стенки водяных баков или непосредственно погружаются в контролируемые жидкости, электронные компоненты помещены в шкаф управления.
Рис. 2 Виды датчиков уровня
В быту наибольшее применение нашли недорогие контактные устройства поплавкового типа, отслеживающий элемент которых выполнен на герконах. В зависимости от расположения в емкости с водой подобные устройства делятся на две группы.
Вертикальные. В подобном устройстве в вертикальном штоке расположены герконовые элементы, а сам поплавок с кольцевым магнитом перемещается вдоль трубки и включает или отключает герконы.
Горизонтальные. Крепятся за верхний край сбоку стены резервуара, при наполнении емкости поплавок с магнитом поднимается на шарнирном рычаге и подходит к геркону. Устройство срабатывает и коммутирует электрическую цепь, помещенную в шкаф управления, она отключает питание электронасоса.
Рис. 3 Вертикальные и горизонтальные герконовые датчики
Устройство герконового переключателя
Основной исполнительный элемент герконового датчика — герконовый выключатель. Устройство представляет собой маленький стеклянный баллон, наполненный инертным газом или с откачанным воздухом. Газ или вакуум препятствуют образованию искр и окислению контактной группы. Внутри колбы находятся замкнутые контакты из ферромагнитного сплава прямоугольного сечения (пермаллоевая проволока) с золотым или серебряным напылением. При попадании в магнитный поток контакты герконового переключателя намагничиваются и отталкиваются друг от друга — происходит размыкание цепи, по которой течет электрический ток.
Рис. 4 Внешний вид герконовых переключателей
Самые распространенное виды герконовых выключателей действует на замыкание, то есть при намагничивании их контакты соединяются друг с другом и электрическая цепь замыкается. Герконовые переключатели могут иметь два вывода для замыкания размыкания цепи или три, если работают с переключением цепей электрического тока. Низковольтная схема, коммутирующая электропитание насоса, обычно помещается в шкаф управления.
Схема подключения герконового датчика уровня воды
Герконовые переключатели являются маломощными устройствами и неспособны коммутировать большие токи, поэтому они не могут быть использованы непосредственно для отключения и включения насоса. Обычно они задействованы в низковольтной схеме коммутации работы мощного реле насоса, помещенной в шкаф управления.
Рис. 5 Электрическая схема управления электронасосом с помощью герконового поплавкового датчика
На рисунке представлена простейшая схема с датчиком, реализующая управление дренажным насосом в зависимости от водного уровня при откачке, состоящая из двух герконов SV1 и SV2.
При достижении жидкостью верхнего уровня магнит с поплавком включает верхний геркон SV1 и на катушку реле P1 подается напряжение. Ее контакты замыкаются, происходит параллельное подключение к геркону и реле самозахватывается.
Функция самозахватывания не дает возможность отключиться питанию катушки реле при размыкании контактов включающей кнопки (в нашем случае это геркон SV1). Это происходит в том случае, если нагрузка реле и его катушка подключены в одну цепь.
Напряжение поступает на катушку мощного реле в цепи электропитания насоса, его контакты замыкаются и электронасос начинает работать. При падении уровня воды и достижении поплавка с магнитом нижнего геркона SV2 он включается и на катушку реле P1 с другой стороны также подается положительный потенциал, ток перестает течь и реле P1 отключается. Это вызывает отсутствие тока в катушке силового реле P2 и как следствие прекращение подачи напряжения питания на электронасос.
Рис. 6 Поплавковые вертикальные датчики уровня воды
Аналогичная схема управления насосом, помещенная в шкаф управления, может быть использована при отслеживании уровня в емкости с жидкостью, если герконы поменять местами, то есть SV2 будет находиться вверху и отключать насос, а SV1 в глубине бака с водой его включать.
Датчики уровня могут быть использованы в быту для автоматизации процесса при заполнении больших емкостей водой при помощи водяных электронасосов. Наиболее просты в установке и эксплуатации герконовые виды, выпускаемые промышленностью в виде вертикальных поплавков на штангах и горизонтальных конструкций.
Как отрегулировать уровень воды?
Для чего и почему нужно поддержание уровня воды в бойлере? Причин не много но они важны и существенны для правильной работы всех элементов кофемашины.
Довольно часто возникает вопрос каким должен быть уровень воды в бойлере проффесиональной кофемашины?
У каждой кофемашины есть в котором можно увидеть стеклышко с нанесенными отметками "минимум" и "максимум" это есть визуальный контроль уровня воды.Да именно в этих пределах и должен быть уровень воды.Как правило он поддерживается автоматическиодин из способов это поплавковая система; поплавок на шарнирном устройстве размещен внутри бака опускается с падением уровня постояный магнит закрепленный на этом же шарнире магнитным полем действует на геркон (герметический контакт) закрепленный на наружней стороне бойлера площадка на которой стоит геркон имеет регулировки по высоте именно этой регулировкой и регулируют высоту уровня воды и срабатывание контактов геркона на включение помпы подкачки воды. Поломки которые сопровождают данное устройство это залипание контактов гекона, износ и залипание рычага на котором закреплен поплавок, утонувший поплавок и крайне редко встречающийся это размагничивание магнита. Лечится - заменой деталей.Самый распостраненный и в тоже время самый разнобразный вид регулировки уровня - электронный. В бак вкручен щуп который подает электрический сигнал на когда вода достигает щупа. Более сложные блоки имеют два щупанижнего и верхнего уровня воды.Выход из строя электронных блоков происходит не часто а если и происходит то по вине скачков напряжения. Случается так что блок не видит уровня происходит это из за щупа, на щупе образуется кальцевый налет что и мешает определению уровня. Лечится -механической чисткой щупа.Не надо забывать еще об одном виде регулировки это ручная регулировка.
Каким должен быть уровень воды в бойлере? Изначально мне хотелось рассказать именно об этом но пришлось писать столь длинное введение для того чтобы понять как его отрегулировать На что влияет уровень воды? Прежде всего на образование пара который в последствии используем для взбивания молока пар должен быть насыщенным и в меру сухим слишком низкий уровень воды делет пар не насыщенным и слишком сухим а завышенный уровень делает пар мокрым иногда при высоком уровне происходит захват кипящей воды и выплевывание ее из отверстий трубки пара.
При кипениии воды в закрытом бойлере происходит испарение пара из воды пар отделяет маленькие капли воды от поверхности и в данный момент будет влажным имет белый прозрачный цвет (туман) при достижении состояния равновесия когда температура воды и пара станут одинаковыми и пар приходит в состояние насыщения в этот момент он свободен от частиц жидкости и называется сухим. Сухой пар не видим.
Со временем безупречная работа сливного бачка может нарушиться.
Возникшие по разным причинам неисправности устраняются различными способами.
Помогает также правильная регулировка бачка .
Неисправности дают знать о себе различным образом.
Во всех случаях потребуется регулировка сливного механизма бачка или ремонт (замена) отдельных деталей:
- льется слишком большое количество воды
- слабый напор бачок отходы человеческой жизнедеятельности плохо смываются
Сначала следует выяснить причины нестабильной работы. После определения источника возникших проблем, необходимо выполнить:
- регулировку рычага, установка его в требуемое положение
- полная замена дефектной детали (запорного клапана, поплавка)
Чтобы определить причину и выполнить одно из перечисленных действий, сначала следует перекрыть подачу воды, опустошить . Чтобы добраться до сливного механизма бачка, надо снять крышку и произвести все требуемые работы.
Перед тем как отрегулировать уровень воды в бачке унитаза следует устранить либо исключить любые причины, из-за которых неправильно работает механизм (скопившийся мусор, дефекты прокладки, выход из строя арматуры и прочее).
Отрегулировать уровень воды требуется в следующих случаях:
- не достаточно сливаемой из бачка воды для смыва нечистот
- вода непрерывно течет в унитаз, начинает протекать сразу после наполнения бачка, стекающая вода постоянно журчит, процесс сопровождается регулярным включением подачи воды
- выполнялся ремонт или замена сливной арматуры
- необходимо оптимизировать количество сливаемой воды
Надо выяснить причины неисправной работы. Например, при неправильной установке переливной трубки (слишком низко расположен верхний ее край), необходимо отрегулировать ее высоту. Может потребоваться замена трубки на соответствующую данному бачку.
Правильная установка перелива, устранит неисправность.
За наполнение водой бачка отвечает поплавковый механизм. Его неисправность (перекосился, образовалась трещина, перестала функционировать мембрана) приводит к сбоям в правильной работе системы слива.
Если запорный клапан перестал пропускать в воду и других серьезных случаях, требуется полная замена арматуры.
Существует ряд причин, по которым нарушается правильная работа системы слива, а также способы устранения неполадок:
- изначально неправильная регулировка, либо разрегулировка в процессе эксплуатации поплавкового клапана требует установки запирания клапана на требуемый уровень
- со временем изнашивается прокладка, которую просто следует заменить
- в процессе эксплуатации между клапаном и прокладкой скапливается мусор (появляется из водопровода, осколки сломавшейся арматуры) либо отложения (от жесткой воды, если нарушена работа клапана, он не закрывается, а бачок периодически остается пустым), мусор с отложениями следует удалить, необходимо обеспечить плотное прилегание прокладки к седлу
- поплавок отклонился, не перемещается строго вертикально, например, если клапан непрочно зафиксирован и провернулся, вернуть клапан в правильное положение и надежно зафиксировать его крепление
- поплавок может подклинивать (заедать) на направляющей, часто достаточно почистить детали (направляющую, сам поплавок) и все будет правильно работать
- если ломаются отдельные детали, пластиковые части арматуры, то их следует заменить;
может нарушиться герметичность поплавка (появляется трещина, скол), то лучше заменить поплавок (либо весь механизм)
Особенности регулировки различных видов поплавковых клапанов
Распространены два вида конструкций слива в зависимости от размещения :
- закреплен на рычаге
- перемещается по направляющим вверх, вниз
Чтобы поплавок правильно выполнял свои функции, он связан с другими деталями системы:
- рычагом либо пластиковым колесом (зависит от типа конструкции)
- поршнем
- мембранным клапаном
Существуют разные конструкции бачков, но их принцип работы аналогичен:
- при нажатии слива, воды из бачка уходит, а поплавок опускается
- опускаясь вниз, деталь тянет рычаг, который действует на поршень
- в процессе поршень открывает клапан, и вода начинает поступать в сливной бачок
- вода наполняет бачок, и выполняется обратный процесс, когда поплавок всплывает, действует на рычаг, а поршень поднимается и перекрывает поступление воды
Механизм сливного бачка выполнен так, чтобы была возможность отрегулировать объем поступающей воды. Для этого следует корректировать положение рычага, либо вращать пластиковое колесико (в разных конструкциях унитазов). При этом поплавок перемещается на требуемый уровень. Если располагается выше, то воды в бачок будет поступать больше, и наоборот.
Существуют конструкции без поплавка, в которых используется особый регулировочный винт. При установке уровня следует ослабить контргайку и переместить регулятор поближе к клапану, чтобы уменьшить количество воды. Не менее важно знать, как отрегулировать напор воды в .
При этом строении поплавок крепится на рычаге. Эта конструкция располагается в сливном бачке сверху. Поплавок является важным элементом в системе, который следует правильно отрегулировать. Сливной бачок работает правильно, когда внутрь поступает требуемое количество воды, и она не переливается.
Особенности регулировки рычага поплавка зависит от того, из какого материала деталь изготовлена:
- латунный следует подгибать, устанавливая требуемое положение поднимая, опуская его
- пластиковый устанавливается крепежным винтом, трещоткой фиксируется в требуемом положении
Правильной регулировкой поплавка можно решить проблему с постоянно протекающей в унитаз водой, оптимизировать ее объем в бачке.
Поплавок на вертикальных направляющих
В современных бачках поплавочный элемент имеет форму стакана. Эта конструкция обладает устойчивостью против действия воды. Благодаря такому строению увеличивается срок службы всего механизма. Эта разновидность вид поплавков в процессе эксплуатации может засоряться. Это может служить причиной неправильной работы бачка.
Стаканообразный поплавок перемещается вертикально, посредством тяги воздействует на поршень. Эта конструкция располагается внутри бачка унитаза, внизу. Она считается наиболее удобной при выполнении регулировки поступления воды. Эта система является менее шумной.
Поплавок располагается на оси, по которой передвигается вверх и вниз с использованием специального колесика. В конструкции предусмотрена возможность фиксировать его на определенной высоте. Это выполнить достаточно просто, как отрегулировать сливной бачок унитаза с двумя сливами. Эта особенность дает возможность установить объем сливаемой воды, например, для экономии. Положение поплавка определяет уровень, до которого бачок заполняется.
Регулировка бачка унитаза — на видео:
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, полая герметичная сфера из пластмассы или металла и многое другое. При изменении уровня жидкости этот предмет будет подниматься или опускаться вместе с ней. Если поплавок соединить с исполнительным механизмом, то он будет выполнять функции датчика уровня воды в ёмкости.
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. Вся эта система устанавливается вертикально в резервуар . Меняя положение геркона внутри трубки, можно регулировать момент срабатывания автоматики.
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. Если расход воды из ёмкости меньше , чем подача, возникает ситуация, когда насос постоянно включается и отключается, при этом он быстро перегревается и выходит из строя.
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 этого типа, кроме обычного инструмента, понадобится:
Последовательность изготовления следующая:
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.
Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.
Конструкция и принцип действия
Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:
- Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
- Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
- Методом измерения (контактный или бесконтактный).
Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело — измерять высоту питьевой воды в баке, другое — проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.
Виды датчиков уровня
В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:
- поплавочного типа;
- использующие ультразвуковые волны;
- устройства с емкостным принципом определения уровня;
- электродные;
- радарного типа;
- работающие по гидростатическому принципу.
Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.
Поплавковый
Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.
Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом
Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:
- Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
- Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.
Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.
Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.
Ультразвуковой
Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.
Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня
Работает система следующим образом:
- излучается ультразвуковой импульс;
- принимается отраженный сигнал;
- анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).
Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.
Электродный
Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.
Рисунок 4. Измерение уровня жидкости кондуктометрическими датчиками
В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.
Емкостной
При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).
Рис. 5. Емкостной датчик уровня
Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.
Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.
Радарный
Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.
Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.
Гидростатический
Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.
Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком
Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.
В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.
Как выбрать?
Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:
- Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
- Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
- Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
- Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
- Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
- Коммутационные возможности устройства.
Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.
Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками
Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.
Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня — на замыкание, максимального — на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:
- По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
- Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
- По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.
