חיישני מפלס נוזל במיכל מאפשרים גם לבצע את המדידה הנוכחית של כמות הנוזל המלא וגם לדווח על השגת ערכי הגבול שלו. מכשירים כאלה מורכבים מחיישן רגיש המגיב לפרמטרים פיזיים מסוימים, וממעגלי מדידה, בקרה ואינדיקציה. בהתאם לאפליקציה, נעשה שימוש במכשירים שונים בעקרון הפעולה שלהם.
המידע המוצג במאמר יעזור לך ללמוד על עקרונות הפעולה של סוגים שונים של חיישנים ותחומי היישום שלהם. תתבצע סקירה קצרה של היתרונות והחסרונות שלהם, יצוינו היצרנים העיקריים שהוכיחו את עצמם בשוק.
סיווג מכשירי חשמל
חיישני מפלס נוזל במיכל יכולים להיות מדי מפלס או התקני איתות. הראשונים שבהם מיועדים למדידה רציפה של רמת הנוזל ברגע הנוכחי.זְמַן. הם משתמשים בחיישנים שפועלים על פי עקרונות פיזיקליים שונים. עיבוד נוסף של האותות המגיעים מהם מתבצע על ידי מעגלים אלקטרוניים אנלוגיים או דיגיטליים שהם חלק ממדדי המפלס. האינדיקטורים שהתקבלו מוצגים על רכיבי התצוגה.
התקני איתות מזהירים על הגעה לערך מסוים של מפלס הנוזל במיכל, שנקבע מראש על ידי גורמי ההגדרה. השם השני שלהם הוא חיישני מפלס מים במיכל לניתוק אספקה נוספת שלו. אות הפלט שלהם הוא דיסקרטי. האזהרה עשויה להתבצע בצורה של אזעקת אור או קול. במקרה זה, פעולת מערכות המילוי או הניקוז נחסמת אוטומטית.
שיטות למדידת רמות
בהתאם לתכונות הנוזל שיימדד במיכל, נעשה שימוש בשיטות המדידה הבאות:
- מגע, שבו חיישן מפלס הנוזל במיכל או חלק ממנו יוצר אינטראקציה ישירה עם המדיום הנמדד;
- ללא מגע, הימנעות מאינטראקציה ישירה של החיישן עם הנוזל (בשל תכונותיו האגרסיביות או הצמיגות הגבוהה שלו).
התקני מגע ממוקמים במיכל ישירות על פני הנוזל הנמדד (צפים), בעומקו (מדדי לחץ הידרוסטטיים), או על דופן המיכל בגובה מסוים (קבלי לוח). עבור מטרים ללא מגע (רדאר, קולי) יש צורך לספק אזור של נראות ישירה של פני השטח של הנוזל הנמדד והיעדר מגע ישיר עםאותה.
עקרונות הפעלה
גם מדי הרמה וגם התקני איתות משתמשים בעקרונות פעולה שונים כדי לבצע את תפקידיהם. סוגי המכשירים הבאים נמצאים בשימוש הנפוץ ביותר:
- חיישני ציפה למפלס הנוזל במיכל;
- capacitive;
- חיישני מפלס נוזל הידרוסטטיים;
- מכשירים מסוג רדאר;
- חיישנים קוליים.
צף, בתורו, יכול להיות מכני, דיסקרטי ומגנטוסטריקטיבי. שלוש קבוצות החיישנים הראשונות כוללות מכשירים המשתמשים בשיטת המגע של המדידה, השניים האחרים הם מכשירים ללא מגע.
מתגי ציפה מכניים
צף קל, כל הזמן על פני הנוזל במיכל, מחובר באמצעות מערכת של מנופים מכניים למסוף האמצעי של הפוטנציומטר, שהוא הזרוע של גשר ההתנגדות. עם כמות מינימלית של נוזל במיכל, הגשר נחשב מאוזן. אין מתח באלכסון המדידה שלו.
כשהמיכל מתמלא, המצוף עוקב אחר מיקום מפלס הנוזל על ידי הזזת המגע הנע של הפוטנציומטר דרך מערכת המנוף. שינוי ההתנגדות של הפוטנציומטר מוביל להפרה של המצב המאוזן של הגשר. המתח המופיע באלכסון המדידה שלו משמש את המעגל האלקטרוני של מערכת התצוגה. הקריאות האנלוגיות או הדיגיטליות שלו מתאימות לכמות הנוזל במיכל בזמן הנוכחי.
מתגי צף דיסקרטיים
אות בדיד בצורת מעגלאו פתיחת המגעים של מתג הקנה משמשת את מעגל החיווי והאות האלקטרוני כדי להודיע שמפלס הנוזל במיכל הגיע לערך מסוים. מגעי המתכת, העשויים מחומר בעל התנגדות מגע נמוכה כשהם סגורים, מונחים בנורת זכוכית מבודדת חלולה.
חיישן מפלס המים במיכל עם פלט דיסקרטי משלב מדריך בצורת צינור חלול אליו לא נכנס נוזל מהמיכל. המגעים של ממסר קנים אחד או יותר קבועים בתוך המדריך. מיקומם תלוי במקרה בו יש צורך לקבל אזעקה כאשר מפלס הנוזל מגיע לערך שנקבע.
הציף של החיישן עם מגנט קבוע קטן מובנה בו נע לאורך המדריך כאשר מפלס הנוזל במיכל משתנה. פעולת קבוצת המגע מתרחשת ברגע שהיא נכנסת לשדה המגנטי של המגנט הקבוע של המצוף. האות דרך החוטים המחוברים למגעים של חיישן מפלס המים במיכל מתג הקנים עובר למעגל האזעקה.
חיישני ציפה מגנטיים-מחמצנים
חיישנים מסוג זה מספקים אות קבוע בהתאם לרמת הנוזל במיכל. האלמנט העיקרי, כמו במקרה הקודם, הוא מצוף שבתוכו מגנט קבוע, אשר תופס את מיקומו על פני הנוזל ונע במישור אנכי לאורך המנחה.
החלל הפנימי של המנחה, מבודד מהנוזל, תפוס על ידי מוליך גל. הוא עשוי מגנטוסטרקטיביחוֹמֶר. בתחתית האלמנט נמצא מקור של פעימות זרם שמתפשטות לאורכו.
כאשר הפולס המוקרן מגיע למיקום המצוף עם המגנט, שני שדות מגנטיים מקיימים אינטראקציה. התוצאה של אינטראקציה זו היא התרחשות של רעידות מכניות המתפשטות בחזרה לאורך מוליך הגל.
אלמנט פיזואלקטרי קבוע ליד מחולל הפולסים, הלוכד רעידות מכניות. מעגל אלקטרוני חיצוני מנתח את עיכוב הזמן בין הפולסים הנפלטים והנקלטים ומחשב את המרחק לצוף, שנמצא כל הזמן על פני הנוזל. מעגל החיווי מדווח כל הזמן על מפלס הנוזל במיכל.
חיישנים קיבוליים
פעולת חיישנים מסוג זה מבוססת על תכונותיו של קבל לשנות את הקיבול החשמלי שלו כאשר הקבוע הדיאלקטרי של החומר הממלא את החלל בין הלוחות שלו משתנה. נעשה שימוש בקבלים קואקסיאליים, שהם זוג גלילי מתכת חלולים קואקסיאליים בקטרים שונים.
האחרונים הם לוחות קבלים, שביניהם נוזל יכול לחדור בחופשיות. לקבועים הדיאלקטריים של אוויר ותווך נוזלי יש ערכים שונים. מילוי המיכל מוביל לשינוי בערך הקבוע הדיאלקטרי הכולל של הקבל הקואקסיאלי ובהתאם, הקיבול החשמלי שלו.
תדר של מעגל התנודה, בהמעגל שבו מחובר הקבל משתנה ביחס לשינוי בקיבול שלו. ממיר התדר/מתח האלקטרוני עוקב אחר שינוי זה ומציג ערך פרופורציונלי למידת המילוי של המיכל.
חיישנים הידרוסטטיים
שם אחר למכשיר כזה הוא גלאי, או מתמר לחץ. הם יכולים להיות נייחים, קבועים בתחתית המיכל המלא בנוזל, או ניידים. במקרה האחרון, מתמרי לחץ מצוידים בכבל באורך ניכר. זה מאפשר להשתמש בהם עבור טנקים בגדלים גיאומטריים שונים.
האלמנט הרגיש של חיישן הידרוסטטי הוא קרום התופס את הלחץ של עמודת נוזל שמעליו. ההתאמה שלו נעשית בצורה כזו שלחץ אטמוספרי אינו מוביל לעיוות של הממברנה. ניתן להשתמש בלחץ בנקודת המדידה כדי לקבוע את גובה עמודת הנוזל או את מידת המילוי של המיכל.
כמות העיוות של הממברנה מומרת לערך יחסי חשמלי, המשמש לאחר מכן להצגת מפלס הנוזל במיכל. מיושמים תיקונים הלוקחים בחשבון את צפיפות המדיום הנמדד ואת האצת הכבידה בנקודת המדידה.
חיישנים מסוג רדאר
חיישן מפלס נוזל המיכל משתמש בשיטת מדידה ללא מגע המבוססת על המאפיינים של מדיום זה בכל צפיפותוצמיגות כדי לשקף את האות החשמלי. תדירות האות הנפלט של מכ ם הממוקם מעל פני השטח של מפלס הנוזל הנמדד משתנה בהתאם לחוק ליניארי.
משתקף מפני השטח, הוא מגיע למכשיר המקבל באיחור שנקבע לפי אורך הנתיב שעבר. לפיכך, יש הבדל בין התדרים של שני האותות. לפי גודל הסטת התדר, מכשיר הניתוח של האיתור קובע את הנתיב שעבר האות או את רמת הנוזל המחזיר ביחס למיקום המכ ם.
חיישני רמה קוליים
סכימת המדידה המשמשת עבור חיישנים מסוג זה מתאימה לזו שנידונה בסעיף הקודם של המאמר. שיטת המיקום של המדידה מיושמת בטווח אורכי הגל האולטראסוניים.
הנתונים המתקבלים קובעים את הפרש הזמן בין המשדר הנפלט לאותות המתקבלים על ידי המקלט. באמצעות נתונים על מהירות התפשטות האולטרסאונד בחלל שמעל פני הנוזל, מכשיר הניתוח קובע את המרחק שעבר האות, או את מפלס הנוזל במיכל.
סקירה קצרה של יצרנים
חיישני מפלס נוזל במיכל "ARIES" מאפשרים לבצע את המדידות הדרושות ברמה גבוהה. ניתן למצוא פרסום של המוצרים שלהם באתרים זרים רבים.
מגיע לתשומת לב למוצרים של המפתח והיצרן המקומי L-CARD, הכלולים במרשם המדינה של מכשירי מדידה. אלטה גרופ, שנמצאת בשוק הרוסי כבר יותר מ-10 שניםמשוב חיובי ראוי.
מסקנה
יש לבחור חיישני מפלס נוזלים במיכל בהתאם לתנאי השימוש בהם, תכונות הנוזלים, האינדיקטורים הנדרשים לדיוק המדידה. ניתן לקבל את הקריאות המדויקות ביותר באמצעות חיישנים מסוג מכ ם, מטרים מגנטוסטריקטיבים.
יש לזכור שדיוק מוחלט דורש עלויות חומר גבוהות יותר. חיישני ציפה והתקני איתות הם המכשירים הפשוטים ביותר, אך השימוש בהם מוגבל על ידי תנאי רטט עקב הקצפת הנוזל, צמיגותו והאגרסיביות של המדיום.
הפתרון האופטימלי, המבוסס על יחס מחיר/איכות, הוא שימוש בחיישנים הידרוסטטיים וקיבוליים, בכפוף למגבלות המוטלות על תכונות הנוזל הנמדד.
