Контроль уровня воды в емкости

  При организации систем холодного водоснабжения в частном доме или на промышленном производстве иногда требуется использовать накопительные емкости или баки больших объемов. Соответственно возникает необходимость контролировать уровень воды в них.

Иметь надежную систему позволяющую быть уверенным, что резервуар не переполнится или не останется пустым. Насос вовремя включится если работает на наполнение или отключится если работает на откачку и не выйдет из строя от сухого хода.

В нашей статье мы как раз и рассмотрим различные варианты контроля уровня воды с применением автоматики для насосов. 

— Самый простой врезка наполнительного поплавкового клапана соответствующего размера от ½ до 2 дюймов, но это не решает проблем надежности и работоспособности, когда давление в трубе наполнения емкости равно или меньше 0,5 бар или когда по прошествии какого то времени происходит обрастание внутренних элементов клапана отложениями препятствующими надежному запиранию наполнительной арматуры. А так же когда давление в подающей сети более 8-10 бар работоспособность и срок службы его резко снижается. Соответственно автоматика установленная на питающих насосах будет работать не корректно.

Контроль уровня воды в емкости Контроль уровня воды в емкости

— Установка поплавкового выключателя непосредственно в саму емкость, если наполнение  происходит посредством питающего насоса. Но надежность такого решения 50/50, т.к. устройство данных изделий весьма не надежно. (Протекают сами поплавки, заедает шарик внутри, просто не правильно установлен и задевает за стенки емкости, некачественная контактная группа.)

  • Контроль уровня воды в емкости Контроль уровня воды в емкости
  • — Комбинированный способ (поплавковые клапана и плюс поплавковые выключатели) улучшает ситуацию, но есть всякие «но» и «если», и опять же не во всяких случаях применим.
  • — Применение автоматики на основе поплавкового датчика уровня у которого в качестве исполнительного механизма используется геркон (герметичный контакт) и постоянный магнит. Минусы такого решения:
  • Необходимо делать дополнительные отверстия в баке (в рабочей части емкости, не всегда оправдана).
  • Мало мощные контакты — требуется дополнительно усложнять схему, установкой контактора или более мощного реле.
  • Опасно! Если подводить коммутирующее напряжение 220 Вольт. Требуется установка низковольтного оборудования на 12-36 Вольт.
  • Ложные срабатывания, когда в емкости возникает волнения воды из-за работы насоса . Т.е уровень в процессе наполнения кратковременно меняется хотя бы на 1-2 мм- этого достаточно для некорректной работы автоматики. Требуется установка реле времени, чтобы было время для стабилизации уровня воды, это опять же усложняет схему. Нужен специалист- электрик для реализации такой автоматики.

Контроль уровня воды в емкости Контроль уровня воды в емкости

— Применение автоматики на основе реле уровня и соответствующих датчиков.

 Таких предложений в интернете очень много, равно как и фирм изготовителей, есть и готовые решения, так скажем коробочного типа и они решают много задач, не только контроль уровня жидкости, но и защиту насосов.

Принципы работы различные : с ультразвуковыми, емкостными, кондуктометрическими, магнитными датчиками. Могут работать как на наполнение, так и на откачивание из емкости. Цены могут доходить от 2 до 30 тыс. руб и выше, в зависимости какие задачи нужно решать.

Хочу рассмотреть пример на основе реле контроля уровня PZ-818 от производителя Евроавтоматика ФиФ

  1. Реле PZ-818 предназначено для контроля и поддержания заданного уровня токопроводящей жидкости, а также управления электродвигателями насосных установок.
  2. Реле не используются для контроля дистиллированной воды, бензина, масла, керосина, этиленгликоля, сжиженного газа.

  3. Функциональные возможности :
  • регулировка времени задержки переключения реле;
  • раздельные регулировки чувствительности по верхнему и нижнему уровням;
  • выбор режима работы — наполнение или откачивание жидкости.

Контроль уровня воды в емкости Контроль уровня воды в емкости

Схема подключения двухуровневого режима.

Принцип работы реле следующий – реле имеет в комплекте выносные датчики, которые при погружении в жидкость создают замкнутую цепь. В комплекте с реле идет три датчика – для контроля двух уровней.

Само реле может работать в двух режимах – наполнение или опустошение резервуара с жидкостью.

Если выбран режим наполнение, а уровень жидкости опустился ниже минимального, то реле дает сигнал насосной установке на наполнение, при достижении максимального уровня сигнал на наполнение снимается.

Если выбран режим опустошение, а уровень жидкости в резервуаре достигает максимального, то реле дает сигнал насосной установке на опустошение резервуара, при достижении минимального уровня реле отключает насосную установку.

Благодаря тому, что реле имеет функцию регулировки времени переключения исполнительного контакта, пользователь имеет возможность отключать насосную установку не сразу, при достижении установленного уровня, а с небольшой задержкой, что позволяет избежать ложных срабатываний при волнении уровня жидкости, а также оптимизировать работу в конкретном случае применения реле.

Для предотвращения нежелательного включения под влиянием посторонних факторов (например, загрязнение датчика, влажность, специфический состав жидкости) можно настроить чувствительность реле контроля уровня в соответствии с проводимостью контролируемой жидкости – от 5 до 150 кОм. Причем данное реле позволяет произвести раздельную настройку чувствительности по уровням, что удобно в случае, когда контролируемая жидкость имеет различные по плотности составляющие, например, сточные воды.

Контроль уровня воды в емкости

  • Данный тип реле позволяет автоматизировать управление подающими или откачивающими насосами, контролировать протечки жидкостей и управлять подачей жидкости до устранения протечки, поддерживать заданный уровень жидкости в резервуарах, защищать скважинные насосы от «сухого хода».
  • Благодаря тому, что клеммы датчиков гальванически не связаны с цепью питания, реле безопасно для применения в промышленных условиях, вдомашнем хозяйстве, например, наполнение пластиковой емкости в доме или на даче.
  • Данное реле уровня для своей работы может использовать как комплектные выносные датчики, так и другие, например, уже встроенные в резервуар кондуктометрические датчики, а также датчики с механическими контактами, например, поплавкового типа.

Для датчиков не обязательно сверлить отверстия в емкости для этого можно изготовить кронштейн, что бы опустить их через крышку или воспользоваться готовым решением фирмы «ОВЕН», кондуктометрическим  датчиком  ДС.П.

3 на 3 электрода. Данная модель позволит герметизировать все соединения, в т.ч. электрическую часть. Длинна электродов может быть разной, вот технические характеристики датчика: https://owen.ru/product/universalnye_kondyktometricheskie_datchiki

  1. Настройка реле сводится к установке чувствительности по уровням, времени задержки переключения контактов, а также выбору режима работы – откачка либо наполнение.
  2. Основные особенности реле PZ-818:
  3. Напряжение питания от 50 до 264 В переменного и постоянного тока.
  4. Порог чувствительности от 5 до 150 кОм.
  5. Реле имеет 1 переключающий контакт на 8 А, что достаточно для управления силовыми аппаратами, коммутирующими насосные установки.
  6. Реле имеет модульное исполнение и устанавливается на DIN-рейку.
  7. Подключение питания, нагрузки и выносных датчиков осуществляется через клеммную колоду с винтовыми зажимами.
  8. Пользователь может настроить реле для контроля одного или двух уровней.
  9. Максимальная длина провода между реле и датчиками – 50 м.

На сегодняшний момент цена такого реле не больше 4000 руб. А если применить в сочетании с наполнительным клапаном соответствующего размера, то получится надежная система автоматики.

Конечно подобных предложений реле уровня в интернете более чем достаточно и можно найти дешевле, например на дружественном, поднебесном сайте, но мы полагаемся на личный опыт применения.

Такие реле работают у нас на производстве в жестких условиях, в замкнутой системе водооборота и водоподготовки 24 часа в сутки на протяжении уже более 4 лет. По обслуживанию — раз в год для профилактики чистим электроды датчиков уровня и больше ни чего.

При автоматизации оборудования по уровню жидкости, в случаях, где необходима надежность срабатывания; точность установки уровней; возможность настраивать уровни включения и отключения в широком диапазоне, такие реле просто не обходимы.

Так что выбор за Вами.

Если у Вас возникли вопросы или требуется пластиковые емкости с системой автоматики, можете позвонить по телефону 8 (910)942-40-07 и наш инженер даст Вам необходимую консультацию.

Ультразвуковой измеритель уровня воды в баке

Данное устройство проектировалось для контроля уровня воды в баке и оценки ее температуры.Весной было много свободного времени и задача: сделать уровнемер для бака на даче. Простые способы с электродами, замыкаемыми водой, я счёл недостойными такого солидного джентльмена как я, нужно что-то более интересное.

Контроль уровня воды в емкости

Полный размер

Простые надёжные решения-это не наш метод

Изучая данную тему в интернете, выбор остановился на ультразвуковом методе измерения при помощи распространенного и недорого датчика hc-sr04. Работа модуля основана на принципе эхолокации. Модуль посылает ультразвуковой сигнал и принимает его отражение от объекта. Он подключается четырьмя проводами.

Контакты VCC и GND служат для подключения питания, а Trig и Echo— для отправки и приема сигналов дальномера.

Читайте также:  Bta100 800b схема подключения

Для определения расстояния на вход Trig подается импульс длительностью 10 мкс после чего датчик генерирует пачку импульсов частотой порядка 40 килогерц и на выходе Echo появляется логическая единица, которая удерживается до прихода отражённого сигнала. Диапазон измерений от 2 сантиметров до 4 метров.

Большинство проектов использует микроконтроллеры или ардуино с индикацией в виде абсолютной величины расстояния. Но ничто не запрещает управлять датчиком и обычной логикой, чем мы и займёмся.

Контроль уровня воды в емкости

Полный размер

Картинка-проект будущего измерителя

Получившийся монстр представлен на схеме.

Контроль уровня воды в емкости

Полный размер

Принципиальная схема ультразвукового измерителя уровня

На микросхеме CD4060 собран задающий генератор с частотой 17,24 кГц. Сигнал генератора делится на 4096 встроенными делителями и на вводе 2 имеем импульсы примерно 4 Гц. При помощи RC-цепочки получаем требуемый для датчика импульс 10 мкс.

Через логический вентиль вывод Echo датчика соединен с выводами сброса и записи счётчика 74hc590 (не путать с широко распространенной микросхемой 74hc595). Пока на выходе Echo присутствует логическая 1, счётчик считает импульсы, но на его выводах сохраняется предыдущее значение.

При появлении логического 0, счетчик записывает посчитанные показания во внутреннюю память и обнуляется. При количестве импульсов больше 255 на выходе переполнения появляется сигнал, который запрещает дальнейший счёт. При указанной частоте генратора, 1 импульс примерно соответствует 1 см расстояния до препятствия.

К выходам счётчика подключен простейший цифро-аналоговый преобразователь на резисторах, который преобразует код в напряжение от 0 В при 0 поступивших импульсов до 5 В при 255 поступивших импульсах. Разумеется, количество импульсов получается пропорциональным расстоянию от датчика до препятствия.

Контроль уровня воды в емкости

Таблица соответствия количества импульсов напряжению на выходе ЦАП. Начало

Максимальным показаниям прибора должно соответствовать минимальное расстояние от датчика до уровня воды в баке, поэтому применяем дифференциальный усилитель на операционном усилителе, который вычитает сигнал ЦАПа из постоянного напряжения 5 В. Продифференцированный сигнал поступает на вход компаратора LM3914.

Границы диапазона измерения задаются многооборотными подстроечными резисторами и результат показывается на светодиодной шкале в виде стрелки из 5 последовательно включенных светодиодов.

В итоге имеем импульс какой-то протяжённостью, за который проходит какое-то количество других импульсов, которое преобразуется в какое-то напряжение и в результате имеем наглядный результат от пустого бака до полного. Магия.

Устройство собрано на печатной плате промышленного изготовления.

Контроль уровня воды в емкости

Эскиз печатной платы

Так как минимальная партия составляет 5 штук, было решено добавить термометр. Для этого исключаем микросхемы логики и ЦАП, усилитель на ОУ подключаем по схеме простого неинвертирующего усилителя, на вход которого ставим аналоговый датчик LM35. Напряжение на датчике пропорционально температуре с шагом 10 мВ/С (при 20 С соответствует 0,2 В, при 100 С соответствует 1 В).

Контроль уровня воды в емкости

Полный размер

Схема термометра

Правильно собранные устройства без настройки работать вообще не будут.Сначала настраиваем термометр. Выбираем диапазон температур, например от 20 до 60 градусов. ОУ в моем случае имеет усиление в 3 раза.

Значит, резисторами устанавливаем на выводе 4 LM3914 напряжение 20*0,01*3=0,6 В, на выводе 6 LM3914 60*0,01*3=1,8 В. Ничто не мешает выбрать другое усиление.Для настройки уровнемера закрепляем датчик на расстоянии от места его крепления до максимального уровня воды и измеряем напряжение на выходе ОУ.

Устанавливаем такое же напряжение на выводе 6 LM3914. Затем повторяем процедуру с расстоянием, имитирующем минимальный уровень, и выставляем такое же напряжение на выводе 4 LM3914. Точные значения напряжений ЦАПа можно вычислить заранее, у меня сведено в таблицу.

Две платы соединяем перемычками и заключаем в рамку 100х200 мм со стеклом. Стекло заклеиваем тонировочной пленкой. Для измерения температуры воды датчик нужно обязательно загерметизировать.

Это в теории, а что на практике?

Контроль уровня воды в емкости

Полный размер

Вид со стороны деталей

Контроль уровня воды в емкости

Полный размер

Вид на монтаж

На практике получилось, что партия термодатчиков, купленная на известном китайском сайте, ВНЕЗАПНО оказалась перемаркированными транзисторами, которые мало того, что не измеряли температуру, так и взрывались с хлопком после 1-2 минуты от включения. Пришлось купить в магазине за дорого, с ним сразу заработало.Из трех ультразвуковых датчиков корректно начал работать только третий. После мучений с бракованными датчиками идея использовать штырьки разной длины не казалась такой уж и плохой.

Контроль уровня воды в емкости

Полный размер

Внешний вид готового устройства

Пока устройство работает на столе и ждёт проверки в полевых условиях.

Датчики уровня жидкости купить в Москве | заказать с доставкой

Интерактивный подбор датчика уровня   Заказать консультацию инженера  

Контроль уровня воды в емкости

Уровнемеры – это датчики, предназначенные для непрерывного измерения уровня жидкостей. Их работа базируется на определённых физических принципах, благодаря которым электронный блок уровнемера преобразует значение уровня жидкости в пропорциональный аналоговый сигнал или в цифровой код.

Сигнализаторы – это датчики, предназначенные для определения заданного положения уровня (заполнение/опустошение) жидкости в ёмкости или трубе. Такие датчики имеют дискретный (релейный или транзисторный) выходной сигнал. Как правило, срабатывание сигнализатора происходит при блокировании или освобождении чувствительного элемента жидкостью.

В зависимости от поставленных задач подбирается необходимый тип оборудования, уровнемеры или сигнализаторы. Однако зачастую используются оба типа устройств, например, для гарантированного предотвращения «сухого хода насоса», перелива жидкости через край ёмкости или для точного дозирования жидкостей, используемых в технологическом процессе.

Подбор датчиков уровня жидкости

Выбор подходящих датчиков зависит как от параметров технологического процесса (рабочая температура, давление и пр.), так и от физико-химических свойств самой жидкости (вязкость, электропроводность, агрессивность и пр.).

Датчики уровня жидкостей делятся на два типа: контактные (весь датчик или его часть контактирует с измеряемой средой) и бесконтактные (измерение происходит без контакта с жидкой средой). Каждый из этих типов имеет достоинства и недостатки и находит своё применение в той или иной области.

Контактный тип датчиков как правило применяется в процессах, которые имеют факторы, затрудняющие работу оборудования.

К таким факторам можно отнести:

  • температуры свыше +90°С;
  • давление свыше 3 бар.

В том числе преимущественно контактные датчики используют для измерения уровня пенящихся жидкостей (молоко, пиво, соки, газ. вода и др.). Ввиду рассеяния сигнала и получения некорректных результатов при измерение бесконтактным методом, уровень жидкости в высоких узких резервуарах также рекомендовано контролировать при помощи контактных приборов.

Бесконтактные датчики уровня жидкостей применяются там, где необходимо избежать пагубного влияния физико-химических свойств измеряемой жидкости. На процесс измерения и работоспособность датчика могут влиять:

  • вязкие жидкости (сгущёнка, варенье, нефтепродукты, глицерин и др.);
  • агрессивные жидкости (щёлочи, кислоты).
  • Хотя именно бесконтактный тип датчиков рекомендован при контроле уровня агрессивных сред и тем не менее, контактные датчики, изготовленные из нержавеющих сталей и пластиков, также применяются совместно с агрессивными жидкостями.
  • Все датчики уровня жидкостей различаются не только по функционалу (уровнемеры/сигнализаторы), типу (контактные/бесконтактные), но и самое главное — по принципу действия.
  • Подробное описание каждого принципа действия, их преимущества и недостатки вы сможете найти на страницах нашего сайта, в этой статье остановимся на ключевых отличиях и применениях того или иного датчика уровня жидкостей.

Емкостные датчики уровня – это экономичное решение для контроля уровня там, где не возникает вспенивания и налипания среды на датчик, а также там, где не требуется высокая точность измерения уровня. Как правило применяется для измерения уровня жидкости в небольших резервуарах.

Для пищевых продуктов и агрессивных сред рекомендованы модели с пластиковым покрытием измерительного зонда.

Существенным недостатком является высокая погрешность при измерении жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью (ε=1,5…3,0), а также неспособность работать с диэлектрическими жидкостями.

Однако производителям удалось решить проблему обнаружения жидкостей с низкой диэлектрической проницаемостью и проблему определения границы раздела сред с близкими значениями диэлектрической константы. Емкостно-частотный сигнализатор в отличие от емкостного, благодаря RF-технологии и тонкой настройке способен детектировать слабопроводящие жидкости и одновременно не реагировать на пену.

Гидростатические уровнемеры и сигнализаторы имеют более высокую точность измерения по сравнению с емкостными и такую же невысокую стоимость. Поэтому являются оптимальным выбором по соотношению цена/качество.

Вычисление значения уровня происходит благодаря измерению давления столба жидкости, поэтому гидростатические датчики применяются в открытых резервуарах или в закрытых, но в которых давление воздушной среды соответствует атмосферному, в противном случае уровнемер выдаст некорректные результаты.

В том числе на определение уровня влияет плотность жидкости, для применения гидростатических уровнемеров необходимо быть уверенным, что её значение остаётся постоянным на протяжение всего времени измерения.

Читайте также:  Что лучше проводит тепло медь или алюминий

Поэтому не рекомендуется использовать гидростатический метод определения уровня для жидкостей с переменной плотностью (радиохимическое производство, нефтепродукты при изменении температуры). Применяются для контроля уровня чистых и сточных вод, жидких пищевых продуктов или химических веществ, не реагируют на пену. Являются фактически безальтернативным решением для измерения уровня жидкости в скважинах.

Работа байпасных уровнемеров основана на принципе сообщающихся сосудов, что делает процесс измерения весьма наглядным и понятным. Такие уровнемеры применяются в небольших резервуарах, находящихся под давлением с температурой рабочей среды до +250 °С.

Могут использоваться совместно с магнитострикционными уровнемерами, что позволит их интегрировать в АСУ.

Байпасные уровнемеры не следует применять с вязкими жидкостями или жидкостями вязкость которых повышается при снижении температуры, так как температура жидкости в байпасной камере из-за тепловых перемычек в соединительной арматуре ниже чем в сообщающимся с ним сосуде.

Магнитострикционные и магнитные уровнемеры относятся к типу поплавковых, это значит, что поплавок «лежит» на поверхности жидкости и измерение уровня происходит относительно положения этого поплавка.

Такие уровнемеры отличаются большей точностью, особенно магнитострикционные. Их целесообразно применять при коммерческом учёте светлых нефтепродуктов, химических веществ и других дорогостоящих жидкостей.

Поплавковые уровнемеры подходят для измерения уровня пенящихся жидкостей, однако не применим с вязкими жидкостями.

Микроволновые рефлексные уровнемеры конструктивно состоят из электронного блока и волновода. Длина волновода должна соответствовать высоте резервуара, что ограничивает применение датчиков в высоких резервуарах. С такой бедой сталкиваются все датчики с аналогичной конструкцией (емкостные, магнитные, магнитострикционные).

Однако принцип действия и конструкция рефлексного датчика делает его высокоточным и пригодным для использования в тяжёлых условиях (высокая температура и давление), а также с пенящимися и налипающими жидкостями.

Этот вид уровнемеров можно назвать наиболее универсальным, подходящими для применения фактически с любыми жидкостями, не зависимо от давления воздушной среды над поверхностью жидкости или диэлектрической проницаемости среды.

Буйковые уровнемеры – это датчики для тяжёлых условий, в которых ко всему прочему требуется высокая точность измерений. Принцип работы буйковых уровнемеров схож с работой поплавковых датчиков и основан на использовании закона Архимеда.

Некоторые модели способны обеспечивать непревзойдённые результаты измерения при температурах от -196 °С до + 500 °С и давление рабочей среды до 414 атмосфер. От сюда складывается высокая стоимость.

Как правило используются на нефтехранилищах и в химической промышленности.

Микроволновый радарный уровнемер – это универсальное устройство непрерывного измерения уровня жидкостей. Обладает всеми преимуществами бесконтактного метода измерения и отличается крайне высокой точностью. Применим со всеми жидкими средами, исключением в некоторых случаях может стать пена.

Помехой для импульс-радарного уровнемера может стать газовая подушка над поверхностью жидкости, в таком случае следует применять FMCW-радарные уровнемеры. Наилучшее применение таких датчиков – это резервуары с медленным изменением уровня жидкости, где важна высокая точность измерения.

Недостатком может стать их высокая стоимость.

Ультразвуковые датчики уровня ещё один бесконтактный тип датчиков. По большому счёту, именно ультразвуковые датчики наиболее часто применяются для бесконтактного контроля уровня жидкостей.

Ведь далеко не всегда важна очень высокая точность измерения как у радарных датчиков, а стоимость таких устройств в несколько раз ниже.

Ограничение на применение накладывают пенящиеся жидкости и ёмкости в которых образуется газовая подушка (емкости с азотной кислотой), собственно, как и в случае с импульс-радарными уровнемерами.

Оптические сигнализаторы уровня жидкостей – это миниатюрные датчики, предназначенные для контроля уровня в небольших ёмкостях и резервуарах, находящихся под вибрацией.

Вибрационные сигнализаторы или как их ещё называют «вибровилки» врезаются в ёмкость на требуемых уровнях. Чувствительный элемент постоянно вибрирует, что позволяет использовать датчик с вязкими и пенящимися жидкостями, не боясь ложных срабатываний. Такие датчики имеют среднюю точность и стоимость, относительно других сигнализаторов.

Поплавковые сигнализаторы наиболее простые и экономичные устройства контроля уровня жидкости и сточных вод, а также слабоагрессивных жидких сред. Поплавковые сигнализаторы делятся на два типа – это поплавковые кабельные и поплавковые магнитные сигнализаторы.

Отличие заключается в том, что кабельные имеют определённую длину кабеля и погружаются в жидкость через верх резервуара, а магнитные врезаются в боковую стенку ёмкости на требуемом уровне.  Для агрессивных сред поплавок и кабель изготавливаются из различных пластиков.

Как правило их применяют для включения/отключения насосов.  Отличаются низкой ценой и невысокой точностью.

Разновидности датчиков уровня жидкостей

(посмотреть картинкой)

Контроллеры уровня

Во многих технологических процессах требуется контроль уровня различных жидкостей. Для решения этой задачи мы предлагаем контроллеры уровня, а также поплавковые датчики, которые могут использоваться как для работы с контроллерами, так и для управления исполнительными механизмами напрямую.

Контроллеры и датчики уровня могут применяться для решения следующих задач:

  • поддержание уровня жидкости в заданных пределах;
  • управление насосами, заполняющими накопительные или напорные резервуары, химические реакторы и т. п.;
  • управление насосами, подающими воду из скважин, откачивающими ее из различных емкостей;
  • защита от сухого хода насосов, ТЭНов и аварийное отключение приборов, работа которых недопустима без воды
  • (отопительных электрокотлов, водонагревателей и пр.);
  • предотвращение переливов и загрязнения окружающей среды;
  • контроль уровня жидкости в транспортных средствах — контроль объема топлива в тяжелой технике (грузовиках,
  • экскаваторах, тепловозах).

Контроллеры уровня предназначены для регулирования уровня жидких и сыпучих сред в различного рода баках, резервуарах, скважинах. Также они применяются для автоматического наполнения или осушения резервуара, бака, приямка и т. д.

Преимущества контроллеров уровня:

  • возможность подключения датчиков уровня различных типов;
  • более мощные (по сравнению с поплавковыми датчиками) исполнительные реле;
  • возможность задания чувствительности измерительных входов;
  • 4 типовых алгоритма работы и возможность ручного управления исполнительными механизмами (ОРДИНАР-Щ);
  • возможность использования в качестве датчиков уровня:

– кондуктометрических зондов; – датчиков типа «сухой контакт» (например, поплавковых);

– бесконтактных датчиков n-p-n или p-n-p типа (ОРДИНАР-Щ).

Алгоритмы работы ОРДИНАР-Щ

Первый алгоритм – работа на заполнение и осушение. В алгоритме реализовано три независимых канала контроля уровня среды. Один канал использует один датчик уровня и может управлять одним реле.

Второй алгоритм позволяет управлять заполнением бака из скважины, а также заполнением бака из «бесконечного резервуара» или осушением скважины. Для работы алгоритма необходимо подключение двух датчиков в баке (верхний и нижний уровень) и двух датчиков в скважине (верхний и нижний уровень).

Третий алгоритм предназначен для контроля уровня среды с защитой от перелива в одном баке с использованием трех датчиков уровня: датчика нижнего уровня, датчика верхнего уровня и датчика аварийного уровня.

Четвертый алгоритм предназначен для контроля уровня в емкости по четырем датчикам: перелив, верхний, нижний и сухой ход.

Поплавковые выключатели, контролирующие уровень жидкости в ёмкостях и водоёмах для управления электронасосом

Для полива приусадебных участков или организации водопровода на даче в основном используются аккумулирующие резервуары, наполнение которых нуждается в посильной автоматизации. Это упрощает использование систем полива и водоснабжения и избавляет от необходимости визуального контроля заполнения и опорожнения гидроаккумулятора. Если учитывать, что ёмкость, как правило, находится достаточно высоко, приглядывать за состоянием жидкости в баке очень неудобно. С этой задачей отлично справятся специальные датчики контроля заполнения ёмкости.

Типы изделий контроля уровня заполнения

Приборы контроля уровня жидкости подразделяются на два основных вида: контактные и бесконтактные.

Бесконтактные датчики: описание

Используются преимущественно в промышленных процессах и делятся на ультразвуковые устройства, ёмкостные, электродные, работающие по гидростатическому принципу и так далее. Такие устройства применяются не только в воде, но и в других средах, в том числе и агрессивных. В схему входит, помимо самого датчика, погружаемого или устанавливаемого на стенки ёмкости, контроллер управления, который устанавливается в отдельном блоке управления вне резервуара. Такие системы являются сложными и дорогими, а, следовательно, нерентабельными для использования в бытовых условиях.

Читайте также:  Как вытащить сломанный болт из резьбы

Для контроля уровня наполнения бака водой, необходимой для полива или водопровода, целесообразнее применять устройства боле простые и дешёвые.

Характеристика контактных приборов

Самые распространённым в этом виде приборов контроля заполнения резервуаров являются контактные датчики поплавкового типа, собранные на основе герконов. Устройства просты, надёжны и дёшевы. Разделяются по месту расположения в ёмкости с жидкостью:

  1. Вертикальное расположение. Шток с поплавком и магнитом двигается вдоль вертикальной трубки, на которой расположены герконы включения и отключения насоса.
  2. Горизонтальное размещение. Устанавливается в верхней или нижней части стенки ёмкости. По мере наполнения резервуара поплавок с закреплённым на нём магнитом поднимается на поперечной штанге к геркону, который коммутирует отключения питания насоса.

Поплавковые датчики контроля наполнения с различными конструктивными особенностями можно приобрести в магазинах. Выбор зависит от конкретного места установки прибора и условий эксплуатации.

Рекомендации по правильному выбору

Подбор датчика контроля заполнения ёмкости зависит от большого количества факторов:

  • Состав жидкости. Важно знать количество посторонних примесей в воде. Примеси могут менять плотность и электропроводность жидкости, что приведёт к неточности показаний обычного датчика.
  • Ёмкость и материал изготовления резервуара.
  • Функциональное предназначение сосуда для генерации жидкости.
  • Вид контроля. Важно отслеживать максимальный и минимальный уровень заполнения ёмкости.
  • Возможность подключения прибора в автоматизированную систему общего управления типа «Умный дом».
  • Коммутационные характеристики прибора.

Читайте еще:   Преимущества сварочных аппаратов Кемпи

Существует ещё множество критериев для подбора этого датчика. Но для бытового использования они, скорее всего, не пригодятся. Параметры отбора можно существенно сократить, остановившись на следующих параметрах:

  1. Ёмкость резервуара.
  2. Способ срабатывания.
  3. Схема управления.

Существенное уменьшение критериев отбора позволяет подобрать датчик в магазине по достаточно невысокой цене. А также делает возможным изготовить прибор своими руками без потерь в качестве срабатывания и безопасности использования.

Самостоятельное изготовление датчика

Предположим, стоит задача автоматизировать использование насоса типа «Малыш» для обеспечения водой дачи или загородного дома. Как правило, вода нагнетается в аккумулирующий резервуар, и нужно обеспечить своевременное, автоматическое отключение насоса при достаточном заполнении ёмкости. Для этого нет необходимости устанавливать сложные и дорогие датчики. Изготовление устройства на основе геркона, которое отлично выполнит поставленную задачу, можно осуществить своими руками. Назовём это устройство: электрический поплавковый клапан уровня воды в баке на базе герконового выключателя.

Герконовый выключатель

Геркон — это выключатель, который является главной исполняющей деталью в устройстве герконового датчика уровня воды для управления насосом. Он выглядит как маленькая герметичная стеклянная ёмкость с вакуумом внутри или инертным газом.

Внутри находится замкнутая или разомкнутая контактная группа, проще говоря, два замкнутых или разомкнутых контакта из ферромагнитного материала с золотым или серебряным верхним покрытием.

При попадании в магнитное поле контакты детали намагничиваются и отталкиваются друг от друга, размыкая цепь, в которую они включена, останавливая её работу, или, наоборот, замыкаются и включают цепь. Герконы разделяются на два вида:

  • Геркон с нормально замкнутыми контактами.
  • Геркон с нормально разомкнутыми контактами.

Среда внутри стеклянной колбы препятствует окислению контактов и образованию искр при замыкании.

Устройство датчика на основе геркона

Для изготовления устройства понадобится магнитный катушечный пускатель на 220 вольт и пара герконов, один из которых замкнут в нормальном состоянии, а второй — разомкнут. И также понадобится поплавок для бака с водой, который изготавливается из пенопласта, шток, трубки и трех проводов небольшого сечения и толщины.

Схема работы устройства проста и, главное, безопасна. Принцип работы следующий:

  • В процессе набора жидкости поплавок с магнитом, достигнув геркона максимального уровня, находящегося в замкнутом состоянии, размыкается под действием магнитного поля, коммутируя силовую, пускающую катушку на отключение, которая выключает насос.
  • По мере убывания воды из резервуара поплавок опускается и при достижении нижнего геркона, срабатывающего на замыкание под воздействием магнитного поля, пускающая катушка коммутируется на запуск насоса.
  • Датчик, изготовленный по такому принципу, способен работать много лет без нареканий в отличие от электронных систем управления контролем заполнения ёмкостей. Изготовить поплавковый датчик уровня воды своими руками несложно, и это не требует особых специальных знаний в области электротехники.

Схема контроля откачки воды дренажным насосом

По принципу вертикальной работы поплавкового механизма можно предложить схему подключения датчика для коммутации реле запуска дренажного насоса с дополнительным питанием 12 вольт.

Стоит отметить, что герконовые переключатели не способны работать с большими токами и не могут включать или отключать насос напрямую. Поэтому они используются в низковольтных схемах для коммутации мощных реле для запуска или отключения насоса. При высоком уровне начинается откачка жидкости до достижения минимального установленного уровня. Принцип работы следующий:

  • При подъёме жидкости в ёмкости до верхнего уровня поплавок с магнитом замыкает верхний геркон SV 1, и на катушку реле P1 начинает поступать ток. Происходит замыкание контактов параллельно с подключённым герконом, что приводит реле в состояние самозахвата. Такая функция не позволяет отключиться напряжению питания катушки при размыкании геркона SV 1. Это достигается подключением нагрузки реле и его катушки в одну цепь.
  • Происходит включение силовой катушки реле P2 в цепи питания электронасоса и начинается откачка жидкости.
  • При уменьшении уровня жидкости поплавок с магнитом достигает нижнего геркона SV 2, замыкая его контакты. Положительный потенциал напряжения начинает подаваться на катушку реле P1 также и с другой стороны. Это приводит к снятию функции самозахвата и отключению реле, что коммутирует отключение силовой катушки P2, обеспечивающей питание электронасоса.
  • Поменяв герконы SV 1 и SV 2 местами, датчик будет отключать насос при наполнении ёмкости до установленного уровня и включать при падении уровня жидкости.

Недорогие приборы промышленного производства

Существуют также недорогие модели датчиков контроля уровня жидкости, которые возможно приобрести в магазинах по цене около 2 тыс. рублей

Различные модификации АРС

Такие поплавковые датчики применяются, как правило, в водоёмах. Измерительная головка в приборах этого типа небольшая, что делает прибор компактным.

Нагрузочная возможность применения, согласно инструкции по эксплуатации, может достигать 1 ампера. Ввод провода в устройства герметичный. Корпус сделан из пластика. Рабочий дифференциал срабатывания равен 45 градусам.

Максимальное давление для корректной работы приборов — 3 бара. Стоимость около 2 тыс. рублей в зависимости от модификации.

Читайте еще:   Когти для лазания по деревянным и бетонным столбам

Устройства контроля заполнения ёмкости «Кристалл»

Эти датчики поплавкового типа можно применять в агрессивных средах. Очень компактны. Измерительная головка 2.3 сантиметра в диаметре. Максимальное давление корректной работы достигает 3.3 бара. Проводной вход выполнен в виде пластикового уплотнителя. Приборы оснащены барьером искрозащиты. Могут работать в горячей среде. Цена чуть выше 2 тыс. рублей, в зависимости от модификации.

Приборы Burkle

Эти устройства предназначены для загрязнённых сред, но также могут быть использованы и в чистых водоёмах, и резервуарах с чистой водой. Максимальное давление корректной работы составляет 4.1 бара.

Максимально возможная нагрузка равна 1А. Возможна работа в средах, нагретых до 170 градусов, в жидкостях плотностью до 3 кг на кв. см.

Средняя цена прибора составляет 2200 рублей и зависит от незначительных модификаций, вносимых производителем.

Датчики Fine Tek и Wilo

Эти устройства поплавкового типа можно использовать в агрессивных средах. Применяются для дренажных целей, также могут быть установлены в колодцах. Датчики выдерживают нагрузку до 2 ампер. Измерительные головки компактны и составляют 2.5 см. Проводные входы выполнены в специализированном уплотнителе. Корпуса сделаны из термостойкого пластика. Устройства оснащены топливными зондами, что позволяет их использование в горючих средах. Цена колеблется от 2 тыс. до 2500 рублей и также зависит от модификации.

Приборы Wilo поплавкового типа наиболее дёшевы, но функционально не предназначены для агрессивных сред применения и могут быть использованы только в чистой воде.

Датчики обладают небольшими измерительными головками и имеют компактный вид. Максимальная температура использования равна 140 градусам. Рабочий дифференциал равен всего 30 градусам.

Максимальное рабочее давление не превышает 2 бара. Цена таких датчиков колеблется в районе 1900 рублей.

Ссылка на основную публикацию
Для любых предложений по сайту: [email protected]