Типы датчиков уровня, используемых в промышленности

Классификация датчиков уровня

Датчики уровня можно разделить на две категории:

• Измерение предельного уровня
• Непрерывное измерение уровня

Измерение предельного уровня показывает, когда продукт находится в определенной точке, а непрерывное измерение уровня указывает на непрерывный уровень продукта по мере его подъема и падения.

Датчики для индикации предельного уровня:

• Емкостной
• Оптический
• Проводимости
• Вибрационный
• Поплавковый переключатель

Датчики для непрерывного измерения уровня:

• Ультразвуковой
• Радарный

Как они работают и какие приложения лучше всего подходят для их технологии, а также ограничения в определенных приложениях.

Датчики измерения предельного уровня

Сначала поговорим о датчиках индикации предельного уровня. Начиная с емкостных датчиков уровня.

Датчик уровня емкости

Емкостной датчик уровня представляет собой бесконтактный датчик, который излучает электрическое поле и определяет уровень по влиянию на его электрическое поле.

Эти датчики:

• Небольшие;
• Дешевле собратьев;
• Инвазивные по отношению к продукту;
• Точные;
• Не имеют движущихся частей.

Однако они должны быть откалиброваны и будут обнаруживать только определенные жидкости.

Емкостные датчики могут использоваться в резервуарах для хранения жидкости. Сооружение по очистке воды с резервуарами для хранения идеальное место для  применения емкостного датчика.

 Оптический датчик уровня

Следующим датчиком предельного уровня, является оптический датчик уровня.

Оптические датчики работают путем преобразования световых лучей в электрические сигналы, которые измеряют физическое количество света, а затем преобразуют его в измерение.

Эти датчики:

• Не имеют движущихся частей;
• На них не влияет высокое давление или температура;
• Они небольшого размера;
• Их можно использовать в жидких средах.

Однако, если линзы покрываются или загрязняются, их необходимо очистить.

Их можно использовать в качестве индикаторов низкого уровня для предотвращения работы всухую при использовании масла, охлаждающей жидкости или гидравлики.

Датчик уровня проводимости (сопротивления)

Другой тип датчика предельного уровня — проводимость или сопротивление.

Датчик проводимости или сопротивления использует зонд для считывания проводимости. Зонд имеет пару электродов и подает на них переменный ток.

Когда жидкость покрывает зонд, его электроды образуют часть электрической цепи, вызывая протекание тока, сигнализирующего о высоком или низком уровне.

Преимущества использования датчика уровня проводимости:

• Нет движущихся частей
• Имеют низкую стоимость
• Довольно прост в использовании

Недостатки:

• Они инвазивны (это означает, что они должны касаться измеряемого продукта)
• Они чувствуют только токопроводящие жидкости
• Зонд со временем изнашивается

Эти датчики можно использовать для сигнализации о высоком или низком уровне.

Вибрационный (камертонный) датчик уровня

Вибрационные или камертонные вилки — это еще один тип датчиков предельного уровня.

В них используется вилкообразный чувствительный элемент с двумя зубцами. Вилка вибрирует на своей естественной резонансной частоте. При изменении уровня частота вилки будет меняться в зависимости от уровня.

Эти датчики:

• Экономичные и компактные;
• Инвазивны по отношению к продукту, что означает, что они должны прикоснуться к материалу, чтобы определить уровень;
• Простые в установке;
• Практически не требует обслуживания.

Они имеют неограниченное использование в зависимости от материала, который они могут ощущать. Горнодобывающая промышленность, производство продуктов питания и напитков, а также химическая промышленность используют эти датчики для своих целей.

Поплавковый выключатель

В поплавковых выключателях используется поплавок — устройство, которое поднимается или опускается при нанесении или удалении продукта, а также размыкает или замыкает цепь по мере повышения или опускания уровня, перемещая поплавок.

Преимущества поплавкового выключателя:

• Это устройство без питания;
• Они дают прямое указание;
• Они недорогие.

Недостатки:

• Они агрессивны по отношению к продукту;
• Имеют движущиеся части;
• Они могут быть больших размеров.

Поплавковые выключатели показывают только высокий или низкий уровень, они не могут измерять переменный уровень. Поплавковые выключатели широко используются в резервуарах для хранения жидкости для индикации высокого или низкого уровня.

Датчики непрерывного измерения уровня

Ультразвуковой датчик уровня

Ультразвуковые датчики уровня работают путем излучения и приема ультразвуковых волн. Время, которое требуется волнам, чтобы отразиться назад, — это то, как измеряется расстояние. Преимущество использования этого типа датчика заключается в том, что:

Эти датчики:

• Не имеют движущихся частей;
• Они компактны;
• Они надежны;
• Неинвазивный (бесконтактный);
• Не зависят от свойств материала, который они воспринимают;
• Самоочищение из-за вибраций, которые они испускают.

Недостатком использования этого типа датчика является то, что:

• Они могут быть дорогими;
• В некоторых ситуациях окружающая среда может оказывать на них негативное влияние.

Примером применения является резервуар для горячего асфальта на заводе по производству гонта. Ультразвуковой датчик будет размещен в верхней части бака вдали от горячего асфальта и будет использоваться для определения уровня, чтобы отправить запрос на заполнение бака.

Радарный датчик уровня

Эти датчики передают микроволны с помощью антенны на датчике радара. Определяемый продукт отражает эти микроволны обратно к антенне, и время от излучения до приема сигнала пропорционально уровню продукта.

Преимущества радарных датчиков заключаются в том, что:

• На них не влияет температура, давление или пыль;
• Они также могут измерять жидкости, пасты, порошки и твердые вещества;
• Они очень точны и не требуют калибровки;
• Они неинвазивны, потому что им не нужно прикасаться к продукту, который они воспринимают.

К недостаткам радиолокационных датчиков относятся:

• Они дорогие;
• Имеют ограниченную дальность обнаружения.

Возвращаясь к примеру с заводом по производству черепицы, радарный уровнемер может быть идеальным решением. Как и ультразвуковой датчик, радарные датчики идеально подходят для резервуаров для хранения горячих жидкостей.

Резюме

При выборе датчика важно определить продукт, который вы измеряете, и тип обратной связи, который требуется для вашего приложения.

Такие приборы, как датчики проводимости или сопротивления, емкостные, вибрационные, поплавковые выключатели и оптические датчики уровня, могут использоваться для индикации высокого или низкого уровня. В то время как ультразвуковые и радарные датчики уровня могут измерять уровень, чтобы дать конкретную информацию о том, сколько продукта находится в резервуаре.