Снабдевање водом и одводњавање је саставни део живота и производње. Скоро сви који су се бавили пољопривредом или побољшањем живота, барем се једном суочили са проблемом одржавања нивоа воде у одређеној цистерни. Неки то раде ручно отварањем и затварањем вентила, али много је једноставније и ефикасније користити аутоматски сензор нивоа воде у ове сврхе.
Врсте сензора нивоа
Зависно од постављених задатака, за контролу нивоа течности користе се контактни и близински сензори. Први, као што можете претпоставити из њиховог имена, имају контакт са течношћу, други примају информације на даљину користећи индиректне методе мерења - прозирност медијума, његов капацитет, електрична проводљивост, густина итд. По принципу рада сви сензори се могу поделити у 5 главних типова:
- Флоат.
- Електрода
- Хидростатиц.
- Цапацитиве.
- Радар.
Прва три се могу приписати уређајима типа контакта, пошто директно делују у радном медијуму (течни), четврти и пети су безконтактни.
Лебдећи сензори
Можда најједноставнији у дизајну. Они су плутајући систем, који се налази на површини течности. Како се ниво мења, пловак се креће, на овај или онај начин, затварајући контакте управљачког механизма. Што се више контаката налази на путу кретања пловака, точнија су очитања индикатора:
Принцип рада сензора пловка за ниво воде у резервоару
Из слике се види да су очитања индикатора таквог уређаја дискретна, а број нивоа вриједности овиси о броју прекидача. У горњем дијаграму постоје два од њих - горњи и доњи. То је, по правилу, сасвим довољно за аутоматско одржавање нивоа у датом опсегу.
Постоје плутајући уређаји за непрекидно даљинско надгледање. У њима пловак управља мотором реостата, а ниво се израчунава на основу тренутног отпора. Донедавно су се такви уређаји широко користили, на пример, за мерење количине бензина у аутомобилским резервоарима за гориво:
Уређај за мерење нивоа реостата где:
- 1 - жичани реостат;
- 2 - клизни реостат механички повезан с пловком.
Сензори нивоа електрода
Уређаји ове врсте користе електричну проводљивост течности и дискретни су. Сензор се састоји од неколико електрода разних дужина уроњених у воду. Овисно о нивоу течности, појављује се један или други број електрода.
Троелектродни систем сензора нивоа течности у резервоару
На горњој слици два десна сензора су уроњена у воду, што значи да између њих постоји отпорност на воду - пумпа је заустављена. Чим ниво падне, средњи сензор ће се осушити и отпор круга ће се повећати. Аутоматизација ће покренути боостер пумпу. Када се контејнер напуни, најкраћа електрода падне у воду, отпорност на уобичајену електроду ће се смањити и аутоматизација ће зауставити пумпу.
Сасвим је јасно да се број контролних тачака лако повећава додавањем додатних електрода и одговарајућих управљачких канала у дизајн, на пример, за аларм о преливању или сушењу.
Хидростатски систем управљања
Овде је сензор отворена цев у коју је уграђен сензор притиска једне или друге врсте. Како се ниво повећава, висина воденог стуба у цеви се мења, што значи притисак на сензор:
Принцип рада хидростатичког система за контролу нивоа течности
Такви системи имају континуирану карактеристику и могу се користити не само за аутоматско управљање, већ и за даљинско управљање нивоом.
Капацитивна метода мерења
У сензорима овог типа кондензатор се користи као сензор, чији електрични капацитет варира у зависности од диелектричних својстава околине. Ако у близини плоча мерног кондензатора има воде, има један електрични капацитет, а други ваздух.
Управљачки систем стално мери електрични капацитет сензора и када се промени доноси једну или другу одлуку. Бројила ове врсте су дискретна и могу се користити само за надгледање одређеног нивоа течности. Ако је резервоар за воду направљен од диелектрика, онда се мерења могу вршити без контакта - кроз зид резервоара или цеви за водомер. Иначе, капацитивни сензор је уграђен унутар резервоара.
Принцип рада капацитивног сензора са металном (левом) и диелектричном купком
Индукциони показивачи раде на сличном принципу, али у њима улогу сензора игра завојница, чија индуктивност варира у зависности од присуства течности. Главни недостатак таквих уређаја је тај што су погодни само за контролу супстанци (течности, расутих материјала итд.) Које имају довољно високу магнетну пропустљивост. У свакодневном животу индуктивни сензори се практично не користе.
Контрола радаром
Главна предност ове методе је недостатак контакта са радним окружењем. Штавише, сензори се могу одвојити од течности, чији ниво мора бити контролисан, довољно далеко. То омогућава употребу радарских сензора за праћење изузетно агресивних, токсичних или врућих течности. Принцип рада таквих сензора означава их и њиховим називом - радар. Уређај се састоји од предајника и пријемника састављених у једном кућишту. Први емитује једну или другу врсту сигнала, други прима одбијени и броји време кашњења између послатих и примљених импулса.
Принцип рада радара типа ултразвучног прекидача
Сигнал, у зависности од задатака, може бити светлосни, звучни, радио-емисија. Тачност таквих сензора је прилично велика - милиметри. Можда је једини недостатак сложеност опреме за радарско надгледање и њена прилично велика цена.
Домаће контроле нивоа течности
Због чињенице да су неки сензори у дизајну изузетно једноставни, није тешко створити прекидач нивоа воде властитим рукама . Радећи заједно са пумпама за воду, такви уређаји ће у потпуности аутоматизовати процес испумпавања воде, на пример, у летњу водоторњу или у аутономни систем за наводњавање капањем.
Плута за контролу пловка
Да бисте спровели ову идеју, користи се домаћи трске, склопка нивоа воде с пловком. Не захтева скупе и оскудне компоненте, лако је поновити и довољно поуздан. Пре свега, вреди размотрити дизајн самог сензора:
Дизајн двостепеног сензора за пловну воду у резервоару
Састоји се од самог пловка 2, који је фиксиран на покретном шипку 3. Пловак се налази на површини воде и, у зависности од његовог нивоа, креће се штапом и трајним магнетом 5 причвршћеним на њега горе / доле у водилицама 4 и 5. У доњем положају када ниво течности је минималан, магнет затвара трстични прекидач 8, а у горњем (резервоар је пун) - штапни прекидач 7. Дужина штапа и удаљеност између водича одабире се на основу висине резервоара за воду.
Остаје да саставите уређај који ће аутоматски укључити и искључити пумпу за повишење притиска, у зависности од стања контаката. Његова шема је следећа:
Управљачки круг водене пумпе
Претпоставимо да је резервоар пун, пловак је у горњем положају. Реед прекидач СФ2 је затворен, транзистор ВТ1 је затворен, релеји К1 и К2 су искључени. Пумпа за воду прикључена на конектор Кс1 је без напајања. Док вода тече, пловак, а са њом и магнет ће пасти, отвориће се трсни прекидач СФ1, али круг ће остати у истом стању.
Чим ниво воде падне испод критичног, трске склопка СФ1 се затвара. Транзистор ВТ1 се отвара, релеј К1 искључује и закључава се у контактима К1.1. Истовремено, контакти К1.2 истог релеја напајаће К2 стартер који се укључује на пумпу. Започело пумпање воде.
Како се ниво повећава, пловак ће почети расти, контакт СФ1 ће се отворити, али транзистор блокиран контактима К1.1 остаће отворен. Чим се капацитет напуни, контакт СФ2 се затвара и насилно затвара транзистор. Оба релеја ће се отпустити, пумпа ће се искључити и круг ће ући у режим приправности.
Када понављате круг уместо К1, можете користити било који електромагнетни релеј мале снаге за одзивни напон од 22-24 В, на пример, РЕС-9 (РС4.524.200). Као К2, РМУ (РС4.523.330) или било који други погодан за радни напон од 24 В, чији контакти издрже почетну струју водене пумпе. Реед прекидачи ће радити било који који раде на кругу или пребацивању.
Прекидачи нивоа са сензорима електрода
Са свим својим достојанством и једноставношћу, претходни дизајн мерача нивоа за контејнере има значајан недостатак - механичке јединице које раде у води и захтевају константно одржавање. Овај недостатак изостаје у електродном дизајну машине. Много је поузданији од механичког, не захтева никакво одржавање, а шема није много сложенија од претходне.
Овде се као сензори користе три електроде начињене од било ког проводљивог нерђајућег материјала. Све електроде су електрично изоловане једна од друге и од тела контејнера. Дизајн сензора је јасно видљив на слици испод:
Дизајн сензора са три електроде, где:
- С1 - уобичајена електрода (увек у води)
- С2 - минимални сензор (резервоар празан);
- С3 - сензор максималног нивоа (резервоар пун);
Схема контроле пумпе изгледаће овако:
Шема аутоматске регулације пумпе помоћу електродних сензора
Ако је резервоар пун, онда су све три електроде у води и електрични отпор између њих је мали. У овом случају, транзистор ВТ1 је затворен, ВТ2 отворен. Релеј К1 је укључен и искључује пумпу са нормално затвореним контактима и повезује сензор С2 паралелно са С3 са нормално отвореним контактима. Када ниво воде почне да пада, електрода С3 је изложена, али С2 је још увек у води и ништа се не догађа.
Вода се и даље троши и коначно пушта електроду С2. Захваљујући отпорнику Р1, транзистори прелазе у супротно стање. Релеј ослобађа и покреће пумпу, док искључује С2 сензор. Ниво воде постепено расте и прво затвара електроду С2 (ништа се не догађа - раздваја се контактима К1.1), а потом С3. Транзистори се поново пребацују, релеј активира и искључује пумпу, истовремено повезујући С2 сензор да би радио на следећем циклусу.
Уређај може користити било који релеј мале снаге који ради на 12 В, чији контакти могу да издрже струју покретача пумпе.
Ако је потребно, иста шема може се користити за аутоматско испумпавање воде, рецимо, из подрума. Да бисте то учинили, испусна пумпа не сме да буде прикључена на нормално затворене, већ на нормално отварање релејних контаката К1. Круг неће захтевати никакве друге измене.