Menu Home

Бесплатная техническая библиотека для любителей и профессионалов Бесплатная техническая библиотека


Сигнализаторы уровня жидкости. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби

Комментарии к статье Комментарии к статье

Сигнализаторы уровня являются наиболее распространенными устройствами автоматики. Принцип действия этих устройств весьма разнообразен и определяется как физическими свойствами среды, так и поставленными задачами. При сигнализации уровня сыпучих сухих веществ применяют ультразвуковые радары, измерители массы емкости с продуктом, системы, основанные на измерении затухания ультразвуковой волны, распространяющейся по стенке емкости от излучателя, располагаемого на уровне уставки сигнализации до приемника, расположенного по горизонтали на некотором расстоянии. Бывают даже радиоизотопные приборы, просвечивающие стенку емкости, на противоположной стороне которой располагается счетчик Гейгера.

Для сигнализации уровня жидкостей существует гораздо большее количество приборов. Если жидкость не электропроводна, то, помимо выше указанных, используются емкостные датчики - когда в резервуар на уровень сигнализации врезается пара рядом расположенных электродов, изолированных фторопластовой пленкой. Когда жидкость покрывает электроды, из-за ее диэлектрической проницаемости увеличивается электрическая емкость, изменение которой измеряет электрическая схема датчика. Наиболее часто применят поплавковые и вибрационные сигнализаторы.

У поплавковых датчиков, конструкций которых величайшее множество, при всплытии поплавка срабатывает геркон или бесконтактный элемент. Основу вибрационного сигнализатора составляет LC v генератор низкой частоты. В поле индуктивности располагается механический резонатор в виде камертона. При касании жидкости до лепестков резонатора сильно увеличивается затухание механических колебаний и происходит срыв генерации. Схема сигнализатора выдает внешний сигнал о достижении требуемого уровня.

Сигнализацию уровня электропроводных жидкостей, помимо вышеуказанных способов, чаще всего осуществляют с помощью контрольных электродов. Принцип действия заключается в измерении электрического сопротивления между контрольным электродом и общим проводом. Для исключения эффекта поляризации электродов, при котором электрод покрывается пленкой продуктов электролиза, плохо проводящей электрический ток, контроль ведут исключительно на переменном токе. Чаще всего таким способом измеряют уровень воды. Обычно напряжение на контрольных электродах составляет около 6 В, а электронная схема срабатывает при сопротивлении в цепи контрольного электрода ниже 3 кОм.

Схема сигнализатора имеет симметричный вход для обоих полуволн контрольного напряжения. Напряжение, выделенное на измерительном резисторе, выпрямляется и поступает на вход порогового элемента, на выходе которого подключается реле или бесконтактный элемент.

Так как в быту чаще всего приходится сигнализировать уровень воды, а схемы с использованием контрольных электродов наиболее просты и доступны для самостоятельного повторения - в данном разделе будут рассмотрены только такие системы. Автор разработал несколько десятков подобных схем, в основном для применения на промышленных предприятиях, но многие конструкции прекрасно подходят для сигнализации уровня в накопительных баках, скважинах, бассейнах, дренажных приямках и т.д.

В этом разделе, для упрощения, рассмотрены только двухканальные сигнализаторы различной сложности и на разной элементной базе, но количество каналов можно сделать любым. Например, промышленность выпускает трехканальные сигнализаторы, а в домашнем хозяйстве могут понадобиться приборы пятиканальные и более. Схема любого сигнализатора обязательно выдает на контрольный электрод переменный ток, который затем подается на пороговый элемент, имеющий гистерезисную характеристику. На выходе порогового устройства подключается электромагнитное реле или бесконтактные элементы. Из-за разнообразия элементной базы, таких схем может быть огромное множество, но для упрощения, ниже будут рассмотрены только схемы с релейным выходом .

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 1

Простейший сигнализатор можно построить на электромагнитных реле (рис. 1). В схеме используются только реле постоянного тока, т.к у реле переменного тока практически нет гистерезиса и срабатывание сигнализатора в момент касания электрода поверхности воды будет сопровождаться большим дребезгом. Недостаток схемы - обязательное использование маломощных реле и низкая чувствительность.

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 2

Значительно лучшие характеристики имеет схема на транзисторах (рис. 2). Для исключения дребезга реле в момент касания электродом поверхности воды - из-за недостаточных пороговых свойств схемы, в цепи базы транзисторов установлены электролитические конденсаторы. В качестве порогового элемента можно использовать триггер Шмитта, как это делается в промышленных приборах, но это значительно усложняет схему.

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 3

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 4

Неплохими пороговыми свойствами обладают тиристоры и симисторы. Схема на тиристорах проста и надежна (рис. 3), но есть проблемы с напряжением на выходных реле. Более простая и надежная схема (рис. 4) получается с использованием импортных симисторов серии BT134 ... BT138. В схеме можно использовать любые реле или иные нагрузки, например, сигнальные лампы или звонок.

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 5

Если применяются реле или иные элементы на напряжение ~220B, то лучше всего подходит схема на рисунке 5. Пороговые элементы лучше всего строить на микросхемах. Можно использовать микросхему К561ТЛ2 - триггер Шмитта, но ввиду ее дефицитности, схемы с ее использованием здесь не рассматриваются.

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 6

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 7

Неплохими пороговыми свойствами обладают практически все логические элементы, но для упрощения будем рассматривать только К561ПУ4 (рис. 6). Иногда требуются сигнализаторы, у которых выходные реле при отсутствии воды сработаны и отпускают при касании электрода поверхности воды. Такая схема удобна для дистанционного контроля исправности сигнализатора - достаточно отключить питание и н.з. контакты реле замкнутся (рис. 7).

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 8

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 9

Если в наличии нет подходящего трансформатора с двумя выходными обмотками - можно использовать схему с одной вторичной обмоткой (рис. 8). В зависимости от напряжения этой обмотки подбирают выходные реле. Схема имеет неплохие характеристики и инверсную характеристику состояния выходных реле. Если требуется контролировать уровень воды в емкости, где над поверхностью всегда присутствуют брызги и волны - лучше всего применить схему с демпфированием сигнала уровня. Схема должна срабатывать только после устойчивого появления сигнала с электродов и не отключать выходной сигнал при кратковременном пропадании уровня. Очень неплохие характеристики имеет схема на счетверенном компараторе. В схеме используется трансформатор с одной вторичной обмоткой. Если в схеме необходимо использовать мощные выходные реле, то потребуются дополнительные усилители на транзисторах.

Сигнализаторы уровня жидкости
Рис. 10 (нажмите для увеличения)

Промышленность выпускает множество сигнализаторов уровня, но не все схемы их можно назвать удачными. Автору много раз приходилось доводить "до ума" серийные изделия (рис. 10). Т.к. схемы промышленных приборов часто необоснованно усложнены и малодоступны, в дальнейшем они рассматриваться не будут. Здесь рассмотрены только наиболее простые схемы сигнализаторов, обладающих неплохими характеристиками. На их основе можно создать множество других схем, которые автор здесь не публикует и предлагает это сделать самим читателям.

Автор: Кравцов В., kravitnik.narod.ru

Смотрите другие статьи раздела Дом, приусадебное хозяйство, хобби.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Бетон, обогащенный графеном 07.11.2024

Ученые из Университета Виргинии разработали новый тип бетона, обогащенный графеном. Этот инновационный материал не только обладает улучшенными физическими свойствами, но и способствует значительному сокращению выбросов углерода. Новый бетон представляет собой смесь графена, известняка и кальцинированного глиняного цемента (LC2). Уникальность этой разработки заключается в добавлении графена - одного из самых прочных и легких материалов на Земле - который значительно усиливает свойства бетона. Это делает его идеальным для использования в современных методах строительства, таких как 3D-печать, все чаще применяемая для возведения зданий и инфраструктуры. Исследователи под руководством профессора Османа Озбулута обнаружили, что добавление графена в цементную смесь LC2 позволяет не только улучшить ее прочность и долговечность, но и адаптировать материал для 3D-печати. Благодаря этому инновационному подходу стало возможным создание бетонных конструкций с высокой точностью и меньшими зат ...>>

Кабель Thunderbolt 5 USB-C 07.11.2024

Компания Apple выпустила кабель Thunderbolt 5 USB-C. Новый кабель Thunderbolt 5 не только существенно повышает скорость передачи данных, но и расширяет возможности подключения и зарядки устройств. Это делает его одним из наиболее перспективных аксессуаров для пользователей современных Mac и других устройств с поддержкой стандарта Thunderbolt. Кабель Thunderbolt 5 от Apple предоставляет пользователям возможность передачи данных со скоростью до 120 Гбит/с, что почти вдвое превосходит возможности предыдущей версии Thunderbolt 4, где максимальная пропускная способность составляла 40 Гбит/с. Это делает новый кабель отличным выбором для работы с высокими нагрузками, особенно для тех, кто работает с большими объемами данных, будь то видеофайлы в высоком разрешении или сложные графические проекты. Кабель длиной 1 метр выполнен в черном цвете и снабжен оплеткой, предотвращающей его запутывание. Важное преимущество новинки - это обратная совместимость с предыдущими версиями стандартов T ...>>

Оптимальна форма бокала для сохранения пива холодным 06.11.2024

Температура пива - один из ключевых факторов, влияющих на его вкус и восприятие. Множество методов используются, чтобы сохранить напиток прохладным как можно дольше. Однако ученый Клаудио Пеллегрини из Федерального университета Сан-Жуан-дель-Рей в Бразилии предложил необычный и элегантный подход - он разработал математическую модель, которая помогает определить оптимальную форму бокала для минимизации нагрева пива. Основная цель исследования заключалась в том, чтобы минимизировать поступление тепла в пиво за счет самой формы бокала, а не дополнительных решений, таких как использование изоляционных материалов или ручек для предотвращения контакта с теплыми руками. Внимание было сосредоточено на создании дизайна, который был бы не только практичным, но и улучшал сохранение температуры напитка. Ключевая задача заключалась в том, чтобы понять, как тепло передается через стекло в зависимости от его формы, и затем разработать такой дизайн, который замедлил бы этот процесс. Для этого Пе ...>>

Случайная новость из Архива

SM24CAN - TVS-сборки для защиты CAN интерфейса 07.04.2017

Компания Littelfuse выпустила специализированные TVS-сборки для защиты промышленного интерфейса CAN (Control Area Network).

SM24CANA-02HTG - базовая 2-канальная сборка мощностью 200 Вт (при защите от микросекундных импульсов с фронтом 8/20 мкс), SM24CANB-02HTG - улучшенная версия, с более высокой мощностью до 500 Вт. Обе сборки имеют защиту от статики (ESD 61000-4-2) и "быстрых" наносекундных помех (EFT IEC 61000-4-4).

Сборки SM24CAN изготовлены в миниатюрном 3-х выводном корпусе SOT23-3 и рассчитаны на рабочее напряжение +24 В. Одним из основных применений данных сборок является защита в автомобильной электронике (в частности CAN-шины). Что подтверждается наличием сертификата AEC-Q101 и расширенным температурным диапазоном от -40 до +125°C. Данные сборки обладают небольшой емкостью (до 30 пФ), что не является помехой для использования в низко-скоростном интерфейсе CAN, скорость которого ограничена уровнем 1 Мбит/с.

Другие интересные новости:

▪ Флэш-память Nano Flash-100 от Toshiba

▪ Самое быстрое растение

▪ Открыт тетранейтрон

▪ Накопители Intel SSD 660p на основе QLC 3D NAND

▪ Нанорезонатор поможет отражать в 10000 раз больше света

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

 

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Вещественные знаки невещественных отношений. Крылатое выражение

▪ статья Всегда ли Земля находилась на одном и том же расстоянии от Солнца? Подробный ответ

▪ статья Работник, занятый полевыми работами. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Солнечные элементы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простые мощные стабилизаторы напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:


E-mail (не обязательно):


Комментарий:





Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024