Сигнализаторы уровня жидкости. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби

 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 .

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.

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.

Рис. 3

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.

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.

Рис. 6

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).

Рис. 8

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.

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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Новый способ переработки пластика 05.10.2021 Инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария) разработали новый метод для переработки пластика, основанный на пересборке полимера. Белки - одно из основных органических соединений, из которых состоит наш мир. Подобно ДНК, они составляют часть семейства полимеров; белки - это длинные цепочки молекул или мономеров, известные как аминокислоты. Последовательность этих звеньев составляет структуру белка и, следовательно, определяет его свойства. В природе белковые цепи распадаются на составляющие аминокислоты, и клетки соединяют эти аминокислоты вместе, чтобы сформировать новые белки. В лаборатории ученые сначала попытались воспроизвести этот естественный цикл за пределами живых организмов. Они выбрали белки и разделили их на аминокислоты. Затем поместили аминокислоты в бесклеточную биологическую систему, которая собирала новые белки с совершенно другими структурами и функциями. "Важно отметить, что когда вы расщепляете и собираете белки таким образом, качество производимых белков точно такое же, как у вновь синтезированного белка. Действительно, вы создаете что-то новое", - добавляют авторы работы. Какова же связь между сборкой белка и переработкой пластика? Поскольку оба соединения являются полимерами, механизмы, естественные для белков, могут быть применены и к пластмассам. Хотя эта аналогия может показаться многообещающей, ученые предупреждают, что разработка таких методов не произойдет в одночасье. Это потребует кардинально иного мышления. Полимеры - это нити жемчуга, но синтетические полимеры состоят в основном из жемчуга одного цвета, и когда цвет отличается, последовательность цвета редко имеет значение. Кроме того, нет эффективного способа собрать синтетические полимеры из жемчуга разного цвета, контролируя их последовательность. Этот новый подход к переработке пластика, по-видимому, единственный, который действительно соответствует постулату экономики замкнутого цикла.

Другие интересные новости:

▪ Ноутбук WeWi Sol с солнечной панелью

▪ Роботы LG CLOi поддержат маленьких пациентов

▪ Гравитация не просачивается в другие измерения

▪ Новое применение водородному двигателю

▪ Низкопрофильные ускорители GeForce GTX 1650

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоэлектроника и электротехника. Подборка статей

▪ статья Не бойся едких осуждений, но упоительных похвал. Крылатое выражение

▪ статья Каким образом Дедал и его сын Икар сбежали с острова Крит? Подробный ответ

▪ статья Люцерна таунсвильская. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Null Modem 25-25 pin (COM-COM). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный стабилизатор анодного напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025