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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Брак влияет на уровень сахара в крови 20.02.2023 Международная группа ученых провела исследование, в котором ученые измеряли средний уровень сахара в крови у пожилых людей. Оказалось, что жизнь в браке позволяет поддерживать обычный уровень глюкозы в крови. В исследовании изучалась взаимосвязь между семейным положением, качеством брака и средним уровнем глюкозы в крови у пожилых людей. Участниками стали 3335 человек в возрасте 50 - 89 лет, не болеющих сахарным диабетом. В течение десяти лет они спрашивали о том, находятся ли они в отношениях и как изменялось их семейное положение. Им также задавали вопросы, которые помогли бы понять, насколько отношения между испытуемыми и их партнерами теплые и поддерживающие. Согласно полученным данным, при вступлении в брак или партнерство в анализе крови отмечалось улучшение такого показателя, как гликированный гемоглобин. Он позволяет понять, каков был уровень глюкозы в крови за последние несколько месяцев. Так вот, жизнь в паре приводила к понижению этого показателя. И это отлично, потому что нормальный уровень гликированного гемоглобина снижает риск смерти. Но без отношений этот показатель рос. Интересно, что уровень глюкозы в крови оказывает существенное влияние сам факт наличия пара, а не качество отношений. Ученые пока не нашли объяснения этому результату, но возможно кто-то недооценивает поддержку партнера.

Другие интересные новости:

▪ Гибрид телевизионного ПДУ и портативного динамика

▪ Северный полюс движется в Россию

▪ Следы древнейших приливов

▪ Куртка из графена

▪ Шоколад, который не тает

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Походный холодильник. Советы домашнему мастеру

▪ статья Как погиб величайший греческий герой Троянской войны Ахилл? Подробный ответ

▪ статья Аккумуляторы. Справочник

▪ статья Конвертер на 27 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Часы, исчезающие в коробке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026