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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Процессор Alibaba для искусственного интеллекта 30.09.2019 Китайская компания Alibaba Group Holdings представила процессор собственной разработки Hanguang 800. Это специализированное решение для задач машинного обучения. Оно уже используется Alibaba для поиска, автоматического перевода и выдачи персонализированных рекомендаций на веб-сайтах гиганта электронной коммерции. Микросхема была разработана специалистами DAMO Academy - исследовательского института, созданного Alibaba в конце 2017 года, и T-Head - подразделения компании, занимающегося полупроводниковой продукцией. По словам представителя компании, Alibaba не планирует в ближайшее время продавать чип как самостоятельный коммерческий продукт. Американские технологические гиганты, такие как Alphabet и Facebook, тоже разрабатывают собственные процессоры с целью повышения производительности своих центров обработки данных в задачах ИИ. Alibaba является бесспорным лидером среди поставщиков облачных услуг в Китае, занимая 47% этого рынка.

Другие интересные новости:

▪ Беспроводной HDMI-брелок для телевизоров

▪ Разъемы низковольтного питания L1NK от Molex

▪ Ремни безопасности с подогревом

▪ Преобразователи MAX20343/MAX20344

▪ Постройки будущего

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Должностные инструкции. Подборка статей

▪ статья Привил-таки классическую розу к советскому дичку. Крылатое выражение

▪ статья Кто в течение жизни съел около девяти тонн металла? Подробный ответ

▪ статья Обслуживание и ремонт зданий и сооружений. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Большой 5-метровый самодельный ветрогенератор (Часть 1). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лабораторный источник постоянного напряжения и тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026