Вопрос 16 Датчики уровня.

Для управления процессами приготовления гранулированных, сыпучих и жидких кормов, поения птиц и животных, приготовления и распределения растворов в гидропонных сооружениях, другими процессами сельскохозяйственного производства требуется информация об уровне соответствующих материалов. Ее формируют датчики уровня.

Наиболее распространены датчики уровня с дискретным выходным сигналом, часто называемые сигнализаторами уровня, поскольку на их основе строят системы сигнализации. Сигнализаторы уровня, объединенные с преобразующим устройством, которое вырабатывает релейный сигнал (например, замыкает или размыкает контакты), во многих случаях называют реле уровня.

Рис. 2.17. ПИП датчиков уровня и их выходные сигналы:

у ₁— перемещение поплавка; y ₂— прогиб мембраны; у₃ — перемещение флажка; у₄ - момент торможения крыльчатки; y₅ — электрический ток в цепи фотопреобразователя

В сельскохозяйственном производстве применяют датчики с ПИП мембранного, поплавкового, флажкового, фотоэлектрического и емкостного типов (рис. 2.17).

Для контроля уровня сыпучих веществ (зерна, муки, отрубей) в бункерах кормоприготовительных агрегатов, убо­рочных машинах и линиях по первичной обработке продукции растениевод­ства чаще всего применяют мембранные датчики уровня. Пример конструкции такого датчика показан на рисунке 2.18а. Он состоит из штампованного металлического корпуса 6, в котором на плате закреплены микропереключатель 4 и рычаг 5 с опорным диском. Рычаг опирается на толкатель микропереклю­чателя, а диск подпирает эластичную мембрану 2. Мембрана закрывает внутреннюю полость корпуса и прикреплена к нему с помощью винтов и кольцевой накладки.

Мембрана воспринимает давление сыпучего материала и через опорный диск передает его на рычаг, который нажимает на толкатель микропереключателя, вызывая переключение его контактов.

Мембранные датчики уровня устанавливают на боковых по­верхностях бункеров (рис. 2.18, б) или снизу, так чтобы они воспринимали давление столба сыпучего материала.

Основная причина отказов в работе рассмотренных датчи­ков — затвердение мембраны из-за образования на ее поверхнос­ти корки загрязнений. При длительном использовании материал мембраны утрачивает эластичность.

Рис. 2.18. Мембранный датчик уровня а — конструкция датчика; б—размещение датчика на бункере комбикорма; 1 — опорный диск; 2 — мембрана; 3 — накладка; 4—микропереключатель; 5 — рычаг; 6— корпус датчик

Датчик-реле уровня жидкости поплавкового типа показан на рисунке 2.19. Поплавок 2 шарнирно закреплен на крышке датчика с помощью рычага 4, оснащенного постоянным магнитом 7. Корпус датчика имеет патрубки 3 и 11 для соединения с полос­тью контролируемого сосуда.

При понижении уровня жидкости происходит сближение магнита с помещенными в защитный кожух магнитоуправляемыми контактами, и они замыкаются. При повышении уровня жидкости поплавок всплывает, магнит удаляется от контактов, и они размыкаются. При изготовлении крышки из стали или другого ферромагнитного материала в ней в зоне размещения магнитоуправляемого контакта делают вставку из немагнитного материала.

Датчик уровня сыпучих материалов флажкового типа показан на рисунке 2.20. Флажок 6 фиксируется винтом 5 в требуемом положении на валу 4, который может вращаться в подшипниках, Размещенных во втулке, прикрепленной к монтажной панели. На другом конце вала установлен рычаг с экранирующей пластинкой 1 и уравновешивающим противовесом 9. Перемещая противовес, можно изменять чувствительность датчика. По мере заполнения бункера материалом флажок поднимается, перемещая экранирующую пластинку преобразователя с магнитоуправляемыми контактами и формируя сигнал о достижении предельно верхнего уровня заполнения.

Датчик монтируют так, чтобы исходное положение флажка было горизонтальное, экранирующая пластинка находилась внутри щели преобразователя, а противовес — ниже него.

В некоторых конструкциях флажковых датчиков уровня вместо магнитоуправляемых контактов применяют микропереключатели.

Недостаток флажковых сигнализаторов — пассивное взаимодействие с контролируемой средой, что не исключает ложного срабатывания. Например, в результате вибрации флажок и в заполненной емкости может переместиться в горизонтальное положение. Этого недостатка нет у датчиков с активным щупом.

Датчик уровня сыпучих материалов с механически активные щупом, показанный на рисунке 2.21, состоит из электродвигателя 1 со встроенным редуктором 2, червячной пары, микропереключателя и крыльчатки. Вращение выходного вала редуктора посредством червячной пары сообщается крыльчатке 5, расположенной внутри бункера. Когда материал достигает крыльчатки она затормаживается и гайка червячной пары останавливается. При этом червяк с толкателем, продолжая вращаться, перемещается и, преодолевая противодействие возвратной пружины, воздействует на контакты микропереключателя. Это приводит к включению сигнализации и остановке электродвигателя датчика. Когда материал освобождает крыльчатку, червяк под действием пружины возвращается в исходное положение, что приводит к переключению контактов микропереключателя, и электродвигатель включается.

Датчики уровня рассмотренного типа устанавливают в бункерах с травяной мукой.

Датчики уровня сыпучих материалов с фоторезисторами (рис. 2.22) применяют в системах автоматического контроля посевных агрегатов.

Датчик состоит из оптически связанных фоторезистора и лампы-подсветки, расположенных с противоположных сторон П-образного пластмассового держателя. Датчики устанавливают в нижней части бункеров семенных и туковых сеялок. Высоту ус­тановки выбирают такой, чтобы запаса семян или удобрений было достаточно до конца гона. Если уровень заполнения бункера высеваемым материалом выше места установки датчика, то фоторезистор не освещается. Если уровень ниже, то фоторезистор освещается лампой и ток в его электрической цепи возрастает. При этом в кабине трактора на мониторе загорается соответствующая сигнальная лампа и включается звуковой сигнал.