Датчики уровня.

Датчики уровня объединяют большую группу различных по принципу действия и конструкции устройств, предназначенных для измерения уровня жидких и сыпучих материалов.

Поплавковые датчики уровня жидкости состоят из воспринимающего органа - поплавка и элемента, преобразующего перемещение в выходной электрический сигнал. В качестве преобразователей используются датчики сопротивления (омические, реостатные) или индуктивные датчики. Недостаток этих датчиков наличие подвижных частей.

Электродные датчики регистрируют изменение уровня жидкости по изменению активной и емкостной проводимости межэлектродного пространства. Схема электродного датчика уровня, основанного на изменении активной проводимости жидкости, показана на рисунке 1.

рис. 1. Электродный датчик уровня.

Датчик состоит из электродов нижнего - 2 и верхнего - 1 уровней воды в баке и общего электрода - 3, которым обычно служит корпус датчика, присоединяемый к заземленному нулевому проводу сети. Работает датчик следующим образом, если уровень контролируемой жидкости ниже электрода нижнего уровня, то электрическая цепь между электродом нижнего уровня и общим электродом разомкнута, и тогда с помощью специальной схемы управления включается насосный агрегат, при работе насосного агрегата уровень контролируемой жидкости поднимается, когда он достигает электродов нижнего и верхнего уровня, то электрическая цепь между этими электродами и общим электродом замыкается и тогда схема управления отключает насосный агрегат.

Приведенным на рисунке датчиком, комплектуется станция управления погружным насосом «Каскад». Каждый электрод датчика представляет собой металлический стержень диаметром 1 см и длиной 12 см, спрессованный по центру в изоляционный колпачок из полимерного материала. Колпачок при помощи хомута крепится к заземленному стержневому корпусу датчика, являющемуся общим электродом, или к напорной трубе около погружного насоса, когда он используется в качестве датчика сухого хода. Высоту между верхним и нижним электродами датчика можно регулировать путем перестановки нижнего электрода вдоль стержневого корпуса датчика до 1 м, а в случае использования дополнительного вставного звена до 1, 4 м.

Измерение уровня сыпучих материалов значительно сложнее, чем измерение уровня жидкостей. Это объясняется тем, что большинство сельскохозяйственных сыпучих материалов обладает значительным электрическим сопротивлением, а кроме того, при заполнении или опорожнении емкостей не образует горизонтальной поверхности. Возможны также, особенно при загрузке, повреждения чувствительных элементов датчиков.

Поплавковые датчики уровня сыпучих материалов снабжаются специальными механическими приспособлениями, которые вызывают вибрацию поплавка или периодическое перемещение его вверх и вниз. Под действием вибраций и вертикальных перемещений поплавок как бы всплывает и располагается на поверхности сыпучего материала. Также для контроля уровня сыпучих материалов применяются мембранные датчики. Работа мембранных датчиков основана на механическом перемещении мембраны при загрузке или опорожнении емкостей. Контактные датчики мембранного типа фиксируют определенные уровни заполнения технологических емкостей, включают или выключают цепи управления электроприводом механизмов подачи зерна Они должны обладать высокой избирательностью, чувствительностью, перегрузочной способностью, реагировать только на изменения определенной величины, стабильностью характеристик во времени, устойчивостью к химическим воздействиям окружающей среды, простотой и технологичностью конструкции, удобством монтажа и обслуживания и относительно небольшой стоимостью. О работе датчика мембранного типа можно судить по рисунку 2.

Давление продукта на мембрану 1 через подвижные устройства 2 передается на контактную группу (микропереключатель) 3, производя электрическое переключение. Освободившись от материала, мембрана возвращается в первоначальное положение, замыкая (размыкая) контакты. Мембрана датчиков может быть выполнена из резины, капрона, металла; присоединяют ее к механическим или ртутным переключателям.

рис. 2 Мембранный датчик уровня.

Для зерноочистительных пунктов, поточных линий и элеваторов выпускаются датчики: АВТ, ДУЗ-1, МДУ-2, МДУ-2С, МДУ-3, МДУ-3С, СУМ-100, СУМ-1У2. Их технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики датчиков мембранного типа

Из-за больших размеров и малой чувствительности датчики АВТ и ДУЗ-1 применяются лишь в крупных технологических емкостях. Датчик МДУ-2 обладает большей чувствительностью он применяется для контроля и регулирования уровней в небольших емкостях - зерносушилках, самотечных трубах с зерном. Датчик МДУ-2С отличается от МДУ-2 тем, что его корпус сделан из сплава силумина, не имеет сигнальной лампы и лучше герметизирован. Датчики МДУ-3, МДУ-3С являются модификацией МДУ-2, имеют меньшую чем он чувствительность. Конструктивно оно одинаковы, но МДУ-3С помещен в металлический кожух и устанавливается в местах контроля уровня, где возможны механические повреждения.

Однако все вышеописанные датчики имеют существенные недостатки, снижающие их эксплуатационную надежность. Так, отсутствие ограничителей перемещения мембраны сокращает срок ее службы и приводит к повреждению микропереключателя. Кроме того, при высоких и низких температурах мембрана коробится, вытягивается, что приводит к отказам в работе датчика. Если корпус достаточно герметичен, то воздух в нем оказывает значительное сопротивление перемещению мембраны.

В датчиках уровня СУМ-100 большинство отмеченных недостатков устранено. Для обеспечения механической прочности корпус датчика штампуется из 1, 5-миллиметрового листа. В датчике установлен микропереключатель МП-1, увеличивающий прочность электроконтактной системы. Наличие регулировки, исключающей зазоры и люфты в рычажном механизме, повышает надежность работы.

При выборе мембранных датчиков необходимо учитывать их чувствительность. Менее чувствительные датчики используются для контроля нижнего уровня емкостей, более чувствительные - верхнего уровня. В небольших емкостях применяют датчики типа: МДУ-2, МДУ-3, СУМ-100, СУМ-1У2.