Покажчики рівня рідини: види, характеристики, опис, призначення і вимірювання

У статті буде розказано про покажчиках рівня рідини, які використовуються в різних галузях – від автомобільної техніки до побутової та промислової. Щоб автоматизувати різні процеси, потрібно здійснювати контроль рівня рідини. Зробити це можна за допомогою спеціальних датчиків. Вони подають сигнал на блок керування про те, на якому рівні знаходиться в ємності рідина. Далі будуть описані основні типи датчиків та особливості їх функціонування.

Принцип роботи і конструкція

Конструкція датчиків подібного типу залежить від його функціональності. Цей параметр впливає на тип пристрою – він може бути або сигналізує, або вимірюють. Перші потрібні для того, щоб відстежити конкретну точку наповнення ємності (наприклад, максимум або мінімум). Другі дозволяють постійно контролювати кількість рідини.


В основі принципу дії може лежати електропровідність, гідростатика, електромагнетизм, акустика, оптика та ін Це головний параметр, який визначає сферу використання приладів. А метод вимірювання може бути безконтактним або контактним. Варто також відзначити, що конструкція залежить від того, в якій сфері використовується прилад. Потрібно розуміти, що вимірювання рівня простої питної води або горючого матеріалу – це різні речі.

Різновиди датчиків

Покажчики рівня рідини в парових котлах можуть використовуватися різні. Головне, щоб вони витримували навантаження. Існує декілька типів приладів:

Поплавкові.

З використанням ультразвуку.

Ємнісні датчики.

Прилади з електродами.

Працюють за принципом радара.

Гідростатичні пристрою.

Поплавкові прилади

Це найпростіші пристрої, які можна зустріти буквально скрізь. З таких приладів можна зробити покажчик рівня охолоджуючої рідини для автомобіля. Аналогічні встановлюються і в паливних баках. До речі, навіть в простих унітазах використовується поплавковий датчик, тільки він регулює роботу механічного приводу, що закриває подачу води при досягненні максимальної позначки.


Що стосується найпростіших датчиків рівня електронного типу, то вони складаються з магніту, встановленого на важіль поплавця, і пари герконов. Принцип роботи приладу такий:

При спустошенні ємності до мінімуму магніт стає навпроти відповідного геркона. Контакти замикаються і включається електромагнітне реле. Саме з його допомогою можна робити комутацію силової частини насоса.

При досягненні максимальної точки відбувається спрацьовування другого геркона, який подає сигнал на розмикання силовий ланцюга. Отже, припиняється подача води або іншої рідини.

А от якщо використовувати не геркони, а дротяний змінний резистор, можна його підключити до вольтметру. І тоді у вас вийде контролювати рівень в ємності.

Ультразвукові прилади

Варто відзначити, що вимоги до покажчиків рівня рідини цілком прийнятні – вони можуть використовувати в рідкому середовищі. Але працюють непогано і з сухими речовинами. У датчиків рівня такого типу виходи можуть бути дискретними або аналоговими. Іншими словами, прилад може обмежити наповнення при досягненні якої-небудь точки. Також існує можливість постійно стежити за рівнем. В конструкцію входить випромінювач ультразвукового сигналу, приймач і контролер, що дозволяє здійснити обробку сигналу.
Система функціонує за таким принципом:

Від випромінювача виходить імпульс.

Сигнал приймається приладом.

Проводиться аналіз загасання ультразвукового сигналу. У тому випадку, якщо бак повний, то сигнал буде максимальним. Якщо він порожній, то мінімальним.

Ультразвукові прилади контролю рівня рідини безконтактні і не мають проводів, тому їх можна використовувати навіть у вибухонебезпечних і агресивних середовищах. Після того, як буде проведена первинна настройка, обслуговувати прилад немає необхідності – його ресурс дуже високий, зокрема, за рахунок відсутності рухомих елементів.

Електродні датчики

Датчики такого типу дозволяють здійснювати контроль одного або декількох рівнів в ємності. От тільки є одна особливість – речовина, рівень якого вимірюється, повинно проводити струм. Отже, вимірювати рівень дистильованої води не вийде цими приладами. Такі прилади використовуються, наприклад, у водонапірних баштах. При опусканні рівня води нижче мінімально допустимого значення нижній і середній електроди виявляються розімкнуті – подається сигнал на включення насосної станції. При заповненні вежі замикається середній і верхній електроди, насоси відключаються. Конструкція проста і надійна, але для роботи потрібно використовувати дроти. А якщо вони обірвуться і станеться це лютою зимою? Відновлювати працездатність буде проблематично.

Ємнісні датчики

Найпростіший спосіб контролювати кількість рідини – це врізати в ємність скло. Покажчик рівня рідини в цьому випадку не знадобиться, так як наповнюваність можна буде бачити. Але часто таке зробити не представляється можливим, тому використовуються різні конструкції пристроїв для відображення рівня. За допомогою ємнісних приладів можна визначити максимальне заповнення бака. Причому допускається вимірювати кількість, як рідких речовин, так і сипучих. Робота датчика дуже схожа з конденсатором – здійснюється вимір ємності між двома пластинами елемента. При досягненні порогового значення ємності, подається сигнал на пристрій обробки інформації – мікроконтролер. Іноді використовується так званий сухий контакт. В цьому випадку вимірювач ізолюється від речовини, ставиться за стінкою бака. Такі прилади можуть працювати в досить широкому температурному діапазоні. Причому на функціонування не зможе вплинути електромагнітне випромінювання.

Датчики радарного типу

Такі сигналізатори є практично універсальними, так як вони працюють з усіма речовинами. Їх можна використовувати навіть в агресивних і вибухонебезпечних середовищах. І треба зауважити, що висока температура і тиск не зможуть вплинути на точність виміру. Принцип роботи досить простий – відбувається випромінювання радіохвиль в дуже вузькому діапазоні. Як і у випадку з ультразвуковими пристроями, вимірюється рівень падіння потужності сигналу.

Гідростатичні датчики

Якщо немає можливості використовувати візуальний покажчик рівня рідини, потрібно використовувати електронний. Гідростатичні дозволяють виміряти як граничні рівні, так і поточний стан. В цьому випадку відбувається вимірювання тиску, який створює стовп рідини. Такий вид датчиків досить популярний, може використовуватися в тих же водонапірних вежах, щоб позбутися від електродів, які є не дуже зручними.