Para regular y controlar el nivel de líquido, materia sólida(arena o grava) en la producción, en la vida cotidiana, utilizan un dispositivo especial. Se llama sensor de nivel de agua (u otra sustancia interesante). Existen varias variedades de tales dispositivos, que difieren significativamente entre sí en su principio de funcionamiento. Cómo funciona el sensor, las ventajas, las desventajas de sus variedades, las sutilezas a las que se debe prestar atención al elegir un dispositivo y cómo hacer un modelo simplificado con un relé con sus propias manos, lea en este artículo.
El sensor de nivel de agua se utiliza para los siguientes propósitos:
Posibles métodos para determinar la carga del tanque
Existen varios métodos para medir el nivel de líquido:
Según el principio de funcionamiento, se distinguen los siguientes tipos de sensores:
Los modelos flotantes son discretos y magnetoestrictivos. La primera opción es barata, confiable y la segunda es de diseño complejo y costoso, pero garantiza una lectura de nivel precisa. Sin embargo, una desventaja común de los dispositivos flotantes es la necesidad de sumergirlos en líquido.
Sensor de flotador para determinar el nivel de líquido en el tanque.
Las principales ventajas de tales unidades son la compacidad, la continuidad de operación y la asequibilidad en la categoría de precios. Pero no se pueden usar en condiciones agresivas, porque no se puede prescindir del contacto con el líquido.
Sensor de nivel de líquido hidrostático
Dichos modelos se consideran los mejores, precisos y confiables dispositivos. Tienen una serie de ventajas:
Las desventajas del modelo incluyen solo su alto costo.
Sensor de radar de nivel de líquido del tanque
Las ventajas del sensor de radar también son inherentes a la versión ultrasónica. Los únicos indicadores menos precisos, un esquema de trabajo más simple.
Al comprar una unidad, preste atención a la funcionalidad del dispositivo, algunos de sus indicadores. Extremadamente preguntas importantes al comprar un dispositivo, estos son:
Opciones de sensores para determinar el nivel de agua o sólidos
Puede hacer un sensor elemental para determinar y controlar el nivel del agua en un pozo o tanque con sus propias manos. Para realizar una versión simplificada, debe:
Se puede usar un dispositivo de bricolaje para regular el agua en un tanque, pozo o bomba.
Para automatizar muchos procesos de producción, es necesario controlar el nivel de agua en el tanque; la medición se realiza mediante un sensor especial que da una señal cuando el medio de proceso alcanza un cierto nivel. Es imposible prescindir de los medidores de nivel en la vida cotidiana, un ejemplo vívido de esto son las válvulas de cierre de la taza del inodoro o el equipo automático para apagar la bomba del pozo. consideremos diferentes tipos sensores de nivel, su diseño y principio de funcionamiento. Esta información será útil a la hora de elegir un dispositivo para una tarea específica o hacer un sensor con sus propias manos.
El diseño de este tipo de dispositivos de medición está determinado por los siguientes parámetros:
Además, las características de diseño determinan la naturaleza del entorno del proceso. Una cosa es medir la altura del agua potable en un tanque y otra cosa es verificar el llenado de los tanques de aguas residuales industriales. En este último caso, se requiere una protección adecuada.
Dependiendo del principio de funcionamiento, los dispositivos de señalización generalmente se dividen en los siguientes tipos:
Dado que estos tipos son los más comunes, echemos un vistazo a cada uno de ellos por separado.
Esta es la forma más simple, pero, no obstante, efectiva y confiable de medir líquido en un tanque u otro recipiente. Se puede encontrar un ejemplo de implementación en la Figura 2.
Arroz. 2. Interruptor de flotador para control de bombas La estructura consta de un flotador con un imán y dos interruptores de lengüeta instalados en los puntos de control. Describamos brevemente el principio de funcionamiento:
Es bastante simple hacer un interruptor de lengüeta por su cuenta, y su configuración se reduce a configurar los niveles de encendido y apagado.
Tenga en cuenta que si elige el material adecuado para el flotador, el sensor de nivel de agua funcionará incluso si hay una capa de espuma en el tanque.
Este tipo de medidor se puede utilizar tanto para medios líquidos como secos, mientras que puede tener una salida analógica o discreta. Es decir, el sensor puede limitar el llenado al llegar a cierto punto o rastrearlo de forma continua. El dispositivo incluye un emisor ultrasónico, un receptor y un controlador de procesamiento de señales. El principio de funcionamiento del dispositivo de señalización se muestra en la Figura 3.
Arroz. 3. El principio de funcionamiento del sensor de nivel ultrasónico El sistema funciona de la siguiente manera:
El dispositivo de señalización ultrasónica es sin contacto e inalámbrico, por lo que se puede utilizar incluso en entornos agresivos y explosivos. Después de la configuración inicial, dicho sensor no requiere ningún mantenimiento especializado, y la ausencia de partes móviles prolonga significativamente la vida útil.
Las alarmas de electrodo (conductimétricas) le permiten monitorear uno o más niveles de un medio eléctricamente conductor (es decir, no son adecuadas para medir el llenado de un tanque con agua destilada). En la Figura 4 se muestra un ejemplo de uso del dispositivo.
Figura 4. Medición del nivel de líquido mediante sensores conductimétricos En el ejemplo dado, se utiliza un dispositivo de señalización de tres niveles, en el que dos electrodos controlan el llenado del recipiente, y el tercero es de emergencia, para activar el modo de bombeo intensivo.
Con la ayuda de estos dispositivos de señalización, es posible determinar el llenado máximo del contenedor, además, tanto el líquido como los sólidos a granel de composición mixta pueden actuar como medio tecnológico (ver Fig.5).
Arroz. 5. Sensor de nivel capacitivo El principio de funcionamiento del dispositivo de señalización es el mismo que el de un condensador: la capacitancia se mide entre las placas del elemento sensible. Cuando alcanza el umbral, se envía una señal al controlador. En algunos casos, se utiliza la versión de "contacto seco", es decir, el indicador de nivel trabaja a través de la pared del tanque aislado del medio de proceso.
Estos dispositivos pueden funcionar en un amplio rango de temperatura, no se ven afectados por campos electromagnéticos y pueden activarse a larga distancia. Estas características amplían significativamente el ámbito de aplicación hasta condiciones de funcionamiento severas.
Este tipo de dispositivos de señalización realmente se pueden llamar universales, ya que pueden funcionar con cualquier entorno de proceso, incluidos los agresivos y explosivos, y la presión y la temperatura no afectarán las lecturas. En la figura siguiente se muestra un ejemplo de funcionamiento del dispositivo.
El dispositivo emite ondas de radio en un rango estrecho (varios gigahercios), el receptor capta la señal reflejada y, de acuerdo con su tiempo de retardo, determina la capacidad del tanque. El sensor de medición no se ve afectado por la presión, la temperatura o la naturaleza del medio de proceso. El polvo tampoco afecta las lecturas, lo que no se puede decir de las alarmas láser. También es necesario tener en cuenta la alta precisión de los dispositivos de este tipo, su error no es más de un milímetro.
Estas alarmas pueden medir tanto el límite como el llenado actual de los tanques. Su principio de funcionamiento se muestra en la Figura 7.
Figura 7. Medición de llenado con sensor girostático El dispositivo se basa en el principio de medir el nivel de presión producido por una columna de líquido. Precisión aceptable y bajo costo hecho vista dada muy popular.
En el marco del artículo, no podemos inspeccionar todo tipo de alarmas, por ejemplo, las de bandera rotatoria, para determinar sustancias granulares (hay una señal cuando la pala del ventilador se atasca en un medio granular, habiendo sacado previamente un pozo) . Tampoco tiene sentido considerar el principio de funcionamiento de los medidores de radioisótopos, tanto más para recomendarlos para verificar el nivel de agua potable.
La elección de un sensor de nivel de agua en un tanque depende de muchos factores, los principales son:
Esto esta lejos de Lista llena elegir instrumentos de medición de este tipo. Naturalmente, para uso doméstico, los criterios de selección se pueden reducir significativamente limitándolos al volumen del tanque, el tipo de operación y el esquema de control. Una reducción significativa de los requisitos hace posible autoproducción dispositivo similar.
Digamos que hay una tarea para automatizar el funcionamiento de una bomba sumergible para el suministro de agua a una cabaña de verano. Normalmente, el agua entra capacidad de almacenamiento por lo tanto, debemos hacer que la bomba se apague automáticamente cuando esté llena. No es en absoluto necesario para este propósito comprar un dispositivo de señalización de nivel láser o radar, de hecho, no es necesario comprar ninguno. Una tarea sencilla requiere Solución simple, se muestra en la Figura 8.
Para resolver el problema, necesitará un arrancador magnético con una bobina de 220 voltios y dos interruptores de lengüeta: un nivel mínimo para cerrar, un máximo para abrir. El diagrama de conexión de la bomba es simple y, lo que es más importante, seguro. El principio de funcionamiento se describió anteriormente, pero repitámoslo:
Para automatizar muchos procesos de producción, es necesario controlar el nivel de agua en el tanque; la medición se realiza mediante un sensor especial que da una señal cuando el medio de proceso alcanza un cierto nivel. Es imposible prescindir de los medidores de nivel en la vida cotidiana, un ejemplo vívido de esto son las válvulas de cierre de la taza del inodoro o el equipo automático para apagar la bomba del pozo. Echemos un vistazo a los diferentes tipos de sensores de nivel, su diseño y cómo funcionan. Esta información será útil a la hora de elegir un dispositivo para una tarea específica o hacer un sensor con sus propias manos.
El diseño de este tipo de dispositivos de medición está determinado por los siguientes parámetros:
Además, las características de diseño determinan la naturaleza del entorno del proceso. Una cosa es medir la altura del agua potable en un tanque y otra cosa es verificar el llenado de los tanques de aguas residuales industriales. En este último caso, se requiere una protección adecuada.
Dependiendo del principio de funcionamiento, los dispositivos de señalización generalmente se dividen en los siguientes tipos:
Dado que estos tipos son los más comunes, echemos un vistazo a cada uno de ellos por separado.
Esta es la forma más simple, pero, no obstante, efectiva y confiable de medir líquido en un tanque u otro recipiente. Se puede encontrar un ejemplo de implementación en la Figura 2.
Arroz. 2. Interruptor de flotador para control de bombas La estructura consta de un flotador con un imán y dos interruptores de lengüeta instalados en los puntos de control. Describamos brevemente el principio de funcionamiento:
Es bastante simple hacer un interruptor de lengüeta por su cuenta, y su configuración se reduce a configurar los niveles de encendido y apagado.
Tenga en cuenta que si elige el material adecuado para el flotador, el sensor de nivel de agua funcionará incluso si hay una capa de espuma en el tanque.
Este tipo de medidor se puede utilizar tanto para medios líquidos como secos, mientras que puede tener una salida analógica o discreta. Es decir, el sensor puede limitar el llenado al llegar a cierto punto o rastrearlo de forma continua. El dispositivo incluye un emisor ultrasónico, un receptor y un controlador de procesamiento de señales. El principio de funcionamiento del dispositivo de señalización se muestra en la Figura 3.
Arroz. 3. El principio de funcionamiento del sensor de nivel ultrasónico El sistema funciona de la siguiente manera:
El dispositivo de señalización ultrasónica es sin contacto e inalámbrico, por lo que se puede utilizar incluso en entornos agresivos y explosivos. Después de la configuración inicial, dicho sensor no requiere ningún mantenimiento especializado, y la ausencia de partes móviles prolonga significativamente la vida útil.
Las alarmas de electrodo (conductimétricas) le permiten monitorear uno o más niveles de un medio eléctricamente conductor (es decir, no son adecuadas para medir el llenado de un tanque con agua destilada). En la Figura 4 se muestra un ejemplo de uso del dispositivo.
Figura 4. Medición del nivel de líquido mediante sensores conductimétricos En el ejemplo dado, se utiliza un dispositivo de señalización de tres niveles, en el que dos electrodos controlan el llenado del recipiente, y el tercero es de emergencia, para activar el modo de bombeo intensivo.
Con la ayuda de estos dispositivos de señalización, es posible determinar el llenado máximo del contenedor, además, tanto el líquido como los sólidos a granel de composición mixta pueden actuar como medio tecnológico (ver Fig.5).
Arroz. 5. Sensor de nivel capacitivo El principio de funcionamiento del dispositivo de señalización es el mismo que el de un condensador: la capacitancia se mide entre las placas del elemento sensible. Cuando alcanza el umbral, se envía una señal al controlador. En algunos casos, se utiliza la versión de "contacto seco", es decir, el indicador de nivel trabaja a través de la pared del tanque aislado del medio de proceso.
Estos dispositivos pueden funcionar en un amplio rango de temperatura, no se ven afectados por campos electromagnéticos y pueden activarse a larga distancia. Estas características amplían significativamente el ámbito de aplicación hasta condiciones de funcionamiento severas.
Este tipo de dispositivos de señalización realmente se pueden llamar universales, ya que pueden funcionar con cualquier entorno de proceso, incluidos los agresivos y explosivos, y la presión y la temperatura no afectarán las lecturas. En la figura siguiente se muestra un ejemplo de funcionamiento del dispositivo.
El dispositivo emite ondas de radio en un rango estrecho (varios gigahercios), el receptor capta la señal reflejada y, de acuerdo con su tiempo de retardo, determina la capacidad del tanque. El sensor de medición no se ve afectado por la presión, la temperatura o la naturaleza del medio de proceso. El polvo tampoco afecta las lecturas, lo que no se puede decir de las alarmas láser. También es necesario tener en cuenta la alta precisión de los dispositivos de este tipo, su error no es más de un milímetro.
Estas alarmas pueden medir tanto el límite como el llenado actual de los tanques. Su principio de funcionamiento se muestra en la Figura 7.
Figura 7. Medición de llenado con sensor girostático El dispositivo se basa en el principio de medir el nivel de presión producido por una columna de líquido. La precisión aceptable y el bajo costo hicieron que este tipo fuera bastante popular.
En el marco del artículo, no podemos inspeccionar todo tipo de alarmas, por ejemplo, las de bandera rotatoria, para determinar sustancias granulares (hay una señal cuando la pala del ventilador se atasca en un medio granular, habiendo sacado previamente un pozo) . Tampoco tiene sentido considerar el principio de funcionamiento de los medidores de radioisótopos, tanto más para recomendarlos para verificar el nivel de agua potable.
La elección de un sensor de nivel de agua en un tanque depende de muchos factores, los principales son:
Esta no es una lista completa para la selección de instrumentos de medición de este tipo. Naturalmente, para uso doméstico, los criterios de selección se pueden reducir significativamente limitándolos al volumen del tanque, el tipo de operación y el esquema de control. Una reducción significativa de los requisitos permite fabricar de forma independiente dicho dispositivo.
Digamos que hay una tarea para automatizar el funcionamiento de una bomba sumergible para el suministro de agua a una cabaña de verano. Como regla general, el agua ingresa al tanque de almacenamiento, por lo tanto, debemos asegurarnos de que la bomba se apague automáticamente cuando esté llena. No es en absoluto necesario para este propósito comprar un dispositivo de señalización de nivel láser o radar, de hecho, no es necesario comprar ninguno. Una tarea fácil requiere una solución simple, se muestra en la Figura 8.
Para resolver el problema, necesitará un arrancador magnético con una bobina de 220 voltios y dos interruptores de lengüeta: un nivel mínimo para cerrar, un máximo para abrir. El diagrama de conexión de la bomba es simple y, lo que es más importante, seguro. El principio de funcionamiento se describió anteriormente, pero repitámoslo:
Muchos residentes de verano usan en su hogar varios sistemas Abastecimiento de agua mediante tanques intermedios. Ayudan a que el agua se purifique, se caliente, la arena y los óxidos de hierro se depositan en ellos, el agua está saturada de oxígeno. A menudo, estos contenedores, barriles y tanques se instalan en sótanos y utilizan bombas de refuerzo. O viceversa, los ponen en el ático y en el segundo piso, y luego el agua fluye por gravedad. Pero en ambos casos, es recomendable saber cuánta agua queda en el tanque. Especialmente si no está equipado sistema automatico manteniendo el nivel del agua. Para hacer esto, debe bajar periódicamente al sótano o subir al ático, lo cual es un inconveniente. Y es conveniente disponer de un indicador de nivel de agua remoto con indicación en el lugar de su consumo principal o en el lugar donde está instalado el control de la bomba que llena este recipiente. Considere algunas opciones de dispositivos que se pueden fabricar en el país y controle de forma remota el nivel del agua. Debo decir de inmediato que a una persona apenas le interesan valor exacto la cantidad de agua en el tanque. No importa si hay 153 o 162 litros. Aquí, al igual que en un automóvil, es importante saber con una precisión del 10-15%: "tanque casi lleno", "medio", "menos de una cuarta parte", etc.
Indicadores mecánicos. El más simple de realizar, pero bastante engorroso. Como regla general, representan un flotador bastante grande y pesado al que se ata una cuerda. Se lanza el cordón sobre el bloque (polea) y se coloca un peso en el otro extremo, aproximadamente igual al peso del flotador en el agua. Cuando cambia el nivel del agua, la carga se mueve hacia arriba y hacia abajo y puede servir como indicador del llenado del contenedor, si es visible. Es cierto que con una escala "invertida": cuanta más agua, menor es el peso del indicador.
Pero si el tanque no es visualmente visible, entonces es necesario estirar el cable hasta la ubicación del indicador. Para hacer esto, frote un cordón fuerte con jabón (para un mejor deslizamiento), páselo por un tubo delgado y coloque una escala en su otro extremo. Por supuesto, no se requiere una escala del tamaño de la altura de un posible nivel de agua (y esto puede ser un metro entero). Por lo tanto, en el mismo eje con la polea principal, se coloca una polea con un diámetro mucho menor (y se une a la polea principal). Se enrolla un pequeño cordón y ya moverá la flecha indicadora. La longitud de la escala indicadora será ahora menor que la carrera del flotador tantas veces como el diámetro de la polea pequeña sea menor que el diámetro de la grande. Y también será normal: el nivel máximo está en la parte superior.
Se puede hacer el mismo indicador en el caso de un flotador en la palanca. Un sistema de este tipo es más adecuado para contenedores de poca profundidad, pero con una gran superficie de agua. Suelen utilizarse para eliminar el hierro disuelto en agua. En esta variante, el factor de multiplicación requerido se puede obtener simplemente levantando el punto de unión del cable a la palanca.
Un inconveniente obvio de tales indicadores es la abundancia de piezas móviles y, por lo tanto, la necesidad de mantenerlas limpias y lubricadas. La complejidad de colocar la comunicación (tubos) en larga distancia ya través de los techos.
Indicadores neumáticos. Dichos indicadores se organizan de la siguiente manera. Se baja una tubería al tanque de agua, que tiene un tapón en la parte superior. Se forma una campana de aire en la tubería. Se corta un accesorio en el tapón de la tubería, desde el cual se extiende un tubo delgado sellado. En su otro extremo hay un tubo en forma de U, un indicador. Un tubo del contenedor está conectado a un extremo, el otro está libre. El indicador contiene un tapón de agua (hecho de agua coloreada). Por lo tanto, una parte del aire queda atrapada en el tubo.
Cuando cambia el nivel del agua en el tanque, entonces, en consecuencia, esta porción de aire se mueve hacia arriba y hacia abajo. Y junto con él, se mueve el corcho "coloreado", que sirve como indicador. A diferencia de los sistemas mecánicos, no hay partes móviles que mantener. Pero el sistema tiene otras desventajas. En particular, los altos requisitos de estanqueidad del tubo y la dependencia de las lecturas de la temperatura y presión atmosférica... El error es insignificante, pero está ahí.
Indicadores eléctricos. Son los más avanzados tecnológicamente y se pueden realizar de la forma más una variedad de opciones... Comenzando con los indicadores de carátula más simples, terminando con escalas y pantallas LED. Pero en el corazón de cualquier indicador eléctrico hay algún tipo de sensor de nivel de líquido. La forma más fácil es hacerlo desde una resistencia variable, cuyo control deslizante toma la posición adecuada según el nivel del agua en el tanque.
El diagrama de conexión es bastante sencillo. Cualquier puntero de un microamperímetro sirve como indicador. En el nivel máximo de agua (el control deslizante de la resistencia variable está en la parte superior del diagrama), seleccionando la resistencia R1, la flecha del microamperímetro se establece en la posición extrema derecha: "tanque lleno". Esto completa el ajuste. En el nivel mínimo de agua (el control deslizante de la resistencia se encuentra en la parte inferior del diagrama), el microamperímetro mostrará "cero" - "tanque vacío".
Una resistencia variable de este tipo se puede instalar, por ejemplo, en un eje de polea (ver indicadores mecánicos). O puede hacerlo usted mismo. Para hacer esto, debe tomar un cable de metal con alta resistividad (nicrom, constantan, fechral, etc.) y colocar un flotador con contactos deslizantes elásticos. Por ejemplo, de estaño en conserva. El cable se cuelga en el tanque, la carga se adjunta en la parte inferior. Los cables están soldados a los extremos de los cables y a los contactos deslizantes. Cuando cambia el nivel del agua, el flotador se moverá a lo largo del cable desde el nivel máximo al mínimo.
Lo que sea que consuma el indicador remoto electricidad en vano, es mejor conectarlo a través del botón. Entonces, un juego de baterías durará varios años. El uso de una cabeza micropermétrica no es la única indicación. Puede hacer un comparador de voltaje simple y usarlo con una escala LED, equipar con indicadores de sonido, etc. Los diagramas de tales escalas LED se pueden encontrar en Internet y en la literatura de radioaficionados correspondiente.
La principal conveniencia de los indicadores eléctricos es su precisión, falta de transmisión, facilidad de cableado, confiabilidad y visualización espectacular. La desventaja es la necesidad de suministro de energía.
Después de instalar un nuevo barril de mayor volumen en la ducha exterior, se hizo necesario instalar algún tipo de "sensor" del nivel del agua, para no subir constantemente al techo de la ducha, y además barril nuevo equipado con una tapa, que se fija con una abrazadera, y realmente no desea quitarla constantemente para ver cuánta agua queda. Por lo tanto, instalé un dispositivo tan fácil de fabricar.
Materiales necesarios:
Espuma de poliestireno (encontré una pieza como la de la foto en una caja de estufa de gas, rompen los alcanfor durante el transporte.);
- nuez pequeña;
- nuez grande
- tornillo largo;
- dos piezas de tira de plástico;
- sedal.
En primer lugar, perforamos a través del orificio en el medio de la espuma (esto se hace para que al apretar el tornillo, la espuma no se agriete), así como en ambas placas.
Luego sujetamos las partes como se muestra en la foto:
Vista desde arriba:
Vista inferior:
Conectamos el hilo de pescar al tornillo y nuestro "sensor" está casi listo.
Ahora llevamos todo al techo de la ducha, perforamos un agujero en la tapa del tanque (el agujero debe hacerse para que la línea pase libremente a lo largo de él).
Y aquí está el resultado final.
Principio de funcionamiento nuestro "sensor" es muy simple. Cuando se acaba el agua en el tanque, nuestro flotador cae al fondo y la lavadora que está afuera sube a la parte superior, por lo tanto, es necesario agregar agua. Y cuando se vierte el agua, también es muy conveniente seguir. Por supuesto, puede hacer marcas en el tanque y colgar algún tipo de flecha en lugar de una arandela, pero esto depende de todos personalmente. Si tiene alguna pregunta, ¡pregunte!
¡Gracias por la atención!
