액체 레벨 감지기. 계획, 설명

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레벨 스위치는 가장 일반적인 자동화 장치입니다. 이러한 장치의 작동 원리는 매우 다양하며 환경의 물리적 특성과 할당된 작업에 따라 결정됩니다. 벌크 건조 물질의 레벨을 신호할 때 초음파 레이더, 제품이 담긴 용기의 질량 측정기, 경보 설정 레벨에 위치한 방출기에서 용기 벽을 따라 전파되는 초음파의 감쇠를 측정하는 시스템을 기반으로 합니다. 일정 거리에 수평으로 위치한 수신기가 사용됩니다. 가이거 계수기가 있는 반대쪽에는 컨테이너 벽을 비추는 방사성 동위원소 장치도 있습니다.

액체 수위를 알리는 데 사용할 수 있는 장치가 더 많이 있습니다. 액체가 전기 전도성이 아닌 경우 위의 것 외에도 불소 수지 필름으로 절연된 한 쌍의 인접한 전극이 경보 레벨에서 탱크에 삽입될 때 용량성 센서가 사용됩니다. 액체가 전극을 덮으면 유전 상수는 전기 용량을 증가시키며, 그 변화는 센서의 전기 회로에 의해 측정됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 플로트 및 진동 경보입니다.

디자인이 매우 다양한 플로트 센서의 경우 플로트가 떠오르면 리드 스위치 또는 비접촉 요소가 트리거됩니다. 진동 경보의 기본은 LC v 저주파 발생기입니다. 소리굽쇠 형태의 기계적 공진기는 인덕턴스 필드에 위치합니다. 액체가 공진기 꽃잎에 닿으면 기계적 진동의 감쇠가 크게 증가하고 생성이 중단됩니다. 신호 회로는 필요한 레벨에 도달하면 외부 신호를 생성합니다.

위의 방법 외에도 전기 전도성 액체의 레벨 신호는 모니터링 전극을 사용하여 가장 자주 수행됩니다. 작동 원리는 제어 전극과 공통선 사이의 전기 저항을 측정하는 것입니다. 전극이 전류를 잘 전도하지 않는 전기 분해 제품 필름으로 덮여 있는 전극의 분극 효과를 제거하기 위해 테스트는 교류에서만 수행됩니다. 대부분의 경우 수위는 이런 방식으로 측정됩니다. 일반적으로 제어 전극 양단의 전압은 약 6V이며 제어 전극 회로의 저항이 3kOhm 미만일 때 전자 회로가 트리거됩니다.

신호 장치 회로는 제어 전압의 두 반파장 모두에 대해 대칭 입력을 갖습니다. 측정 저항에 의해 생성된 전압은 정류되어 임계값 요소의 입력에 공급되며, 출력에는 릴레이 또는 비접촉 요소가 연결됩니다.

일상 생활에서 수위를 신호해야 하는 경우가 가장 많고 제어 전극을 사용하는 회로가 가장 간단하고 독립적인 반복을 위해 가장 접근하기 쉽기 때문에 이 섹션에서는 이러한 시스템만 고려합니다. 저자는 주로 산업 기업에서 사용하기 위해 수십 개의 유사한 회로를 개발했지만 많은 설계가 저장 탱크, 우물, 수영장, 배수구 등의 레벨 신호에 적합합니다.

이 섹션에서는 단순화를 위해 복잡도가 다양하고 요소 기반이 다른 XNUMX채널 신호 장치만 고려하지만 채널 수는 원하는 크기로 만들 수 있습니다. 예를 들어, 업계에서는 XNUMX채널 경보를 생산하지만 가정에는 XNUMX채널 이상의 장치가 필요할 수 있습니다. 모든 경보 장치의 회로는 반드시 제어 전극에 교류 전류를 공급하고, 이 교류 전류는 히스테리시스 특성을 갖는 임계값 요소에 공급됩니다. 전자기 릴레이 또는 비접촉 요소는 임계 장치의 출력에 연결됩니다. 요소 기반의 다양성으로 인해 이러한 회로는 매우 다양할 수 있지만 단순화를 위해 아래에서는 릴레이 출력이 있는 회로만 고려합니다.

액체 레벨 스위치
그림. 1

가장 간단한 신호 장치는 전자기 릴레이를 사용하여 구축할 수 있습니다(그림 1). 교류 릴레이에는 히스테리시스가 거의 없으며 전극이 물 표면에 닿는 순간 알람이 활성화되면 큰 덜거덕거림 소리가 동반되기 때문에 회로는 직류 릴레이만 사용합니다. 회로의 단점은 저전력 릴레이를 의무적으로 사용하고 감도가 낮다는 것입니다.

액체 레벨 스위치
그림. 2

트랜지스터 회로는 훨씬 더 나은 특성을 가지고 있습니다(그림 2). 회로의 임계값 특성이 부족하여 전극이 물 표면에 닿을 때 릴레이가 튀는 것을 방지하기 위해 전해 커패시터가 트랜지스터 기본 회로에 설치됩니다. 슈미트 트리거는 산업용 장치에서처럼 임계값 요소로 사용될 수 있지만 이로 인해 회로가 상당히 복잡해집니다.

액체 레벨 스위치
그림. 3

액체 레벨 스위치
그림. 4

사이리스터와 트라이액은 우수한 임계값 특성을 가지고 있습니다. 사이리스터 회로는 간단하고 안정적이지만(그림 3), 출력 릴레이의 전압에 문제가 있습니다. BT4 ... BT134 시리즈의 가져온 트라이액을 사용하여 더 간단하고 안정적인 회로(그림 138)를 얻습니다. 회로는 신호 램프 또는 벨과 같은 릴레이 또는 기타 부하를 사용할 수 있습니다.

액체 레벨 스위치
그림. 5

전압이 ~220V인 릴레이 또는 기타 요소를 사용하는 경우 그림 5의 회로가 가장 적합합니다. 임계값 요소는 마이크로 회로에 구축하는 것이 가장 좋습니다. 슈미트 트리거인 K561TL2 마이크로 회로를 사용할 수 있지만 희소성으로 인해 이를 사용하는 회로는 여기에서 고려되지 않습니다.

액체 레벨 스위치
그림. 6

액체 레벨 스위치
그림. 7

거의 모든 논리 요소는 우수한 임계값 특성을 가지고 있지만 단순화를 위해 K561PU4만 고려합니다(그림 6). 때로는 물이 없을 때 출력 릴레이가 활성화되고 전극이 물 표면에 닿을 때 출력 릴레이가 해제되는 신호 장치가 필요합니다. 이 회로는 신호 장치의 서비스 가능성을 원격으로 모니터링하는 데 편리합니다. 전원과 NC를 끄기만 하면 됩니다. 릴레이 접점이 닫힙니다(그림 7).

액체 레벨 스위치
그림. 8

액체 레벨 스위치
그림. 9

8개의 출력 권선이 있는 적합한 변압기가 없는 경우 XNUMX차 권선이 XNUMX개인 회로를 사용할 수 있습니다(그림 XNUMX). 이 권선의 전압에 따라 출력 릴레이가 선택됩니다. 회로는 좋은 특성과 출력 릴레이 상태의 반대 특성을 가지고 있습니다. 물보라와 파도가 항상 표면 위에 존재하는 컨테이너의 수위를 제어해야 하는 경우 레벨 신호 감쇠 기능이 있는 회로를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 회로는 전극에서 안정적인 신호가 나타난 후에만 작동해야 하며 단기적인 레벨 손실이 발생하는 경우 출력 신호를 끄지 않아야 합니다. 쿼드 비교기 회로는 매우 좋은 특성을 가지고 있습니다. 이 회로는 하나의 XNUMX차 권선이 있는 변압기를 사용합니다. 회로에서 강력한 출력 릴레이를 사용해야 하는 경우 추가 트랜지스터 증폭기가 필요합니다.

쌀. 10 (확대하려면 클릭)

업계에서는 많은 레벨 스위치를 생산하지만 모든 디자인이 성공적이라고 할 수는 없습니다. 저자는 여러 번 연속 제품을 완벽하게 만들어야 했습니다(그림 10). 왜냐하면 산업용 장치의 회로는 종종 비합리적으로 복잡하고 접근하기 어렵기 때문에 더 이상 고려하지 않습니다. 여기서는 좋은 특성을 가진 신호 장치의 가장 간단한 회로만 고려합니다. 이를 바탕으로 저자가 여기에 게시하지 않고 독자가 직접 수행하도록 초대하는 다른 많은 계획을 만들 수 있습니다.

저자: Kravtsov V., kravitnik.narod.ru

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