И на производстве, и в быту используются разнообразные резервуары для жидкости. Для контроля их уровня наполнения используются разные по типу датчики, из которых самые простые и распространенные — это поплавковые датчики уровня жидкости. Как они устроены, какие бывают их разновидности и где их возможно использовать? В чем их преимущество перед датчиками других типов?
Конструкция и принцип действия
Конструктивно датчик уровня поплавкового типа состоит из трех элементов:
- поплавка;
- системы передачи информации;
- рабочего органа или индикатора.
Поплавок представляет собой герметичный пластиковый резервуар, заполненный воздухом. Его плотность намного ниже, чем плотность воды или другой жидкости. Поэтому он всегда остается на поверхности жидкой среды и является первичным элементом, определяющим ее уровень.
В роли системы передачи информации может выступать как механическая, так и электрическая или магнитная система. Она передает данные о степени наполнения резервуара в блок управления или управляет механической системой его наполнения.
Большинство поплавковых датчиков уровня жидкости передают информацию тем или иным образом на индикатор или в блок управления. Первые и самые простейшие датчики через механическую систему тяг и рычагов непосредственно открывали или закрывали поступление жидкости в резервуар.
Механическая разновидность
Исторически сложилось так, что такая разновидность появилась самой первой. Ее конструкция максимально простая:
- поплавок находится на поверхности жидкости;
- механическое соединение поплавка с клапаном или индикатором;
- индикатор или капан.
При изменении уровня жидкости поплавок поднимается или опускается, механическое соединение перемещает указатель индикатора вне резервуара или воздействует на клапан, открывая или закрывая поступление жидкости. В быту такой датчик можно встретить в обычном сливном бачке унитаза. При нажатии кнопки слива уровень в бачке падает, поплавок опускается, а рычаг открывает игольчатый клапан. Вода поступает в бачок до тех пор, пока поплавок не поднимется и не закроет посредством рычага игольчатый клапан. Подобные устройства могут применяться и в других резервуарах, где напор при подаче жидкости сравнительно небольшой.
Электрический тип
Такой тип является наиболее точным и применяется в тех случаях, когда необходимо с максимальной точностью измерить уровень жидкости. Принцип работы заключается в следующем: поплавок перемещается вверх или вниз в специальной шахте по мере увеличения или уменьшения уровня жидкости, перемещение поплавка вызывает изменение положения специального токопроводящего ползунка по обмоткам реостата, на индикатор выводится «отредактированное» сопротивление в реостате.
Такой тип имеет свои достоинства и недостатки, которые и определяют сферу его применения. Чаще всего электрический тип встречается в поплавковых системах измерения уровня топлива в автомобильных баках. Изменение сопротивления в реостате передается на стрелочный индикатор на приборной панели.
Особенности магнитной конструкции
Отличительная черта магнитных поплавковых датчиков — это наличие герконовых контактов и постоянного магнита, встроенного в поплавок. При его перемещении магнитное поле замыкает или размыкает контакты в герметичной оболочке, которые передают сигнал на индикатор или в блок управления.
Существуют различные модификации этого типа датчиков, рассчитанных на разную среду и точность показаний (шаг размещения герконов). Чаще всего герконовые датчики поплавкового типа применяются в промышленных резервуарах, где требуется надежность и долговечность работы измерительной системы.
Обзор достоинств и недостатков
Преимущества механического подвида поплавкового датчика заключаются в простоте его конструкции и энергонезависимости при функционировании. Передача информации на индикатор или воздействие на открывающий и закрывающий клапан производится за счет силы Архимеда, действующей на поплавок при увеличении или уменьшении уровня воды в резервуаре. Недостатки такие: малая точность показаний и сравнительно малый срок службы из-за воздействия среды на механическую часть.
Электрический тип отличается большей точностью показаний, но и его срок службы имеет ограничение: при движении ползунка по обмоткам реостата происходит износ контакта. Через определенное время плотность прижатия контактной пары становится недостаточной, и показания измерительного элемента становятся неправильными.
Основное достоинство магнитных поплавковых датчиков — это их надежность и долговечность. Их используют для измерения уровня агрессивных жидкостей. Недостаток только один — дискретность показаний: датчик срабатывает через определенный промежуток увеличения или уменьшения уровня воды.
