Sensores de nível de líquido no tanque permitem que você faça a medição atual da quantidade de líquido cheio e informe o alcance de seus valores limite. Tais dispositivos consistem em um sensor sensível que responde a determinados parâmetros físicos e circuitos de medição, controle e indicação. Dependendo da aplicação, são usados dispositivos que diferem no princípio de operação.
As informações apresentadas no artigo ajudarão você a conhecer os princípios de operação dos diferentes tipos de sensores e suas áreas de aplicação. Será realizada uma breve revisão de suas vantagens e desvantagens, serão indicados os principais fabricantes que se destacaram no mercado.
Classificação dos aparelhos
Os sensores de nível de líquido no tanque podem ser medidores de nível ou dispositivos de sinalização. O primeiro deles é projetado para medição contínua do nível do líquido no momento atual. Tempo. Eles usam sensores que funcionam em diferentes princípios físicos. O processamento posterior dos sinais provenientes deles é realizado por circuitos eletrônicos analógicos ou digitais que fazem parte dos medidores de nível. Os indicadores obtidos são exibidos nos elementos de exibição.
Dispositivos de sinalização avisam sobre o alcance de um determinado valor do nível de líquido no tanque, pré-definido pelos elementos de ajuste. Seu outro nome é sensores de nível de água no tanque para desligar seu suprimento adicional. Seu sinal de saída é discreto. O aviso pode ser emitido na forma de um alarme luminoso ou sonoro. Neste caso, o funcionamento dos sistemas de enchimento ou drenagem é bloqueado automaticamente.
Métodos de medição de nível
Dependendo das propriedades do líquido a ser medido no tanque, são utilizados os seguintes métodos de medição:
- contato, no qual o sensor de nível de líquido no tanque ou parte dele interage diretamente com o meio medido;
- sem contato, evitando a interação direta do sensor com o líquido (por suas propriedades agressivas ou alta viscosidade).
Os dispositivos de contato estão localizados no tanque diretamente na superfície do líquido medido (flutuadores), em sua profundidade (manômetros hidrostáticos), ou na parede do tanque a uma certa altura (capacitores de placa). Para medidores sem contato (radar, ultrassônico) é necessário fornecer uma zona de visibilidade direta da superfície do líquido medido e a ausência de contato direto comela.
Princípios operacionais
Tanto os medidores de nível quanto os dispositivos de sinalização usam princípios operacionais diferentes para desempenhar suas funções. Os seguintes tipos de dispositivos são os mais usados:
- sensores de flutuação para nível de líquido no tanque;
- capacitivo;
- sensores de nível de líquido hidrostático;
- dispositivos do tipo radar;
- sensores ultrassônicos.
Float, por sua vez, pode ser mecânico, discreto e magnetostritivo. Os três primeiros grupos de sensores incluem dispositivos que usam o método de medição de contato, os outros dois são dispositivos sem contato.
Chaves de boia mecânica
Uma boia leve, constantemente na superfície do líquido no tanque, é conectada por um sistema de alavancas mecânicas ao terminal médio do potenciômetro, que é o braço da ponte de resistência. Com uma quantidade mínima de líquido no tanque, a ponte é considerada equilibrada. Não há tensão em sua diagonal de medição.
À medida que o tanque enche, o flutuador monitora a posição do nível do líquido movendo o contato móvel do potenciômetro através do sistema de alavancas. Alterar a resistência do potenciômetro leva a uma violação do estado de equilíbrio da ponte. A tensão que aparece em sua diagonal de medição é utilizada pelo circuito eletrônico do sistema de exibição. Suas leituras analógicas ou digitais correspondem à quantidade de líquido no tanque no momento atual.
Chaves flutuantes discretas
Sinal discreto na forma de um circuitoou a abertura dos contatos do interruptor reed é usada pelo circuito eletrônico de indicação e sinalização para notificar que o nível de líquido no tanque atingiu um determinado valor. Os contatos de metal, que são feitos de um material com baixa resistência de contato quando fechados, são colocados em um bulbo de vidro oco isolado.
O sensor de nível de água no tanque com saída discreta incorpora uma guia na forma de um tubo oco no qual o líquido do tanque não entra. Os contatos de um ou mais relés reed são fixados dentro da guia. Sua localização depende do caso em que seja necessário receber um alarme quando o nível do líquido atingir o valor definido.
O flutuador do sensor com um pequeno ímã permanente embutido nele se move ao longo da guia quando o nível do líquido no tanque muda. A operação do grupo de contato ocorre no momento em que entra no campo magnético do ímã permanente do flutuador. O sinal através dos fios conectados aos contatos do sensor de nível de água no tanque do interruptor reed vai para o circuito de alarme.
Sensores de flutuação magnetostritivos
Sensores deste tipo fornecem um sinal constante dependendo do nível de líquido no tanque. O elemento principal, como no caso anterior, é um flutuador com um imã permanente em seu interior, que se posiciona na superfície do líquido e se move em um plano vertical ao longo da guia.
A cavidade interna do guia, isolada do líquido, é ocupada por um guia de ondas. É feito de magnetostritivomaterial. Na parte inferior do elemento há uma fonte de pulsos de corrente que se propagam ao longo dele.
Quando o pulso irradiado atinge o local do flutuador com o ímã, dois campos magnéticos interagem. O resultado dessa interação é a ocorrência de vibrações mecânicas que se propagam de volta ao longo do guia de ondas.
Um elemento piezoelétrico é fixado próximo ao gerador de pulsos, que capta as vibrações mecânicas. Um circuito eletrônico externo analisa o tempo de atraso entre os pulsos emitidos e recebidos e calcula a distância até o flutuador, que está constantemente na superfície do líquido. O circuito de indicação informa constantemente o nível do líquido no tanque.
Sensores capacitivos
O funcionamento de sensores deste tipo é baseado nas propriedades de um capacitor para alterar sua capacitância elétrica quando a constante dielétrica do material que preenche o espaço entre suas placas muda. São usados capacitores coaxiais, que são um par de cilindros metálicos ocos coaxiais de diferentes diâmetros.
Estas últimas são placas de capacitores, entre as quais o líquido pode penetrar livremente. As constantes dielétricas do ar e do meio líquido têm valores diferentes. O enchimento do tanque leva a uma mudança no valor da constante dielétrica total do capacitor coaxial e, consequentemente, sua capacitância elétrica.
Frequência do circuito oscilatório, emo circuito ao qual o capacitor está conectado muda proporcionalmente à mudança em sua capacitância. O conversor eletrônico de frequência/tensão monitora essa alteração e exibe um valor proporcional ao grau de enchimento do tanque.
Sensores hidrostáticos
Outro nome para tal dispositivo é um detector, ou um transdutor de pressão. Eles podem ser estacionários, fixados no fundo do tanque cheio de líquido ou portáteis. Neste último caso, os transdutores de pressão são equipados com um cabo de comprimento considerável. Isso permite que eles sejam usados para tanques de diferentes tamanhos geométricos.
O elemento sensível de um sensor hidrostático é uma membrana que percebe a pressão de uma coluna de líquido acima dela. Seu ajuste é feito de forma que a pressão atmosférica não leve à deformação da membrana. A pressão no ponto de medição pode ser usada para determinar a altura da coluna de líquido ou o grau de enchimento do tanque.
A quantidade de deformação da membrana é convertida em um valor proporcional elétrico, que é então usado para exibir o nível de líquido no tanque. São aplicadas correções que levam em consideração a densidade do meio medido e a aceleração da gravidade no ponto de medição.
Sensores tipo radar
O sensor de nível de líquido do tanque usa um método de medição sem contato baseado nas propriedades deste meio de qualquer densidadee viscosidade para refletir o sinal elétrico. A frequência do sinal emitido de um radar localizado acima da superfície do nível do líquido medido muda de acordo com uma lei linear.
Refletida da superfície, chega ao dispositivo receptor com um atraso determinado pelo comprimento do caminho percorrido. Assim, há uma diferença entre as frequências dos dois sinais. Pela magnitude da mudança de frequência, o dispositivo de análise do localizador determina o caminho percorrido pelo sinal ou o nível do líquido refletor em relação à localização do radar.
Sensores de nível ultrassônico
O esquema de medição utilizado para sensores deste tipo corresponde ao discutido na seção anterior do artigo. O método de medição de localização é aplicado na faixa de comprimento de onda ultrassônico.
Os dados recebidos determinam a diferença de tempo entre o transmissor emitido e os sinais recebidos pelo receptor. Usando dados sobre a velocidade de propagação do ultrassom no espaço acima da superfície do líquido, o dispositivo de análise determina a distância percorrida pelo sinal ou o nível do líquido no tanque.
Breve visão geral dos fabricantes
Sensores de nível de líquido no tanque "ARIES" permitem que você faça as medições necessárias em um nível alto. A publicidade de seus produtos pode ser encontrada em muitos sites estrangeiros.
Merece atenção os produtos do desenvolvedor e fabricante nacional L-CARD, incluídos no Registro Estadual de Instrumentos de Medição. O Grupo Alta, que está no mercado russo há mais de 10 anos,feedback positivo merecido.
Conclusão
Os sensores de nível de líquido no tanque devem ser selecionados com base nas condições de uso, nas propriedades dos líquidos, nos indicadores necessários de precisão de medição. As leituras mais precisas podem ser obtidas usando sensores do tipo radar, medidores magnetostritivos.
Deve ser lembrado que a precisão absoluta requer custos de material mais elevados. Sensores de flutuação e dispositivos de sinalização são os dispositivos mais simples, mas seu uso é limitado pelas condições de vibração devido à formação de espuma do líquido, sua viscosidade e a agressividade do meio.
A solução ótima, baseada na relação preço/qualidade, é a utilização de sensores hidrostáticos e capacitivos, sujeitos às restrições impostas às propriedades do fluido medido.
