Датчики уровнемеров и авторегуляторов уровня воды в баке

Для регулирования и контроля уровня жидкости либо твердого вещества (песка или гравия) на производстве, в быту используют специальный прибор. Он получил название датчик уровня воды (или другого интересующего вещества). Существует несколько разновидностей подобных устройств, значительно отличающихся друг от друга принципом действия. Как работает датчик, преимущества, недостатки его разновидностей, на какие тонкости при выборе устройства стоит обратить внимание и как сделать упрощенную модель с реле своими руками, читайте в этой статье.

Общая классификация приборов

Датчик уровня воды используется для следующих целей:

  • Для восприятия изменения количества жидкости и передачи дискретного сигнала в случае завышения максимально допустимой отметки в резервуаре на реле;
  • Для включения реле сигнализации (световой или звуковой) в главном корпусе управления;
  • Для передачи показателей уровня жидкости на табло пульта управления с отображением конкретных резервуаров;

    Классификация датчиков для воды

  • Для организации замкнутой схемы системы автоматического контроля воды в резервуаре. Для этого дополнительно потребуется контроллер, электродвигатель насоса.

Возможные методы определения загруженности резервуара

Существует несколько методов измерения уровня жидкости:

  1. Бесконтактный – зачастую приборы такого типа используются для контроля уровня вязких, токсичных, жидких либо твердых, сыпучих веществ. Это емкостные (дискретные) приборы, ультразвуковые модели;
  2. Контактный – устройство располагается непосредственно в резервуаре, на его стенке, на определенном уровне. По достижению водой этого показателя датчик срабатывает. Это поплавковые, гидростатические модели.

По принципу действия различают следующие виды датчиков:

  • Поплавкового типа;
  • Гидростатические;
  • Емкостные;
  • Радарные;
  • Ультразвуковые.

Кратко о каждом виде приборов

  1. Датчик уровня жидкости поплавковый – отличается простотой конструкции, зачастую используется в сочетании с электрическим реле. Система действует просто: при достижении определенного уровня вода воздействует на поплавок. Он в свою очередь изменяет положение, замыкает контакт реле, к которому прикреплен одним концом.

    Виды датчиков уровня воды

Поплавковые модели бывают дискретные и магнитострикционные. Первый вариант — дешевый, надежный, а второй – дорогой, сложной конструкции, но гарантирует точное показание уровня. Однако общий недостаток поплавковых приборов – это необходимость погружения в жидкость.

Поплавковый датчик определения уровня жидкости в баке

  1. Гидростатические устройства – в них все внимание обращено на гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре. Чувствительный элемент прибора воспринимает давление над собой, отображает его по схеме для определения высоты столба воды.

Главные преимущества таких агрегатов – компактность, непрерывность действия и доступность по ценовой категории. Но использовать их в агрессивных условиях нельзя, потому как без контакта с жидкостью не обойтись.

Гидростатический датчик уровня жидкости

  1. Емкостные приборы – для контроля уровня воды в баке предусмотрены пластины. По изменению показателей емкости можно судить о количестве жидкости. Отсутствие подвижных конструкций и элементов, простая схема устройства гарантируют долговечность, надежность работы прибора. Но нельзя не отметить недостатки — это обязательность погружения в жидкость, требовательность к температурному режиму.
  2. Радарные устройства – определяют степень повышения воды путем сравнения частотного сдвига, задержки между излучением и достижением отраженного сигнала. Таким образом, датчик действует как излучатель и улавливатель отражения.

Подобные модели считаются лучшими, точными, надежными устройствами. Они обладают рядом достоинств:

  • Не имеют подвижных деталей;
  • Не контактируют с жидкой средой;
  • Не привередливы к среде, условиям функционирования;
  • Точность показателей.

    Выбираем датчики уровня воды правильно

К недостаткам модели можно отнести только их высокую стоимость.

Радарный датчик уровня жидкости в резервуаре

  1. Ультразвуковые датчики – принцип функционирования, схема устройства аналогичны радарным приборам, только используется ультразвук. Генератор создает ультразвуковое излучение, которое по достижению поверхности жидкости отражается и попадает через некоторое время на приемник датчика.  После небольших математических вычислений, зная временную задержку и скорость движения ультразвука, определяют расстояние до поверхности воды.

Плюсы радарного датчика присущи и ультразвуковому варианту. Единственное, менее точные показатели, более простая схема работы.

Тонкости выбора подобных устройств

При покупке агрегата обратите внимание на функциональность прибора, некоторые его показатели. Крайне важные вопросы при покупке прибора – это:

  1. Для каких веществ может использоваться прибор, условия работы, схема устройства;
  2. Влияет ли материал резервуара на точность показаний, принцип действия устройства;

    Популярные датчики уровня воды

  3. Используется встроенная схема обработки, преобразования сигнала, либо датчик работает как реле;
  4. Точность показаний, в том числе при быстром понижении или повышении уровня жидкости;
  5. Входит ли в комплектацию дисплей для отображения действительных показателей, регулирования заданных параметров, изменения настроек;
  6. Наличие сертификатов на продукцию;
  7. Реагирование системы на температурные перепады;
  8. Как на прибор и его точность могут влиять внешние факторы, например, вибрация, агрессивность среды или электромагнитные волны;
  9. Материал исполнения устройства и возможность его работы в заданных условиях;
  10. Собственно отзывы об агрегате, гарантии срока службы.

Варианты датчиков определения уровня воды или твердых сыпучих веществ

Датчик уровня жидкости своими руками

Можно сделать элементарный датчик для определения и контроля уровня воды в скважине или баке своими руками. Для выполнения упрощенного варианта необходимо:

  1. Подготовить выпрямительные диоды. Для этого верхнюю колбу у деталей нужно аккуратно спилить, чтобы получилось трубчатое соединение.
  2. В корпусе вывода элемента просверлить отверстие, диаметром 1,5 мм.
  3. Тонкую проволоку продеть в специальную трубочку, выполненную из фторопласта.

    Схема как сделать датчик уровня воды своими руками

  4. В просверленное отверстие в диоде вдеть подготовленную проволоку.
  5. Верхний конец проволоки запаивается, а нижний заворачивается в петлю и укрепляется клеем.
  6. Деталь соединяется со схемой системы, подключается к реле сигнального индикатора.
  7. Для уверенности, надежности работы системы можете своими руками сделать несколько аналогичных моделей и подключить их соответственно к реле.
  8. Усовершенствовать прибор, выполненный своими руками, можно с помощью стрелочного циферблата или монитора.

Выполненное своими руками устройство можно использовать для регулирования воды в бачке, скважине или насосе.

Итак, большой ассортимент датчиков уровня воды позволяет выбрать лучший, максимально подходящий вариант. Схема системы контроля над жидкостью легко регулируется своими руками. Для этого потребуется немного внимательности, точности, определенных знаний в области физики.

Датчик уровня воды контролирует и регулирует уровень жидкости. Но есть и другие датчики уровня, которые регулируют количество каких-либо твердых веществ. Есть несколько видов таких прибор, которые отличаются друг от друга по принципу работы. В нашей статье расскажем о том, как выбрать датчик уровня воды, а также о его разновидностях.

Содержание:

  1. Классификация датчиков
  2. Описание каждого вида
  3. Поплавковые датчики уровня воды
  4. Гидростатические датчики уровня воды
  5. Емкостные датчики уровня воды
  6. Радарные датчики уровня воды
  7. Ультразвуковые датчики уровня воды
  8. Как правильно выбрать датчик уровня воды
  9. Изготовление прибора своими руками

Классификация датчиков

Для чего применяется датчик уровня воды:

  1. Включает реле сигнализации в корпусе управления. Сигнализация может быть звуковая или световая. 
  2. Датчик применяется для создания замкнутой схемы системы автоматического контроля воды в резервуаре.
  3. При помощи датчика уровня воды передается показатели уровня жидкости на пульт управление, а на табло отображаются конкретные резервуары.
  4. Датчик воспринимает изменения объема воды и передает сигнал при повышении максимальной отметки на реле в резервуаре.

По принципу работы можно выделить следующие виды датчиков:

  • Поплавковые датчики;
  • Гидростатические датчики;
  • Емкостные датчики;
  • Радарные датчики;
  • Ультразвуковые датчики.

Есть несколько способов измерения уровня воды:

  1. Контактный метод. При таком методе прибор устраивают на стенке в резервуаре и, к тому же на определенном уровне. После того как вода достигает показатель датчик срабатывает. К такому методу относятся гидростатические и поплавковые модели. 
  2. Бесконтактный метод. Обычно такие приборы применяются для контроля жидких, твердых, сыпучих, токсичных и вязких веществ. К такому методу относятся ультразвуковые и емкостные датчики.

Описание каждого вида

Рассмотрим подробно каждый вид датчиков уровня воды.

Поплавковые датчики уровня воды

Поплавковый датчик уровня воды имеют несложную конструкцию, часто применяется совместно с электрическим реле. После того как достигается определенный уровень вода начинает действовать на поплавок. Он одним концом закреплен к реле. Поплавок меняют положение и таким образом, замыкает контакт реле. 

Поплавковые датчики в свою очередь делятся на два вида: магнитострикционные и дискретные. Первый вариант дорогостоящий и имеет сложную конструкцию, а также показывает точные измерения воды. Дискретные модели более дешевые, но не менее надежные. Но все поплавковые датчики имеют небольшой недостаток: их необходимо погружать в воду.

Гидростатические датчики уровня воды

Такие приборы обладают гидростатическим давлением столба воды в резервуаре. К достоинствам такого датчика можно отнести:

  1. Невысокая цена.
  2. Компактные размеры.
  3. Непрерывность работы.

Несмотря на достоинства, гидростатические датчики нельзя применять в агрессивных условиях. Связано это с тем, что датчики не могут работать без контакта с водой.

Емкостные датчики уровня воды

В таких приборах предусмотрены пластины для контроля уровня воды. Об объеме воды можно судить по изменениям показателей емкости. Емкостные датчики имеют простую конструкцию, в которой отсутствуют подвижные элементы. А также отличаются своей долговечностью и надежностью при работе. Но, как и во всех приборах можно выделить некоторые недостатки:

  1. Требования к температурному режиму.
  2. Погружение в воду.

Радарные датчики уровня воды

Такие датчики могут определять повышение жидкости путем достижения отраженного сигнала, сравнения частотного сдвига, а также задержки между излучением. Радарный датчик работает как улавливать и излучатель отражения. Такие датчики являются одни из самых точных, надежных и лучших приборов. 

К преимуществам радарных датчиков уровня воды можно отнести:

  1. Нет контакта с жидкой средой.
  2. Точность.
  3. Отсутствуют подвижные детали.
  4. Не привередливы к условиям работы.

А недостатком радарных датчиков является лишь их высокая стоимость. 

Ультразвуковые датчики уровня воды

По принципу работы и схеме устройства ультразвуковые датчики схожи с радарными. Только в данных приборах используется ультразвук. При помощи генератора создается ультразвуковое излучение. После достижения поверхности воды оно отражается и попадает через определенное время на приемник датчика. Достоинства можно выделить такие же, как и в радарном приборе. Только схема устройство проще, а показатели не такие точные.

Как правильно выбрать датчик уровня воды

При выборе следует обратить внимание на следующие факторы:

  • Технические характеристики;
  • Точность измерений;
  • Материал, из которого изготовлена емкость, в которой происходит измерение;
  • Наличие жидкокристаллического экрана;
  • Наличие сертификатов;
  • Стоимость датчика уровня воды;
  • Наличие температурных перепадов в системе.

Изготовление прибора своими руками

Изготовить датчик уровня воды в баке или скважине можно самостоятельно. Для того чтобы сделать простой вариант понадобится следующее:

  • Выпрямительные диоды. У деталей необходимо спилить верхнюю колбу. Должно получиться трубчатое соединение;
  • Просверлить отверстие в корпусе вывода элемента. Отверстие должно иметь диаметр 1,5 мм. В трубочку, которая изготовлена из фторопласта, нужно продеть тонкую проволоку. Вдеть проволоку в отверстие в диоде, которое заранее просверлили. Нижний конец проволоки необходимо завернуть в петлю и укрепить клеем, а нижний конец запаять;
  • Далее можно соединить деталь со схемой системы и подключить к реле сигнального индикатора.

Сделать модель более удобной и современной можно, установив монитор или циферблат. 

Изготовив такой прибор, вы сможете регулировать и контролировать воду в баке, насосе или скважине. Отрегулировать схему системы контроля воды также можно самостоятельно. 

Для производственных и бытовых нужд имеется надобность регулирования и контроля уровня жидкостей и воды в различных резервуарах. Контроль осуществляется с помощью специальных устройств, называемых датчиками уровня. Их можно не только купить, но и изготовить самостоятельно.

Классификация датчиков

Они подразделяются по принципу действия и бывают контактными или бесконтактными, то есть соприкасаются с жидкостью или нет. Наибольшее распространение получили следующие типы:

  1. Поплавковый датчик уровня воды благодаря простоте конструкции применяется наиболее часто для контроля уровня неагрессивных жидких сред. Поплавок любой формы с помощью прикреплённого к нему рычага, проволоки или нити вызывает при изменении положения срабатывание контактов включающих устройство управления насосом или электропривода задвижки. Иногда вместо механических контактов используются герконы. Их закрепляют на пластиковой стойке. Поплавок, поднимаясь или опускаясь, с закреплённым на нём магнитом вызывает их срабатывание. Такой датчик уровня воды в баке более надёжен, так как контакты герконов защищены от окисления.
  2. Емкостной вариант состоит из двух пластин, закреплённых на противоположных стенках резервуара. Получается конденсатор, ёмкость которого меняется в зависимости от высоты содержимого. Обычно датчики этого вида применяются для отслеживания объёма сыпучих веществ. Емкостной датчик чаще используют как указатель наполненности бункеров.
  3. Радарный тип состоит из излучателя и приёмника. Отражённый от поверхности жидкости электромагнитный сигнал излучателя улавливается приёмником. По величине времени затраченному сигналом на прохождение от излучателя до приёмника высчитывается уровень на данный момент.
  4. Ультразвуковой датчик работает по принципу радарного, но вместо электромагнитного используется ультразвуковое излучение. Соответственно параметры определяются по скорости прохождения ультразвука.
  5. Гидростатический (именуемый иногда манометрическим) определяет величину уровня по давлению жидкости, которое зависит от высоты жидкости в ёмкости.
  6. Электродный датчик уровня жидкости используется для контроля уровня электропроводных жидкостей (например, воды) находящейся в металлическом баке. В пластиковые ёмкости устанавливается дополнительный электрод длиной равной её глубине. Через воду, когда она доходит до рабочего электрода, срабатывает электронное реле и включает или отключает исполнительный механизм. Они часто применяются как сигнализатор предельных значений. Недостатком таких датчиков является быстрое окисление металлических поверхностей находящихся в воде. Для его устранения стержни изготавливаются из нержавеющей стали или графита.

Самодельный датчик

Простейший, но надёжный в работе, ограничитель уровня воды несложно изготовить самостоятельно, используя датчик поплавкового типа. Нужно обзавестись поплавком, рычагом, клапаном и собрать конструкцию наверху бака. Поплавок через рычаг соединяется со штоком, который перемещает плунжер клапана, установленного на подающем трубопроводе. Когда вода дойдёт до верхней отметки, поплавок, всплывая, с помощью рычага закроет клапан. По мере понижения уровня и опускания поплавка клапан начнёт открываться.

Критерии подбора датчиков уровня

Чтобы купить датчик уровня жидкости соответствующий требуемым условиям надо учитывать следующие параметры:

  1. Плотность среды. Насколько она опасна для здоровья людей.
  2. Из какого материала изготовлена ёмкость. От этого зависит выбор типа датчика.
  3. Тип сигнала, выдаваемый датчиком. Он бывает аналоговым или релейным. В некоторых моделях встроены преобразователи аналоговых сигналов в цифровую форму.
  4. Диапазон измерений должен соответствовать требуемому значению. Однако в длинных емкостях с частым изменением уровня поплавковые конструкции не смогут обеспечить стабильную работу. Поэтому для обеспечения надёжной работы лучше купить радарный уровнемер.
  5. Современные системы контроля оснащаются жидкокристаллическими мониторами, на которые выводятся текущие параметры и сохраняются их пиковые значения. В настройках датчика можно задать несколько уровней контроля с отдельным выходом для каждого. Предусмотрена возможность настройки плотности жидкости.
  6. Необходимость учёта санитарных норм. В частности, оборудование, применяемое в пищевой отрасли должно соответствовать высоким требованиям. Все металлические части, соприкасающиеся с водой или напитками, должны быть изготовлены из нержавеющей стали.
  7. Надобность получения сертификатов. Для использования оборудования на опасных производствах необходимо пройти проверку и получить разрешение от гостехнадзора. Для работы с питьевой водой и продуктами питания разрешение выдаётся санитарно-эпидемиологической службой.
  8. Возможность использования во взрывоопасной среде. Это исполнение необходимо для работы на нефтеперерабатывающих предприятиях. Изготовитель даёт гарантию, что за время её действия изделие не будет причиной возгорания среды, с которой контактирует.
  9. Стойкость к механическим воздействиям, агрессивным средам, вибрациям, электромагнитному излучению.
  10. Диапазон температур, в котором может надёжно функционировать система.
  11. Точность измерения.

Датчики уровня значительно облегчают жизнь владельцам частных домов и дач. Несложный регулятор проследит за наполняемостью бака для полива и, при необходимости, самостоятельно включит насос. А простой поплавковый сигнализатор вовремя сообщит о критическом уровне в баке септика.