Les capteurs de niveau de liquide dans le réservoir vous permettent à la fois d'effectuer la mesure actuelle de la quantité de liquide rempli et de signaler l'atteinte de ses valeurs limites. De tels dispositifs consistent en un capteur sensible qui répond à certains paramètres physiques, et des circuits de mesure, de contrôle et d'indication. Selon l'application, on utilise des appareils dont le principe de fonctionnement diffère.
Les informations présentées dans l'article vous aideront à connaître les principes de fonctionnement des différents types de capteurs et leurs domaines d'application. Un bref tour d'horizon de leurs avantages et inconvénients sera effectué, les principaux fabricants ayant fait leurs preuves sur le marché seront indiqués.
Classification des appareils
Les capteurs de niveau de liquide dans le réservoir peuvent être des jauges de niveau ou des dispositifs de signalisation. Les premiers d'entre eux sont conçus pour la mesure continue du niveau de liquide à l'instant présent.temps. Ils utilisent des capteurs qui fonctionnent sur différents principes physiques. Le traitement ultérieur des signaux qui en proviennent est effectué par des circuits électroniques analogiques ou numériques faisant partie des jauges de niveau. Les indicateurs obtenus sont affichés sur les éléments d'affichage.
Les dispositifs de signalisation avertissent de l'atteinte d'une certaine valeur du niveau de liquide dans le réservoir, préréglée par les éléments de réglage. Leur autre nom est des capteurs de niveau d'eau dans le réservoir pour couper son alimentation supplémentaire. Leur signal de sortie est discret. L'avertissement peut être émis sous la forme d'une alarme lumineuse ou sonore. Dans ce cas, le fonctionnement des systèmes de remplissage ou de vidange est automatiquement bloqué.
Méthodes de mesure de niveau
Selon les propriétés du liquide à mesurer dans le réservoir, les méthodes de mesure suivantes sont utilisées:
- contact, dans lequel le capteur de niveau de liquide dans le réservoir ou une partie de celui-ci interagit directement avec le fluide mesuré;
- sans contact, évitant l'interaction directe du capteur avec le liquide (en raison de ses propriétés agressives ou de sa viscosité élevée).
Les dispositifs de contact sont situés dans le réservoir directement à la surface du liquide mesuré (flotteurs), dans sa profondeur (manomètres hydrostatiques) ou sur la paroi du réservoir à une certaine hauteur (condensateurs à plaques). Pour les compteurs sans contact (radar, ultrasons), il est nécessaire de prévoir une zone de visibilité directe de la surface du liquide mesuré et l'absence de contact direct avecelle.
Principes de fonctionnement
Les indicateurs de niveau et les dispositifs de signalisation utilisent des principes de fonctionnement différents pour remplir leurs fonctions. Les types d'appareils suivants sont les plus largement utilisés:
- capteurs à flotteur pour le niveau de liquide dans le réservoir;
- capacitif;
- capteurs de niveau de liquide hydrostatiques;
- dispositifs de type radar;
- capteurs à ultrasons.
Float, quant à lui, peut être mécanique, discret et magnétostrictif. Les trois premiers groupes de capteurs comprennent des appareils utilisant la méthode de mesure par contact, les deux autres sont des appareils sans contact.
Interrupteurs à flotteur mécaniques
Un flotteur léger, constamment à la surface du liquide dans le réservoir, est relié par un système de leviers mécaniques à la borne médiane du potentiomètre, qui est le bras du pont de résistance. Avec une quantité minimale de liquide dans le réservoir, le pont est considéré comme équilibré. Il n'y a pas de tension dans sa diagonale de mesure.
Lorsque le réservoir se remplit, le flotteur surveille la position du niveau de liquide en déplaçant le contact mobile du potentiomètre à travers le système de levier. La modification de la résistance du potentiomètre entraîne une violation de l'état équilibré du pont. La tension qui apparaît dans sa diagonale de mesure est utilisée par le circuit électronique du système d'affichage. Ses lectures analogiques ou numériques correspondent à la quantité de liquide dans le réservoir à l'heure actuelle.
Interrupteurs à flotteur discrets
Signal discret sous forme de circuitou l'ouverture des contacts de l'interrupteur reed est utilisée par le circuit électronique d'indication et de signalisation pour notifier que le niveau de liquide dans le réservoir a atteint une certaine valeur. Les contacts métalliques, constitués d'un matériau à faible résistance de contact lorsqu'ils sont fermés, sont placés dans une ampoule creuse en verre isolant.
Le capteur de niveau d'eau dans le réservoir à sortie discrète intègre un guide sous la forme d'un tube creux dans lequel le liquide du réservoir n'entre pas. Les contacts d'un ou plusieurs relais Reed sont fixés à l'intérieur du guide. Leur emplacement dépend du cas où il est nécessaire de recevoir une alarme lorsque le niveau de liquide atteint la valeur définie.
Le flotteur du capteur avec un petit aimant permanent intégré se déplace le long du guide lorsque le niveau de liquide dans le réservoir change. Le fonctionnement du groupe de contact se produit au moment où il entre dans le champ magnétique de l'aimant permanent du flotteur. Le signal à travers les fils connectés aux contacts du capteur de niveau d'eau dans le réservoir de l'interrupteur à lames va au circuit d'alarme.
Capteurs à flotteur magnétostrictifs
Les capteurs de ce type fournissent un signal constant en fonction du niveau de liquide dans le réservoir. L'élément principal, comme dans le cas précédent, est un flotteur avec un aimant permanent à l'intérieur, qui prend sa position à la surface du liquide et se déplace dans un plan vertical le long du guide.
La cavité interne du guide, isolée du liquide, est occupée par un guide d'onde. Il est composé de magnétostrictifMatériel. Au bas de l'élément se trouve une source d'impulsions de courant qui se propagent le long de celui-ci.
Lorsque l'impulsion rayonnée atteint l'emplacement du flotteur avec l'aimant, deux champs magnétiques interagissent. Le résultat de cette interaction est l'apparition de vibrations mécaniques qui se propagent le long du guide d'ondes.
Un élément piézoélectrique est fixé à côté du générateur d'impulsions, qui capte les vibrations mécaniques. Un circuit électronique externe analyse le délai entre les impulsions émises et reçues et calcule la distance au flotteur, qui est constamment à la surface du liquide. Le circuit d'indication signale en permanence le niveau de liquide dans le réservoir.
Capteurs capacitifs
Le fonctionnement des capteurs de ce type est basé sur les propriétés d'un condensateur à modifier sa capacité électrique lorsque la constante diélectrique du matériau qui remplit l'espace entre ses plaques change. Des condensateurs coaxiaux sont utilisés, qui sont une paire de cylindres métalliques creux coaxiaux de différents diamètres.
Ces derniers sont des plaques de condensateur, entre lesquelles le liquide peut pénétrer librement. Les constantes diélectriques de l'air et du milieu liquide ont des valeurs différentes. Le remplissage du réservoir entraîne une modification de la valeur de la constante diélectrique totale du condensateur coaxial et, par conséquent, de sa capacité électrique.
Fréquence du circuit oscillant, enle circuit auquel le condensateur est connecté change proportionnellement à la variation de sa capacité. Le convertisseur électronique fréquence/tension surveille ce changement et affiche une valeur proportionnelle au degré de remplissage du réservoir.
Capteurs hydrostatiques
Un autre nom pour un tel appareil est un détecteur ou un transducteur de pression. Ils peuvent être fixes, fixés au fond du réservoir rempli de liquide ou portables. Dans ce dernier cas, les transducteurs de pression sont équipés d'un câble de grande longueur. Cela leur permet d'être utilisés pour des réservoirs de différentes tailles géométriques.
L'élément sensible d'un capteur hydrostatique est une membrane qui perçoit la pression d'une colonne de liquide au-dessus d'elle. Son réglage est fait de manière à ce que la pression atmosphérique n'entraîne pas de déformation de la membrane. La pression au point de mesure peut être utilisée pour déterminer la hauteur de la colonne de liquide ou le degré de remplissage du réservoir.
La quantité de déformation de la membrane est convertie en une valeur électrique proportionnelle, qui est ensuite utilisée pour afficher le niveau de liquide dans le réservoir. Des corrections sont appliquées en tenant compte de la densité du milieu mesuré et de l'accélération de la gravité au point de mesure.
Capteurs de type radar
Le capteur de niveau de liquide du réservoir utilise une méthode de mesure sans contact basée sur les propriétés de ce milieu de toute densitéet la viscosité pour refléter le signal électrique. La fréquence du signal émis par un radar situé au-dessus de la surface du niveau de liquide mesuré change selon une loi linéaire.
Reflété par la surface, il arrive à l'appareil récepteur avec un retard déterminé par la longueur du chemin parcouru. Ainsi, il existe une différence entre les fréquences des deux signaux. Par l'amplitude du décalage de fréquence, le dispositif d'analyse du localisateur détermine le chemin parcouru par le signal ou le niveau du liquide réfléchissant par rapport à l'emplacement du radar.
Capteurs de niveau à ultrasons
Le schéma de mesure utilisé pour les capteurs de ce type correspond à celui discuté dans la section précédente de l'article. La méthode de localisation de la mesure est appliquée dans la gamme de longueurs d'onde ultrasonores.
Les données reçues déterminent la différence de temps entre l'émetteur émis et les signaux reçus par le récepteur. A partir des données sur la vitesse de propagation des ultrasons dans l'espace au-dessus de la surface du liquide, le dispositif d'analyse détermine la distance parcourue par le signal, ou le niveau du liquide dans le réservoir.
Bref aperçu des fabricants
Les capteurs de niveau de liquide dans le réservoir "ARIES" vous permettent d'effectuer les mesures nécessaires à un niveau élevé. La publicité de leurs produits peut être trouvée sur de nombreux sites étrangers.
Mérite l'attention sur les produits du développeur et fabricant national L-CARD, inscrits au registre national des instruments de mesure. Le groupe Alta, présent sur le marché russe depuis plus de 10 ans, acommentaires positifs bien mérités.
Conclusion
Les capteurs de niveau de liquide dans le réservoir doivent être sélectionnés en fonction des conditions d'utilisation, des propriétés des liquides, des indicateurs de précision de mesure requis. Les lectures les plus précises peuvent être obtenues à l'aide de capteurs de type radar, de compteurs magnétostrictifs.
Il ne faut pas oublier qu'une précision absolue nécessite des coûts de matériel plus élevés. Les capteurs à flotteur et les dispositifs de signalisation sont les dispositifs les plus simples, mais leur utilisation est limitée par les conditions de vibration dues au moussage du liquide, à sa viscosité et à l'agressivité du fluide.
La solution optimale, basée sur le rapport qualité/prix, est l'utilisation de capteurs hydrostatiques et capacitifs, sous réserve des restrictions imposées sur les propriétés du fluide mesuré.
