مستشعرات مستوى التوصيل - التصميم ومبدأ التشغيل

تتمثل المهمة القياسية ، الشائعة جدًا في الصناعة ، ولا سيما في صناعة الأغذية ، في الإشارة إلى وقت الوصول إلى مستوى معين من السائل في الحاوية. هناك العديد من الطرق لحل هذه المشكلة ، ولكن الطريقة الأبسط والأرخص هي استخدام مستشعرات قياس مستوى التوصيل.

يمكن أن تعمل هذه المستشعرات بنجاح مع السوائل الموصلة للكهرباء بموصلية تبلغ 0.2 S / m أو أكثر. تشمل هذه السوائل المياه الصالحة للشرب والمياه الصناعية والمحاليل الضعيفة للقواعد والأحماض ومياه الصرف والسوائل الغذائية (مثل الخميرة أو البيرة).

يعتمد مبدأ تشغيل مستشعرات قياس الموصلية على حقيقة أنه عندما يصل السائل الموجود في الحاوية إلى مستوى معين ، فإن السائل العامل يغلق قطب المستشعر في جسم الخزان المعدني أو بالقطب الكهربي الإضافي للمستشعر نفسه ، مما يتسبب في حدوث التيار الكهربائي في دائرة المستشعر. نتيجة لذلك ، يؤدي إغلاق دائرة المستشعر إلى تنشيط المرحل ، والذي بدوره يتحكم في الدائرة المقابلة.

وفقًا لظروف درجة الحرارة والضغط ، فإن مستشعرات مستوى الموصلية قادرة بشكل أساسي على العمل في درجات حرارة تصل إلى + 350 درجة مئوية وعند ضغوط تصل إلى 6.3 ميجا باسكال ، والتي يتم تحديدها بواسطة مادة عازل القطب الكهربائي ، وتشير الشركة المصنعة إلى قيم محددة في الوثائق المصاحبة.

يمكن أن تكون العوائق التي تحول دون التشغيل العادي لمستشعر قياس الموصلية: رغوة قوية للسائل ، وتبخر قوي لوسط العمل ، وتشكيل رواسب عازلة على العنصر الحساس في المستشعر ورواسب موصلة على عازلها. تحاول الشركة المصنعة منع كل هذه العقبات من خلال اختيار مادة أكثر ملاءمة لجهاز الاستشعار.

دعونا نلقي نظرة على فيزياء تدفق العمل لمستشعر قياس الموصلية ، أي أننا سوف نلمس قليلاً جوهر قياس الموصلية. المقاومة الكهربائية للحل ، على التوالي - لها التوصيل الكهربائي، يميز قدرة حل معين على توصيل التيار الكهربائي إلى حد معين.

ترتبط هذه المعلمات ارتباطًا وثيقًا بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للمذاب والمذيب: تركيز الأيونات الذائبة وحركتها ، وشحنة هذه الأيونات ، ودرجة حرارة المحلول ، والضغط والعديد من العوامل الأخرى.

يتم قياس الموصلية الكهربائية بوحدة سيمنز لكل سنتيمتر (S / cm). خاصية المياه عالية النقاوة والنقية هي المقاومة المعبر عنها بالأوم لكل سنتيمتر (أوم * سم).

وفقًا لمصطلحات قياس التوصيل ، تعتبر خلية قياس الموصلية عنصرًا حساسًا في جهاز الاستشعار ، وتتميز بثابت الخلية.

في الشكل الكلاسيكي ، تتكون الخلية الموصلة من قطبين متوازيين بمساحة عدة سنتيمترات مربعة ، مغمورة في محلول ، وعادة ما تكون المسافة بينهما عدة سنتيمترات.

لكل مستشعر مثبت ، يمكن إدخال ثابت (ثوابت) الخلية والتعبير عنه بـ 1 / سم. اليوم ، هناك المزيد والمزيد من أجهزة الاستشعار التي تحتوي على أقطاب كهربائية من الفولاذ المقاوم للصدأ ، في حين أن الثوابت مختلفة.

يمكن لمستشعرات مستوى التوصيلية أن تراقب مستوى محددًا أو أكثر من سائل موصل. والمبدأ هو نفسه دائمًا - تختلف الموصلية الكهربائية للسائل عن الموصلية الكهربائية للهواء ، والتي تحددها الأقطاب الكهربائية.يمكن أن تكون المستشعرات أحادية القطب أو متعددة الأقطاب ، مما يسمح لك بتتبع مستويات السائل المتعددة.

في أبسط أشكاله ، يتكون مستشعر مستوى الموصلية من أقطاب كهربائية من الفولاذ المقاوم للصدأ ، يعمل أحدها كعنصر شائع في دائرة التحكم ويتم تثبيته في الحاوية بحيث يكون جزء العمل الخاص به على اتصال دائم بالسائل ، على وجه الخصوص ، يمكن أن يصبح الجسم الموصل للحاوية مع السائل هو القطب الشائع ... ستكون الأقطاب الكهربائية الأخرى بمثابة إشارة وتقع عند مستويات معينة ليتم مراقبتها.

في عملية ملء الحاوية بالسائل ، تتلامس أقطاب الإشارة على التوالي مع هذا السائل ، ويتم إغلاق الدوائر واحدة تلو الأخرى. وفقًا لذلك ، يتم تشغيل مخرجات إشارة الجهاز.

أجهزة استشعار القطب الواحد مناسبة للاستخدام في الحاويات المعدنية المغلقة أو المفتوحة. يمكن أن تكون البطانات المستشعرات من مادة PTFE أو السيراميك أو البلاستيك. القضبان مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.في تصنيع أجهزة الاستشعار ، يتم إيلاء اهتمام خاص لهيكلها ، والذي يجب أن يمنع الإنذارات الخاطئة بسبب تراكم السوائل.

تُستخدم مستشعرات مستوى موصلية ذات خمسة أقطاب وأربعة أقطاب وثلاثة أقطاب كهربائية لمراقبة ، كما هو مذكور أعلاه ، العديد من مستويات السائل في الحاوية ، حتى لو كانت جدران الحاوية غير موصلة ، أي مصنوعة من مادة عازلة مثل مثل البلاستيك.