Vannsensor

Innholdet i artikkelen

• Design og operasjonsprinsipp
• Typer nivåsensorer

• Overløpssensor av flytetype
• Ultralydsensor
• Elektrode vannkontrollprinsipp
• Vannsensor av kapasitiv type
• radarmåler
• Hydrostatisk sensor alternativ

Vannnivåsensoren under forholdene til moderne teknologi utfører funksjonen til en av de menneskelige sansene. Riktig drift av hele mekanismen avhenger av hvor riktig det er mulig å styre og kontrollere tilstanden til vannstrømmen. Det er vanskelig å overvurdere viktigheten av påliteligheten til sensorenheten, om ikke annet fordi enheten som kontrollerer vann, som regel, blir den veldig "smale" lenken i moderne teknologi.

Design og operasjonsprinsipp

Uansett hvilket driftsprinsipp enheten er basert på, om den bare fungerer i signalmodus eller samtidig utfører funksjonene til en vaktmann, automatisk maskin eller kontrollmekanisme, består utformingen av enheten alltid av tre hovedkomponenter:

• Et føleelement som er i stand til å reagere på egenskapene til vannstrømmen. For eksempel den faktiske tilstedeværelsen av vann, høyden på kolonnen eller nivået i tanken, faktumet om bevegelsen av vannstrømmen i et rør eller en linje;
• Et ballastelement som balanserer sensordelen av sensoren. Uten ballasten ville den følsomme sensoren bli utløst av den minste støt eller en og annen dråpe vann;
• Sende- eller aktiveringsdel som konverterer signalet til sensoren montert i vannsensoren til et bestemt signal eller handling.

Omtrent 90% av all vannteknologi, på en eller annen måte, er forbundet med elektriske aktuatorer – pumper, ventiler, varmeovner og elektroniske kontrollmaskiner. Det er klart at en slik enhet som opererer med vannstrømmer må være trygg i utgangspunktet.

Av alle alarmsystemene regnes en sensor som overvåker vanntilstanden som den enkleste og rimeligste å sette opp og reparere. I motsetning til sensorer og enheter som jobber med temperatur-, trykk- eller strømningsmålinger, er vannsensoren veldig enkel å kontrollere ved hjelp av de enkleste enhetene, eller i ekstreme tilfeller se nivået eller pumpet flow med egne øyne.

Typer nivåsensorer

En av betingelsene for vellykket drift av sensoren er sensorens høye følsomhet, jo høyere jo bedre, jo mer nøyaktig er det mulig å lese den kontrollerte vannparameteren. Derfor, som verdien målt av sensoren, prøver de å velge den som endrer seg mest under målingen.

I dag er det omtrent to dusin forskjellige metoder og metoder for å måle de mekaniske egenskapene til vann, men alle brukes for å få informasjon:

• Høyden på vannsøylen i beholderen eller tanken;
• Hastigheten på strømmen eller strømmen av vann;
• Faktumet om tilstedeværelse eller fravær av vann i en lukket beholder, tank, rør eller varmeveksler.

Selvfølgelig kan industrielle sensorer være ganske komplekse strukturelt, men driftsprinsippene som brukes i dem er de samme som i husholdnings-, hage- eller bilutstyr.

Overløpssensor av flytetype

Den enkleste måten å måle vannstanden på er med en enkel mekanisk design, bestående av en forseglet flottør, en vippe eller vippe, og en tilbakeslagsventil. I dette tilfellet er flottøren sensoren, fjær- og flottørvektingen betraktes som ballast, og selve ventilen fungerer som aktuator.

I alle flottørsystemer er sensoren eller flottøren justert til en spesifikk responshøyde. Vannet som har steget i tanken til kontrollnivået hever flottøren og åpner ventilen.

Flottørsystemet kan utstyres med en elektrisk aktuator. For eksempel er en magnetinnsats installert inne i flottørsensoren, når vannet stiger til arbeidsnivået, får magnetfeltet at vakuumrørbryteren lukker kontaktene, og derved slår den elektriske kretsen på eller av.

Flottørsensoren kan også implementeres i en fri krets, som for eksempel i nedsenkbare pumper. I dette tilfellet lukkes reed-bryteren ikke under påvirkning av magnetfeltet til foringen, men bare på grunn av trykkforskjellen inne i pumpehuset og på nivået av flottøren. I dag regnes en magnetisk flottørsensor med en elektrisk aktuator som et av de sikreste og mest pålitelige alternativene for å overvåke væskenivået.

Ultralydsensor

Utformingen av vannsensoren sørger for tilstedeværelsen av to enheter – en ultralydkilde og en signalmottaker. Lydbølgen rettes mot overflaten av vannet, reflekteres og returneres til mottakeren.

Ved første øyekast ser ikke ideen om å bruke ultralyd til å lage en sensor for å kontrollere nivået eller hastigheten på vannbevegelsen veldig vellykket. Ultralydbølgen kan reflekteres fra tankens vegger, brytes og forstyrre driften av mottakssensoren, og i tillegg kreves sofistikert elektronisk utstyr.

Faktisk er en ultralydsensor for å måle nivået av vann eller annen væske plassert i en boks litt mer enn en pakke sigaretter, mens bruk av ultralyd som sensor gir visse fordeler:

• Evnen til å måle nivået, og til og med hastigheten på vannet ved enhver temperatur, under forhold med vibrasjoner eller bevegelse;
• Ultralydsensoren kan måle avstanden fra sensoren til vannoverflaten selv under sterkt forurensede forhold med varierende væskenivå.

I tillegg kan sensoren måle vannnivået på en betydelig dybde, mens målenøyaktigheten er 1-2 cm for hver 10 m høyde.

Elektrode vannkontrollprinsipp

Det faktum at vann er elektrisk ledende har blitt brukt til å lage væskenivåkontaktsensorer. Strukturelt består systemet av flere elektroder installert i en beholder i forskjellige høyder og koblet til en elektrisk krets.

Når beholderen er fylt med vann, lukker væsken et par kontakter i serie, som slår på pumpekontrollrelékretsen. Vannsensoren har som regel to eller tre elektroder, så målingen av vannstrømmen er for differensiert. Sensoren signaliserer bare når minimumsnivået er nådd og starter pumpemotoren, eller når tanken er helt fylt og slår den av, så slike systemer brukes til å kontrollere reserve- eller vanningsvanntanker.

Vannsensor av kapasitiv type

Kapasitiv eller kapasitiv type sensor brukes til å måle vannstanden i trange og dype tanker, det kan være en brønn eller en brønn. Ved hjelp av en kapasitiv sensor kan du bestemme høyden på vannsøylen i brønnen med en nøyaktighet på titalls centimeter.

Sensordesignet består av to koaksiale elektroder, faktisk et rør og en intern metallelektrode, nedsenket i brønnhullet. Vann fyller en del av det indre rommet i systemet, og endrer dermed kapasiteten. Ved hjelp av den tilkoblede elektroniske kretsen og kvartsoscillasjonsspolen er det mulig å nøyaktig bestemme kapasitansen til sensoren og mengden vann i brønnen.

radarmåler

En bølge- eller radarsensor brukes til å jobbe under de vanskeligste forholdene, for eksempel hvis du trenger å måle nivået eller volumet av væske i en tank, et åpent reservoar, en brønn med asymmetrisk og uregelmessig form.

Driftsprinsippet skiller seg ikke fra ultralydenheten, og bruken av en elektrisk puls lar deg utføre en måling med stor nøyaktighet.

Hydrostatisk sensor alternativ

En av variantene av den hydrostatiske sensoren er vist i diagrammet.

Til din informasjon! En lignende sensor brukes i vaskemaskiner og kjeler, hvor det er svært viktig å kontrollere høyden på vannsøylen inne i tanken.

Den hydrostatiske sensoren er en boks med en elastisk fjærbelastet membran som deler sensorkroppen i to rom. En av seksjonene er forbundet med et sterkt polyetylenrør med en beslag loddet inn i bunnen av tanken.

Trykket fra vannsøylen overføres gjennom røret til membranen og får kontaktene til startreléet til å lukke, oftest brukes et par for å starte aktuatoren – en magnetisk innsats og en reed-bryter.

Vanntrykksensor

Hydrostatisk trykk bestemmes når en strømning eller et visst volum vann er i ro. Oftest brukes en hydrostatisk sensor i oppvarmings- og oppvarmingsenheter – kjeler, varmekjeler.

Vanntrykksensorenhet

Slike enheter fungerer oftest i triggermodus:

• Ved høyt vanntrykk lukker sensoren relékontaktene og lar pumpen eller varmeren fungere;
• Ved lavt trykk i sensoren er til og med den fysiske muligheten for å slå på aktuatoren blokkert, det vil si at ingen støt eller midlertidige trykkstøt vil få enheten til å fungere.

Med en god vanntrykksensor vil sensoren gi et signal om å starte motoren kun hvis belastningen på belgen opprettholdes i mer enn tre sekunder.

En typisk enhet for en "smart" sensor er vist i diagrammet.

Det følsomme elementet i systemet er en membran koblet til belgen, den sentrale stangen kan stige og falle avhengig av trykket, og dermed endre kapasitansen til den innebygde kondensatoren.

Koble til vanntrykksensoren

En forenklet sensormodell brukes i hjemmeakkumulator-brønnpumpesystemer. Inne i instrumentet er det en boks med membran koblet til en vippearm og to balanseringsfjærer.

Designet er skrudd fast på utløpsarmaturen til akkumulatoren. Med en økning i internt trykk, stiger membranen og åpner hovedparet med kontakter slik at systemet reagerer riktig på vanntrykket;

Vannlekkasjesensor

Allerede fra navnet blir det klart at vi snakker om en enhet som oppdager tilstedeværelsen av vannlekkasje fra rørleggerkommunikasjon. Prinsippet for drift av enheten ligner et elektrodesystem. Inne i plastboksen er ett eller flere par elektroder installert i en spesiell lomme. I tilfelle en ulykke renner vann som samler seg på gulvet inn i lommen og lukker kontaktene. Den elektroniske kretsen utløses, og ved signal fra sensoren kommer kuleventiler med elektrisk drift i drift.

Det er tydelig at sensoren i seg selv er en ubrukelig ting hvis den brukes uten et kontrollsystem og automatiske vannavskjæringer installert ved inngangen til huset eller på en av grenene til vannforsyningen.

Et eksempel er et av de mest populære beskyttelsessystemene – Neptune vannlekkasjesensor. Systemet inkluderer tre hovedblokker:

• Selve Neptune-lekkasjesensoren er i kablet eller trådløs modifikasjon, vanligvis er tre separate sensorer inkludert i settet;
• Kuleventil med elektrisk drift, produsert av det italienske selskapet Bugatti, i mengden av to stykker;
• Styreenhet «Neptun Base».

Den mest verdifulle delen av settet er automatiske kraner, de er produsert for installasjon på halv-tommers og tommers rørgjenger. Designet tåler trykk opp til 40 Atm., og den italienske kvaliteten på stasjonen garanterer minst 100 tusen åpnings- og lukkesykluser.

Selve sensoren ser ut som to messingplater i en boks, som en lavspentspenning med svært høy inngangsmotstand er koblet til, når sensoren er lukket er strømmen begrenset til 50 mA. Selve designet er laget i henhold til IP67-protokollen, derfor er det helt trygt for mennesker.

Installasjon av trådløse vannlekkasjesensorer

I Neptune-systemet kan sensoren fjernes fra kontrollenheten i en avstand på mer enn 50 m. I mer avanserte NEPTUN PROW + trådløse systemer brukes vannlekkasjesensorer utstyrt med WF-modul i stedet for et ledningssystem.

Kontrollenheten er utstyrt med en kanal beskyttet mot forstyrrelser og fuktighet, et system for å slå på og av kuleventiler. Det antas at ingen forstyrrelser eller utilsiktede dråper av fuktighet, kondensat påvirker driften av sensorene.

Bokser med lekkasjesensor er installert i en avstand på ikke mer enn 2 m fra rør; sensorer kan ikke skjermes med metallrør eller møbler.

Trådløs vannsensor

Utformingen av en trådløs måler er mer kompleks enn en konvensjonell to-elektrode kablet versjon. En kontroller er installert inne, som kontinuerlig sammenligner strømmen som flyter mellom elektrodene med referanseverdien som er lagret i minnet. I dette tilfellet kan referanseverdien for tørt gulv stilles inn etter eget valg.

En veldig praktisk løsning, gitt at fuktighetsnivået på badet kan være svært høyt, og regelmessig kondens kan føre til falske alarmer.

Så snart kontrolleren bestemmer nivået som tilsvarer flom, sender vannkontrollenheten et alarmsignal til baseenheten. De mest avanserte modellene er i stand til å duplisere kommandoen med en SMS-melding over GSM-kanalen.

Vannstrømssensor

I mange tilfeller, for stabil og problemfri drift av utstyr, er en vanntilstedeværelsessensor ikke nok; informasjon er nødvendig om strømmen beveger seg gjennom rørledningen, hva er dens hastighet og trykk. For disse formålene brukes vannstrømssensorer.

Typer vannstrømssensorer

I husholdnings- og det enkleste industriutstyret brukes fire hovedtyper av strømningssensorer:

• Trykk måler;
• Kronblad sensor type;
• Bladmålingsskjema;
• Ultralydsystem.

Den eldre pitotrørdesignen brukes noen ganger, men krever minst en ren og laminær vannstrøm for å fungere pålitelig. De tre første sensorene er mekaniske, så de er ofte utsatt for tilstopping eller vannerosjon av sensorelementet. Den siste typen sensor, ultralyd, er i stand til å fungere under nesten alle forhold.

Prinsippet for drift av en ultralydmåler kan forstås fra diagrammet. Inne i røret er en bølgesender og en mottaker. Avhengig av strømningshastigheten kan lydbølgen avvike fra sin opprinnelige retning, som er grunnlaget for å måle strømningskarakteristikkene.

Enhet og operasjonsprinsipp

De enkleste kronbladstrømsensorene fungerer etter prinsippet om en roåre. Et kronblad hengt opp på et hengsel er nedsenket i bekken. Jo høyere strømningshastighet, jo mer avviker sensorloben.

Mer nøyaktige padlesensorer bruker et løpehjul eller løpehjul laget av polyamid eller aluminiumslegering. I dette tilfellet er det mulig å måle strømningshastigheten fra rotasjonsfrekvensen til det bevegelige elementet. Den eneste ulempen er den økte motstanden som skapes av kronbladene og bladene i vannstrømmen.

Trykksensoren fungerer ved hjelp av dynamisk strømningstrykk. Under vanntrykket presses det bevegelige elementet med en magnetisk innsats oppover, og frigjør dermed plass for bevegelse av væske. Reed-bryteren som er installert i hodet reagerer umiddelbart på magnetfeltet til innsatsen og lukker kretsen.

Bruksområde

Vannstrømssensorer brukes utelukkende i varmesystemer og automatiseringssystemer til enkretsvarmevekslere. Oftest fører svikt i strømningssensoren til utbrenthet og alvorlig skade på varme radiatorer og varmeovner.

DIY vannstandssensor

Den enkleste versjonen av en enhet som er i stand til å signalisere fylling av en tank eller annen beholder med vann, er vist i diagrammet nedenfor.

Strukturelt sett består nivådetektoren av tre metallelektroder montert på en tekstolittplate. Kretsen, satt sammen på en konvensjonell laveffekttransistor, lar deg bestemme maksimalt tillatt øvre og nedre vannnivå i tanken.

Designet er helt trygt å bruke og krever ingen dyre deler eller kontrollenheter.

Konklusjon

Vannnivåsensorer er mye brukt i husholdningsapparater, derfor, oftest for hjelpebehovene til garasje- eller hageutstyr, brukes ferdige design fra gammelt utstyr, redesignet og tilpasset nye forhold. Med riktig tilkobling vil en slik enhet vare mye lenger enn en hjemmelaget krets.