رله کنترل سطح اشنایدر

 

رله کنترل سطح

 

  • رله کنترل سطح مایعات 

    رله کنترل سطح مایعات یا فلوتر برای کنترل پمپ ها به منظور پر کردن اتوماتیک مخازن آب و یا حفاظت پمپ های شناور در برابر خشک و بدون آب کار کردن و یا  برای تشخیص سطح مایعات به کار می رود. بسیاری از کارخانه های  صنعتی مانند کارخانه های فعال در صنایع شیمیایی، بهداشتی، غذایی، ساختمانی و غیره ملزم به ذخیرۀ مواد جامد در مخازن هستند. از این رو مهندسان ابزار دقیق آن صنایع مجبور به اندازه گیری و کنترل سطح مواد جامد و به تبع آن اندازه گیری حجم مواد درون مخازن هستند. به طور کلی تکنیک های مختلفی جهت اندازه گیری سطح مایعات و جامدات وجود دارد و در هر کاربرد می توان حداقل یکی از این تکنیک ها را به کار برد.

   بعضی از مواد جامد به صورت دانه دانه هستند و می توانند به ذرات کوچک تر تقسیم شده و به صورت ناموزون در مخزن انباشته شوند؛ در صورتی که سطح مایعات به صورت موزون و یکنواخت در مخزن پر شده و بالا می آید. مایعات حتی آن دسته که گران روی بالا دارند در نهایت به یک سطح یکنواخت و شکل یکسان در مخزن می رسند. در صورتی که در اکثر مواد جامدات، توده (کوپه) در مخزن تشکیل می دهند.

 
 
 
 

برای بررسی، دریافت لیست قیمت و خرید رله کنترل سطح اشنایدر کلیک کنید.

برای پشتیبانی فنی با شرکت الیکا الکتریک تماس بگیرید: 

۰۳۱-۳۲۶۶۴۵۵۰

۰۳۱-۳۲۶۶۳۸۳۶

۰۳۱-۳۲۶۶۳۸۳۷


  • وسایل اندازه گیری سطح

اندازه گیری سطح مایعات به روش شناور

   استفاده از سیستم های شناور، ساده ترین روش اندازه گیری سطح است. جسمی که روی سطح یک مایع شناور است، تحت تأثیر دو نیروی مجزا قرار دارد. یکی نیروی وزن و دیگری نیرویی که از طرف مایع بر جسم وارد می شود. با توجه به تعادل جسم شناور روی سطح مایع، می توان با برابر قرار دادن این نیروها با یکدیگر سطح مایع را اندازه گیری کرد. یکی از سیستم های ساده اندازه گیری سطح، سیستم شناور بازویی است. این سیستم، سطح مایع را به موقعیت زاویه ای تبدیل می کند.

 

استفاده از ترانسمیتر اختلاف فشار در اندازه گیری سطح مایعات

   یکی از روش های مرسوم اندازه گیری سطح مایعات، تبدیل سطح به تفاضل فشار است. این تفاضل فشار نیز می تواند به یک سینگال الکتریکی معادل تبدیل شود. برای مثال در یک تانکر، فشار کف تانک برابر با مجموع فشار اتمسفر و فشار مایع است. با توجه به اینکه اندازه گیر فشار، فشار را در حضور فشار اتمسفر نشان می دهد، لذا فشاری که توسط آن اندازه گیری می شود از رابطه زیر، بدست می آید که رابطه خطی با سطح مایع دارد.

 

P=ρ.g.h

البته باید توجه کرد که سطح مایع اندازه گیری شده نسبت به موقعیت اندازه گیر فشار سنجیده می شود و نه کف تانک.

 

در کاربردهای صنعتی به منظور اندازه گیری سطح از ترانسمیتر اختلاف فشار DP بسیار استفاده می شود. از ترانسمیتر DP برای اندازه گیری سطح از روش استنتاجی بهره گرفته می شود. سنسور فشار ارتفاع ستون مایع در لوله را تشخیص می دهد.

با اندازه گیری اختلاف فشار بین دو نقطه از رابطه ΔP=ρ * g * h می توان ارتفاع سیال در مخزن را به دست آورد. در واقع فشار دو نقطه در سطح Max و سطح min اندازه گیری می شود. سنسور فشار بالا یا پر فشار (HP)، فشار هیدرواستاتیک و سنسور کم فشار (LP)، فشار هد را اندازه گیری می کند.

در تصویر زیر اندازه گیری فشار در یک مخزن سرباز با استفاده از ترانسمیتر اختلاف فشار یا DP را مشاهده می کنید.

 

اندازه گیری-سطح-با-ترانسمیتر-اختلاف-فشار-در-مخزن-سرباز

 

در تصویر زیر اندازه گیری فشار در یک تانک سر بسته با استفاده از ترانسمیتر اختلاف فشار یا DP را مشاهده می کنید.

 

اندازه گیری-سطح-با-ترانسمیتر-اختلاف-فشار-تانک-سربسته

 

اندازه گیری سطح مایع با بررسی عکس العمل گاز

   اندازه گیری سطح با استفاده از فشار، دارای این محدودیت است که اندازه گیر فشار باید در پایین ترین سطح تانک قرار بگیرد. این موضوع به ویژه در سیستم های نیوماتیکی، همواره امکانپذیر نیست. از طرف دیگر، ممکن است مایع دارای دمای بالایی باشد و سوخت باید به صورت مستقیم و براساس دیاگرام انتقال فشار تزریق شود. برای جلوگیری از مشکلات فوق، می توانید از اندازه گیری سطح به کمک عکس العمل گاز استفاده کنید. گاز ورودی، به آرامی در کف تانک به صورت حباب تبدیل می شود. فشار گاز، برابر فشار استاتیک لوله ورودی و بنابراین متناسب با سطح تانک است. گاز مورد استفاده معمولاً نیتروژن یا آرگون است.

 

اندازه گیری سطح با استفاده از تیوپ مقاومتی غوطه ور

   در این روش یک تیوپ انعطاف پذیر شامل یک ماده مقاومتی بصورت معکوس در مایع فرو می رود. هنگام غوطه ور شدن تیوپ در زیر سطح، مقاومت الکتریکی تیوپ تغییر می کند، این تغییر مقاومت به اندازه سطح مایع مقیاس می شود.

 

سطح سنج خازنی

   برای اندازه گیری سطح، می توان از دو روش خازنی و مقاومتی استفاده کرد. در این روش یک میله فلزی پوشیده شده به PVC (به منظور جلوگیری از خوردگی) درون تانک قرار می گیرد. ظرفیت بین میله فلزی و دیواره تانک شامل دو قسمت است. ظرفیت C2 در پایین سطح مایع و ظرفیت C1 در بالای سطح مایع، این ظرفیت به قطر میله، فاصله میله با دیواره تانک و دی الکتریک بستگی دارد. با افزایش سطح مایع، ظرفیت در پایین سطح مایع کاهش و ظرفیت در بالای سطح مایع افزایش می یابد. این دو خازن به صورت موازی با هم قرار دارند، لذا افزایش سطح (مایع یا جامد) باعث افزایش ظرفیت خازن می شود. تغییرات خازن به سیگنال الکتریکی معادل با سطح تبدیل می شود.

به عبارت ساده تر می توان گفت بین پراب و دیواره رسانای مخزن، یک خازن دی الکتریک ایجاد می شود. وقتی فضای بین دیواره مخزن و پراب خالی باشد، خازن در حالت کمترین ظرفیت است و دی الکتریک در این حالت هواست. با پر شدن مخزن و فضای بین تیغه های خازن، دی الکتریک تغییر کرده و افزایش می یابد، بنابراین ظرفیت خازن بالا می رود.

 

اندازه گیری-سطح-مایع-به روش-خازنی-با-ایجاد-خازن-بین-پراب-و-دیواره-مخزن

 

در واقع می توان گفت یک روش ساده برای نظارت بر سطح مایع، فرو بردن صفحات موازی خازنی در مایع است (مطابق شکل زیر). با تغییر سطح مایع مقدار ماده دی الکتریک بین صفحات تغییر می کند که باعث می شود ظرفیت خازن نیز تغییر کند. دومین سنسور خازنی که با C2 نشان داده شده به عنوان مرجع در نظر گرفته می شود.

اندازه گیری-سطح-به-روش-خازنی

LEVEL : سطح طول شناور در مایع

REF : طول سنسور مرجع

از آن جا که  هوا εR << آب εR است، ظرفیت خازنی سنسور را می توان با بخش شناور تقریب زد.

بنابراین سطح مایع را می توان با نسبت C1 /C2 محاسبه کرد. 

 

محاسبات-سطح-مایع-با-استفاده-از-روش-خازنی

 

سطح سنج مقاومتی

   در صورتیکه مایع دارای مقدار مقاومت قابل قبولی باشد، می توان سطح مایع را با اندازه گیری مقاومت بین دو میله فرو رفته در مایع اندازه گرفت. رل کنترل سطح اشنایدر مدل RM35LM33MW، از این روش بهره می گیرد.

 

رله کنترل سطح مایعات اشنایدر
                رله کنترل سطح RM35….MW اشنایدر

 

سطح سنج آلتراسونیک

   اساس کار روش آلتراسونیک استفاده از موج های صوتی فرکانس بالا است. این موج ها با استفاده از اعمال یک سیگنال AC به یک کریستال پیزو الکتریک حاصل می شوند. در کاربردهای صنعتی معمولاً از فرکانس ۵۰ کیلو هرتز استفاده می شود (فرکانس های بالاتر آلتراسونیک، بیشتر در کاربردهای دارویی استفاده می شود).

یک فرستنده و گیرنده آلتراسونیک در بالای تانک قرار می گیرد و یک اشعه آلتراسونیک به سمت مایع (جامد) ارسال می شود، سطح تانک بر اساس سیگنال های برگشتی اندازه گیری می شود. سینگال های برگشتی، حالت تأخیر یافته سیگنال اصلی و اولیه است که میزان تأخیر آن برابر ۲v/d است که v سرعت سیگنال و d فاصله فرستنده و گیرنده آلتراسونیک از سطح مایع (جامد) است. با معلوم بودن سرعت سیگنال در محیط اندازه گیری، با محاسبه تأخیر می توان فاصله d و در نتیجه سطح مایع را اندازه گرفت. در این سیستم کنترل کننده با مقایسه سطح مایع با سطح مطلوب، سیگنالی برای تنظیم شیر نیوماتیکی ارسال می کند تا خطا اصلاح شود.

 

اندازه گیری-سطح-با-سنسور-آلتراسونیک

Dt : فاصله بین سنسور تا انتهای محفظه مخزن

Dm : فاصله بین سنسور و سطح مایع

DI : سطح مایع

DI = Dt – Dm

 

دیاگرام-عملکرد-سنسور-آلتراسونیک-جهت-اندازه گیری-سطح
                                 دیاگرام عملکرد سنسور آلتراسونیک جهت اندازه گیری سطح

 


در ادامه مقاله  رله کنترل سطح اشنایدر را بررسی می کنیم و پس از آن به توضیح دسته بندی روش های اندازه گیری سطح مایع در حالت های مختلف می پردازیم.

 

  • رله کنترل سطح اشنایدر

    رله کنترل سطح مایعات اشنایدر از سری رله کنترلی اشنایدر Zelio است. این رله های کنترلی، عملکرد غیر عادی را تشخیص می دهند و این امکان را برای کاربر فراهم می کنند که بتوان قبل از اینکه مشکل جدی در سیستم به وجود آید، اقدامات اولیه را انجام دهد و سیستم را کنترل کند. برخی از رله های کنترلی اشنایدر به دسته های زیر تقسیم می شوند: رله کنترل فاز، رله کنترل جریان و ولتاژ، رله کنترل فرکانس، رله کنترل سرعت و رله کنترل سطح

   رله کنترل سطح مایعات اشنایدر با در نظر گرفتن یک یا دو سطح آستانه عمل پر یا خالی شدن را کنترل کرده و از سرریز کردن مخازن یا خشک کار کردن پمپ ها جلوگیری می کند . این رله ها یک پوشش ضد آب دارند و شرایط کنترلی با LED تعبیه شده روی پنل رله مشخص می شود. 

   رله کنترل سطح مایعات اشنایدر دو نوع رایج برای مایعات رسانا و نارسانا به ترتیب با کد فنی RM35LM33MW و RM35LV14MW تولید شده اند. رله RM35LM33MW در تشخیص خطا در آب بندی پمپ ها و در آب های رسانا مانند آب باران، آب شهری، آب صنعتی، آب دریا، کود شیمیایی مایع و آب های اسیدی کاربرد دارد و رله RM35LV14MW در آب های خالص، گاز مایع و نفت، اتیلن گلیکول ، پارافین و رنگ و … استفاده می شود.

  رله RM35LM33MW با استفاده پروب و رله RM35LV14MW بر اساس سنسور ها کار می کند. عملکرد رله RM35LM33MW به این صورت این که مقاومت ظاهری مایع بین دو پروب را اندازه گیری می شود. اگر مقدار اندازه گیری شده از میزان آستانه تعیین شده کمتر باشد رله تغییر وضعیت می دهد. برای جلوگیری از الکترولیت شدن رله، یک جریان AC از پروب ها عبور می کند. برای بررسی قیمت و خرید رله کنترل سطح اشنایدر کلیک کنید.

 

  • کاتالوگ فارسی رله کنترل سطح مایعات اشنایدر

    رله کنترل سطح مایعات
           علائم تخلیه کردن و پر کردن منبع در رله

   در کاتالوگ فارسی رله کنترل سطح مایعات اشنایدر به بررسی ولوم هایی که روی پنل آن قرار دارد و برای کاربرد های مختلف تنظیم می شود پرداخته شده است. اولین کلید برای انتخاب عمل تخلیه یا پر کردن و انتخاب میزان حساسیت استفاده می شود که برای هر دو عمل تخلیه کردن یا پر کردن منبع سه پارامتر زیر قابل انتخاب خواهند بود:

  • HS (حساسیت بالا)، ۲۵۰ اهم تا ۵ کیلو اهم
  • St (حساسیت استاندارد)، ۵ کیلو اهم تا ۱۰۰ کیلو اهم
  • LS (حساسیت کم)، ۵۰ کیلو اهم تا ۱ مگا اهم

ولوم دوم میزان حساسیت را از صفر تا ۱۰۰ درصد تنظیم می کند. ولوم سوم میزان تاخیر را مشخص می کند. به علاوه با استفاده از این ولوم می توان تعداد سطحی که در نظر داریم با استفاده از این رله کنترل کنیم تعیین می شود. 

  • ۲: کنترل دو سطح
  • ۱: (ON delay) کنترل یک سطح با تاخیر
  • ۱: (OFF delay) کنترل یک سطح بدون تاخیر
     

  ولوم آخر برای تعیین میزان تاخیر از ۰٫۱ تا ۵ ثانیه استفاده می شود. تاخیر در این رله به این دلیل است که هنگامی که مخزن مایع تخلیه یا پر می شود، مایع تا حدی مواج است و مدت زمانی احتیاج دارد تا به سطحی یکنواخت برسد. این تاخیر باعث می شود که میزان خطا در تشخیص سطح آب به حداقل برسد. بنابراین با توجه به نوع مایع و شرایط موجود، میزان تاخیر توسط این ولوم قابل تنظیم است.

 

   روی رله RM35LM33MW سه LED برای تعیین وضعیت وجود دارد.

  • Tt : تاخیر زمانی ( LED زرد رنگ)
  • Un : روشن بودن منبع تغذیه (LED زرد رنگ)
  • R : روشن بودن و کار کردن رله ( LED سبز رنگ)

  دمای عملکرد این رله بین ۲۰- تا ۵۰ درجه سانتی گراد است و درجه حفاظت آن IP30 است که میزان حفاظت تجهیزات برقی در مقابل نفوذ آب و گرد و غبار را مشخص می کند. رله کنترل سطح اشنایدر می تواند ۳۶۰ بار در ساعت عمل کند و نتیجه صحیحی ارائه دهد.

 

  • سیم بندی رله کنترل سطح اشنایدر

     شکل زیر سیم بندی رله کنترل سطح اشنایدر را نشان می دهد. در این شکل برای حالت دو سطحه یعنی وقتی ولوم دوم روی ۲ قرار بگیرد و در حالتی که ولوم دوم برای حالت یک سطحه یعنی روی ۱ (ON delay) یا ۱ (OFF delay) باشد به صورت زیر است. A1 و A2 تغذیه رله هستند. پایه های ۱۱ و ۱۴ برای تغییر وضعیت موتور با توجه به میزان مقاومت بدست آمده از پروب ها استفاده می شوند و در حالت دو سطحه سه پایه MIN و MAX و C برای اتصال سه پروب متصل می شود و در حالت یک سطحه فقط از پایه های MIN و C استفاده می شود.

سیم بندی رله کنترل سطح اشنایدر برای دو حالت یک سطحه و دو سطحه
                                سیم بندی رله برای دو حالت یک سطحه و دو سطحه

 

  • عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر

  عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر به این صورت است که به طور کلی برای دو عمل تخلیه کردن و پر کردن کار می کند و در هر کدام از این دو حالت می توان رله را به صورت دو سطحه، یک سطحه با تأخیر و یک سطحه بدون تاخیر تنظیم کرد. در شکل های زیر مثال هایی از هر سه حالت آورده شده است.

 

    • حالت دو سطحی

در این شکل عملکرد رله کنترل سطح را برای حالت دو سطحی در دو انتخاب پر کردن و خالی کردن نشان می دهد. وقتی سطح مایع از سطح MIN پایین تر یا از سطح MAX بالاتر برود رله عمل می کند. در این مثال در ابتدا سطح مایع از MIN پایین تر است. پس موتور روشن می شود و عمل پر کردن انجام می شود تا به سطح MAX برسد و موتور خاموش می شود. مجددا به علت اینکه سطح مایع از حد MAX بالا تر است رله عمل می کند و عمل تخلیه انجام می شود تا به سطح MIN برسد. شکل بعدی این مراحل را بهتر نشان می دهد.

 

عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر در حالت دو سطحی
                                                       عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر در حالت دو سطحی
پرکردن مخزن با استفاده از رله کنترل سطح در حالت دو سطحی
               پرکردن مخزن با استفاده از رله در حالت دو سطحی
تخلیه مخزن با استفاده از رله کنترل سطح در حالت دو سطحی
          تخلیه مخزن با استفاده از رله در حالت دو سطحی

 

 

    • حالت تک سطحی با تاخیر

در حالت تک سطحی وقتی تاخیر وحود داشته باشد یعنی ولوم روی Delay ON قرار بگیرد به این صورت است که فقط یک سطح آستانه برای عمل کردن رله وجود دارد. مثال زیر عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر را در حالت پر کردن بررسی می کند. وقتی سطح مایع از سطح آستانه بالاتر باشد، بعد از کمی تاخیر که از روی پانل رله قابل تنظیم است Tt رله روشن می شود و عمل تخلیه انجام می شود تا وقتی سطح مایع به سطح آستانه برسد. در این حالت رله خاموش می شود و تا زمانی که میزان سطح مایع از سطح آستانه بالاتر نرود روشن نمی شود.

 

رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه با تاخیر
                                   عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه با تاخیر – تخلیه کردن

 

در ادامه مثالی برای حالت تک سطحه با تاخیر برای عمل پر کردن آورده شده است. با پایین آمدن سطح مایع تا سطح آستانه، رله بعد از Tt ثانیه تاخیر عمل می کند و عمل پر کردن انجام می شود تا دوباره سطح مایع به سطح آستانه برسد. سپس رله غیر فعال می شود و تا زمانی که سطح مایع از سطح آستانه بالاتر نرود به همین حالت باقی می ماند.

 

رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه با تاخیر برای عمل پرکردن                                                                                             عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه با تاخیر-پر کردن

 

 

خالی کردن تک سطحی با تاخیر
تخلیه مخزن با استفاده از رله در حالت تک سطحی با تاخیر
پرکردن مخزن با استفاده از رله در حالت تک سطحی با تاخیر
    پرکردن مخزن با استفاده از رله در حالت تک سطحی با تاخیر

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    • حالت تک سطحی بدون تاخیر

در حالت تک سطحی بدون تاخیر یعنی ولوم روی Delay OFF قرار بگیرد. در این حالت فقط یک سطح آستانه برای عمل کردن رله وجود دارد. مثال زیر عملکرد رله در حالت تک سطحی بدون تاخیر را نشان می دهد. در این مثال عمل تخلیه کردن بررسی می شود. وقتی سطح مایع از سطح آستانه بالاتر باشد رله عمل می کند و عمل تخلیه انجام می شود و برای جلوگیری از خطا کمی تاخیر زمانی در قطع رله وجود خواهد داشت. سپس مدار قطع می شود و با بالا رفتن مجدد سطح مایع دوباره رله روشن می شود. 

 
عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه بدون تاخیر - تخلیه کردن
                                  عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه بدون تاخیر – تخلیه کردن

در مثال دوم عملکرد رله کنترل سطح تک سطحه بدون تاخیر در حالت پرکردن را نشان داده شده است. در این حالت نیز وقتی سطح مایع از سطح آستانه پایین تر باشد رله عمل می کند و مایع وارد مخزن می شود و تا زمانی که به سطح آستانه برسد ادامه می یابد. مدت زمان کوتاهی هم بعد از رسیدن به سطح آستانه رله روشن می ماند تا در صورتی که خطا رخ داده باشد اثری بر نتیجه کار نداشته باشد. این روند هر بار که سطح مایع از سطح آستانه پایین تر بیاید رخ می دهد.

 

عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه بدون تاخیر-پر کردن
                                            عملکرد رله کنترل سطح اشنایدر تک سطحه بدون تاخیر-پر کردن

 

  • دسته بندی روش های اندازه گیری ارتفاع سطح مایع

دانستن میزان مواد موجود در یک مخزن یکی از پرکاربردترین مصارف صنعتی است. سرریز یک مخزن می تواند باعث حادثه خیلی خطرناک و یا پر هزینه ای شود و یا بالعکس، در موقع پمپ از یک مخزن خالی، ممکن است خسارات جبران ناپذیری به پمپ وارد آید و یا حتی ممکن است باعث خرابی در موقع خالی بودن یک لوله که عمل جذب حرارت را انجام می دهد، شود.  در کاربردهای مواد غذایی و دارویی که بایذ مقدار مشخصی از مواد مختلف با هم ترکیب شوند تشخیص دقیق میزان مواد موجود در مخازن بسیار مهم است.

بعضی مواقع سیالی که سطح آن در یک مخزن اندازه گیری می شود هموژن نیست، به عنوان مثال می تواند پودر، ذرات ریز و یا غلات باشد. موادی که سطح آنها در مخزن مورد نظر است، ممکن است برای مصارف غذایی و یا مواد شیمیایی خورنده و خطرناک باشند. مواد می توانند در موقع ریختن در مخزن به صورت مخروطی در آیند و یا در موقع ریزش ایجاد موج نمایند. در این صورت باید در انتخاب روش اندازه گیری سطح دقت خاصی صورت پذیرد.

مبدل های سطح به دو دسته عمده پیوسته و ناپیوسته تقسیم می شوند.

 

اندازه گیری سطح مایع با مبدل های پیوسته

در مبدل های پیوسته اندازه گیری سطح به طور دقیق و در تمام ارتفاع مخزن مورد نظر است. 

روش پیوسته شامل موارد زیر است :

١- تعقيب موقعیت یک شناور که سبک تر از سیال مخزن باشد.

۲- اندازه گیری وزن ظاهری یک استوانه شناور (معروف به اندازه گیرهای جابه جایی)

۳- اندازه گیری اختلاف فشار استاتیکی بین دو نقطه از مخزن

در بعضی کاربردها تنها کافی است بدانید که مایع بالاتر و یا پایین تر از یک سطح مورد نظر است. اما در بعضی موارد نیاز است که به طور دقیق ارتفاع مواد داخل مخزن را بدانید که این مسئله نیاز مبدل پیوسته را مشخص می کند.

راههای مختلف و بسیار متنوعی برای اندازه گیری دقیق میزان مواد موجود در یک مخزن وجود دارد که در این قسمت به پنج مورد آن اشاره خواهیم نمود.

۱- فشار در قسمت تحتانی یک مخزن به طور مستقیم بستگی به ارتفاع مواد سیال داخل مخزن دارد.

٢- وزن مخزن مستقل از جنس مواد (سیال یا جامد) درون آن بستگی به ارتفاع مواد دارد.

٣- می توانید از سیستم شناور برای دنبال کردن سطح سیال استفاده نمایید و از آن طریق پتانسیومتر و یا شیری را به حرکت در آورید.

۴- برای مواد عایق الکتریکی یا جامد می توانید با استفاده از مخزن و یک الكترود، یک خازن بزرگ بسازید.

۵- آشکار کننده های اولتراسونیکی، شبیه آنچه که در اندازه گیری طول و سیستم تنظیم خودکار دوربین های عکاسی به کار می رود، می توانند برای آشکارسازی فاصله سطح مایع به کار روند.

 

 با اندازه گیری فشار انتهای یک مخزن می توان سطح مایع داخل مخزن را اندازه گیری نمود.

اما باید توجه نمود که در این روش چندین فرض موجود است که باید مورد توجه قرار گیرند.

۱- برای گرفتن نتیجه ثابت و پایدار، مایع باید دارای شکل واحد (Uniform) باشد. به عبارت دیگر چگالی باید ثابت باشد.

۲- فشار قرائت شده مربوط به ارتفاع بالای مبدل فشار است. بنابراین اگر به هر دلیلی قادر به نصب سنسور در انتهای مخزن نیستید باید در مدارات الکترونیکی و یا محاسبات کامپیوتری مقدار آفست را نیز منظور نمایید.

نکته

در صورت استفاده از فشارسنج برای اندازه گیری سطح، میزان فشار، فشار موجود در بالای مخزن است.

اگر مخزن باز است و فشار آن فشار اتمسفر است فرمول بالا صحیح است و می توان از یک مبدل فشار که فشار نسبت به محیط را اندازه گیری می کند استفاده نمود. اما اگر مخزن بسته است، فشار انتهای مخزن نه تنها بستگی به فشار سر دارد بلکه به فشار بالای مخزن نیز بستگی دارد یعنی:

برای انجام این محاسبه به طور اتوماتیک، می توانید از یک فشارسنج تفاضلی با فشار مرجع متصل به بالای مخزن استفاده نمایید.

یک اندازه گیری واقعی از میزان مواد موجود داخل مخزن، اندازه گیری وزن مواد درون مخزن است. این روش برای انواع مواد، مایع، جامد و یا ترکیبی از آنها هیچ فرقی نمی کند و کارآیی خوبی دارد. در این روش مخزن باید به طور کامل و تنها به یک و یا تعدادی لودسل متصل گردد.

در حالتی که چند لودسل استفاده می گردد باید مطمئن شد که وزن به طور یکسان بین لودسل ها تقسیم شده است یا از یک مدار الکترونیکی جهت جمع مقادیر اندازه گیری شده توسط لودسل ها استفاده نمود.

همچنین نیاز به یکسری پردازش سیگنال جهت تنظیم خروجی به صفر برای زمانی که مخزن خالی است است.

در بعضی از پیاده سازی ها در کنار کرنش سنج فعال و واقعی باید از یک کرنش سنج مجازی (Dummy)  استفاده نمود که جهت کالیبراسیون می توانید با پر کردن و خالی کردن مخزن منحنی مورد نیاز را بدست آورد. 

شاید یکی از شایع ترین استفاده از ارتفاع سنج ها، استفاده از سیستم کنترلی متشکل از شیر و شناور داخل مخزن سیفون توالت ها است.

یک شناور همواره با سطح آب داخل مخزن سیفون به سمت بالا و پایین حرکت می کند. این حرکت شناور توسط یک لولا، شیر را کنترل می نماید.

وقتی که سطح آب پایین است، شناور نیز پایین بوده و در نتیجه شیر به سمت بالا یعنی وضعیت باز حرکت می کند. به محض اینکه سطح آب بالا می آید، به همان نسبت شیر بسته تر می گردد.

برای یک سیستم کنترلی پیچیده تر می توانید به جای شیر از یک پتانسیومتر خطی لغزشی استفاده نمایید و یا با استفاده از یک مکانیزم گیربکسی می توانید حرکت بالا و پایین را تبدیل به حرکت چرخشی نمایید تا بتوانید یک پتانسیومتر دورانی را به چرخش در آورید.

در چنین سیستمی سیگنال خروجی متناسب با سطح، دارای ولتاژ مستقیم بالایی خواهد بود که برای نمایش و یا کنترل سطح بسیار مناسب و راحت است.

به علاوه چنین سیستمی ساده، ارزان و قابل اطمینان نیز است. اما از معایب این سیستم محدود بودن رنج حرکتی شناور و نصب در درون مخزن است که در بعضی مواقع و کاربردهای خاصی نصب آن داخل مخزن غیر ممکن است.

همچنین پتانسیومتر باید به خوبی آب بندی و از نفوذ مایع به آن جلوگیری نمود.

ضریب دی الکتریک هوا تقریباً یک است، در حالی که ضریب دی الکتریک آب بیشتر از ۸۰ و یا بعضی مواد جامد دارای ضریب دی الکتریک ۱۰۰۰۰ و یا بالاتر می باشند. این تغییر شدید ضریب دی الکتریک در مواد مختلف می تواند جهت اندازه گیری ارتفاع به کار رود.

هرچه مایع داخل مخزن بالاتر رود متوسط ضریب دی الکتریک نیز متناسب با ارتفاع تغییر می کند.

برای بالا بردن خاصیت خازنی می توانید از پروپ با چندین لایه هم مرکز به طوری که صفحات یک در میان به یکدیگر متصل شده اند. (بدین ترتیب سطح بیشتری حاصل می گردد) استفاده نمایید.

مثل دیگر مبدل های خازنی، سیگنال خروجی این مبدل نیز باید با استفاده از مدارات پردازشگر الکترونیکی به شکلی مناسب تر و قابل استفاده تر تبدیل گردد.

با استفاده از یک پل متناوب اندازه ظرفیت خازن تعیین کننده دامنه سیگنال متناوب خروجی پل خواهد بود. با استفاده از مدار اسیلاتور می توان تغییر ظرفیت خازن را به فرکانس متناسب با ارتفاع مایع داخل مخزن تبدیل نمود.

 اگر مخزن از نظر الکتریکی هادی باشد، می توانید از آن به عنوان یک پروپ استفاده نموده و پروپ دیگر را داخل مخزن قرار دهید که در این صورت مخزن باید به دلایل ایمنی به زمین متصل گردد که این مسئله ممکن است از نقطه نظر مدارات پردازشگر الکترونیکی مورد علاقه نباشد.

همچنین هر نویز الکتریکی، حلقه زمین یا اتصالات تصادفی، صدماتی را به تانک و یا مدارات پردازش گر و سیستم های کنترلی وارد کند.

اگر مایعی که ارتفاع آن مورد نظر است از نظر الکتریکی هادی باشد، می توانید از اثر مقاومت به جای خازن استفاده نمایید. هرچه سطح بالا می آید، طول اتصال کوتاه شده سیم های درون مخزن بیشتر می گردد که خود باعث کاهش مقاومت سیم می گردد، پس بنابراین مقاومت به طور معکوس متناسب با سطح خواهد بود. این روش در تعیین ارتفاع جیوه در یک مانومتر یا دستگاه فشارسنج خون معمول است.

با اختراع تنظیم خودکار لنز دوربین عکاسی توسط فاصله یاب های اولتراسونیکی و کاربرد وسیع آنها این ابزار به طور ماژولار قابل تهیه و استفاده راحت است. برای اندازه گیری سطح با استفاده از یک ماژول فاصله یاب – اولتراسونیکی، باید این دستگاه در بالای مخزن به طوری که به سمت پایین هدف گیری شده است نصب شود.

 

اندازه گیری-سطح-با-سنسور-آلتراسونیک

B : فاصله سنسور تا سطح مایع

C : میزان سطح یا ارتفاع مایع

D : طول قابل اندازه گیری

Blocking Distance : فاصله های کمتر از این مقدار را سنسور قادر به اندازه گیری نیست.

 (۲ / زمان تأخیر) * سرعت صوت در هوا =  میزان سطح

 

ساختار-سنسور-آلتراسونیک

جهت اندازه گیری باید ابتدا از یک پالس آماده سازی جهت ارسال توسط فرستنده اولتراسونیک استفاده نمود. پس از ارسال و برگشت اکو و دریافت آن توسط گیرنده، پالس دیگری توسط فرستنده فرستاده خواهد شد. با استفاده از یک شمارنده باید زمان بین ارسال پالس و دریافت اكو آن را اندازه گیری نمود. چون سیگنال و اولتراسونیک با سرعت صوت حرکت می کند، زمان بین ارسال و دریافت سیگنال به نوعی معادله فاصله سطح است.

نصب سیستم اولتراسونیک در بالای مخزن کار بسیار ساده است و نیازی به آب بندی آن در مقابل اثرات ناشی از مواد داخل مخزن نیست، اما وقتی که مخزن پر می شود فاصله بین سطح و سنسور کمتر می گردد.

این موضوع باعث زمان کوچک تر و در نتیجه شمارش کمتر شمارنده می گردد که این خود می تواند باعث خطای بیشتری در فاصله های کمتر گردد.

 

اندازه گیری سطح مایع با مبدل های ناپیوسته

مشخص نمودن تنها حدی از ارتفاع

در بعضی مواقع فقط مشخص نمودن یک حدی از ارتفاع که می تواند خطرساز شود مورد نظر است که معمولاً در این مواقع از نوعی سوئیچ استفاده می گردد. این نوع ارتفاع سنجی که در اصل ناپیوسته نیست بسیار ساده تر از نوع پیوسته است.

سوئیچ شناور که بعضی مواقع NO و بعضی مواقع NC هستند، اتصالات شبیه به اتصالات درون رله ها دارند. آنها ضمن اینکه توسط فنر حمایت می شوند از جنس مغناطیسی هستند و وقتی یک مغناطیس به سمت بالای آنها حرکت می کند، میدان مغناطیسی با کشیدن اتصالات باعث بسته شدن و یا باز شدن آنها می گردد.

این اتصالات درون یک لوله غیر آهنی آب بندی شده اند. یک مغناطیس دائم درون شناور قرار داده شده که متناسب با حرکت سطح نیز بالا و پایین می رود. دو حلقه Retainer جهت محدود کردن حرکت شناور به سمت بالا و پایین به کار رفته است.

اتصالات این کنترل کننده ارتفاع می تواند به ولتاژ مستقیم جهت تحریک کنترل کننده های قابل برنامه ریزی و یا ولتاژ غیر متناوب ۲۲۰ ولت جهت به صدا در آوردن زنگ اخبار یا فعال نمودن عمل کننده ها متصل شوند.

آشکارسازی نوری نیز می تواند در صورتی که خواص مواد درون مخزن مانع از انتشار نور گردد مورد استفاده قرار گیرد.

فرستنده نوری اغلب از نوع دیود مادون قرمز با لنز و امکانات مناسب جهت برقراری ارتباط با گیرنده است. گیرنده متشکل از یک ترانزیستور حساس به نور و فیلتر نوری که فقط طول موج نور ارسالی را دریافت می کند، است.

این فیلتر باعث کاهش خطای ناشی از نور محیط می گردد. زمانی که سطح پایین تر از سنسور است، نور به گیرنده می رسد و ترانزیستور نوری اشباع می گردد که در خروجی صفر منطقی خواهید داشت.

زمانی که سطح مخزن، مانع از فرستاده شدن نور گردد، ترانزیستور نوری به حالت قطع رفته و در نتیجه در خروجی یک منطقی خواهید داشت.

علاوه بر ولتاژ مستقیم تغذیه می توانید با استفاده از مقاومت پول آپ بین ترانزیستور نوری (در حالت کلکتور باز) و هر ولتاژ دلخواه دیگر برای خروجی یک منطقی داشته باشید.

گیرنده هایی نیز وجود دارند که به جای ترانزیستور نوری از تریستور حساس به نور استفاده می کنند، خروجی این گیرنده ها ۲۲۰ ولت متناوب است.

نصب گیرنده و فرستنده متمرکز که از یک صفحه انعکاس دهنده استفاده می کند ساده تر است، یعنی اگر صفحه انعکاس دهنده به اندازه کافی بزرگ باشد تنظیم گیرنده و فرستنده آسان تر خواهد بود. این نوع از نظر سیم کشی نیز راحت تر خواهد بود.

استفاده از فرستنده و گیرنده به صورت مجتمع قابلیت انعطاف بیشتری را فراهم می کند. اگر آنها را بر روی یک نگهدارنده وصل کنید، به راحتی می توانید در قسمت های مختلف مخزن نصب و در صورت نیاز بدون نیاز به تنظیمات مجدد آن را جابه جا نمایید.

به طور کلی آشکار کننده های نوری سطح دارای طول عمر بیشتری نسبت به سوئیچ ها هستند چون در آنها هیچ قسمت مکانیکی وجود ندارد. اما یک اشکال اساسی با این نوع ارتفاع سنجها این است که مایع حتماً باید مانع از عبور نور گردد که این مسئله کاربرد آنها را محدود می کند.

اندازه گیری انتقال حرارت نیز می تواند جهت آشکار نمودن وجود مواد درون یک مخزن به کار رود. یک سنسور دمای مقاومتی که تحریک شده است و انتقال حرارت فقط از طریق هوا منتقل می شود گرمای بیشتری را حس می کند نسبت به زمانی که مایعی اطراف سیم حرارت را گرفته باشد که انتقال حرارت سریعتر و راحت تر و در نتیجه اثر خود گرمایی کمتر خواهد بود.

 


بیشتر بخوانید:

در وبلاگ الیکا الکتریک مطالب مرتبط را دریابید

روش های اندازه گیری فشار

روش های اندازه گیری دما

آشنایی با سیستم ها و تجهیزات ابزار دقیق

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات ذکر کنید و با ارائه نظرات خود، ما را در بهبود هر چه بیش تر کیفیت مطالب یاری کنید.

,

مقالات مرتبط

4 نظرات

  1. نیروگاه سیمره ایلام

    پاسخ دادن

    نمونه ای از سنسور هایی که برای سطح استفاده میشه و با رله RM35LM33MW همخوانی دارند چیست؟

    null

    ۲۴ شهریور ۱۳۹۹
  2. محمدزاده

    پاسخ دادن

    كليدي می خوام كه بتواند وجود اب در مخزن تحت فشار را به مدار فرمان اطلاع دهد و وقتی سطح آب به میزان مشخصی رسید قطع کند. مخزن انبساط با دمای ۷۰ درجه و دسترسی در آن به اندازه ای است که بشه یه لول سوییچ رو فرستاد داخل. اما با این شرایط از لول سوئیچ خاصی باید استفاده کرد؟

    ۱۰ آبان ۱۳۹۹
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      سلام وقت بخیر.
      شما می تونین با استفاده از یک رله کنترل سطح و یک لول سوئیچ لوله ای ساده در مخرن این کار رو انجام بدین. لول سوئیچ ها می تونن این فشار رو تحمل کنن.

      ۱۰ آبان ۱۳۹۹

نظرات