سنسور کنترل سطح چیست و چه عملکردی دارد؟
سطح سنج ها و یا لول سنج ها ابزارهایی می باشند که توسط آن می توان سطح مایعات و به طور کلی سطح سیالات را با دقت بالا اندازه گیری نمود. سطح سنج ها با توجه به نوع تکنولوژی و کاربری آن ها به انواع مختلفی تقسیم بندی می گردد . در مجموع می توان در دو دسته ، دسته نقطه ای و پیوسته تقسیم بندی شوند. در اندازه گیری نقطه ای سطح، سطح سیال در یک نقطه خاص اندازه گیری می شود و در اندازه گیری سطح، ارتفاع سیال درون مخزن اندازه گیری می شود.
تقریبا همه ی ما وقتی سوار اتومبیل خود می شویم برای رانندگی مدام به درجه ی بنزین خود توجه می نماییم که به نوعی سنسور سطح میگویند. سنسور المان حس کننده‌ای می باشد که کمیت های فیزیکی از جمله فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیت‌های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می نماید. در واقع آن یک وسیله الکتریکی می باشد که تغییرات فیزیکی یا شیمیایی را اندازه گیری می نماید و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.
یکی از متغیرهایی که در صنایع فرآیندی اندازه گیری و کنترل آن مورد توجه می باشد، سطح سیال می باشد. اطلاع از ارتفاع سیال به منظور کنترل واکنش های شیمیایی و صنعتی، جلوگیری از سریز شدن سیالات فرآیندی و خطرناک، حفاظت محیط زیست و تامین ایمنی واحد فرآیندی، ضروری می باشد. همین امر دلیلی برای استفاده از سطح سنج می باشد. در واقع کنترل ارتفاع سطح مخازن در صنایع بسیار حائز اهمیت می باشد تا از سر ریز شدن سیالات درون مخازن جلوگیری به عمل آید و از خسارات و صدمات ناشی از آن جلوگیری به عمل آید.
انواع سنسور کنترل سطح
به طور کلی سنسورهای سطح را می توان در دو دسته تقسیم بندی نمود.
- اندازه گیری سطح نقطه
- اندازه گیری سطح پیوسته
سنسورهای سطح پیوسته سطح را در یک محدوده مشخص اندازه گیری می نمایند و مقدار دقیق ماده را در یک مکان خاص تعیین می کنند ، در حالی که سنسورهای سطح نقطه فقط نشان می دهند ماده بالاتر یا پایین تر از ماده حسگر می باشد. به طور کلی دومی سطوح بیش از حد زیاد یا کم را تشخیص می دهد.
سنسورها و کاربرد آنها
- شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی و نوری
- کنترل حرکت پارچه و …: سنسور نوری و خازنی
- کنترل سطح مخازن:انواع سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح
- تشخیص پارگی ورق: سنسور نوری
- کنترل انحراف پارچه: انواع مدل سنسور خازنی و نوری
- کنترل تردد: سنسور نوری
- اندازه گیری سرعت: سنسور القایی و خازنی
- اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القایی آنالوگ
انواع سنسور کنترل سطح
گستردگی تجهیزات اندازه گیری سطح به این دلیل می باشد که هیچ یک از این تجهیزات به تنهایی برای تمام فرآیندها مناسب نمی باشد. از این رو باید در هر فرآیند و هر کاربردی، بهترین و بهینه ترین گزینه را انتخاب نمود.
- سطح سنج آلتراسونیک
- سطح سنج خازنی
- سطح سنج رادیومتری یا گاما
- سطح سنج رادار
- سطح سنج فشار تفاضلی
- سطح سنج هیدرواستاتیک
- سطح سنج القایی
- سطح سنج شناوری یا فلوتری
- سطح سنج دیاپازون یا ارتعاشی
- سطح سنج پره ای
- سطح سنج مغناطیسی
سنسور کنترل سطح نوری
سوئیچ سطح مایع نوری برای تشخیص سطح بالا، کم یا متوسط در تقریبا هر مخزن، بزرگ یا کوچک مناسب می باشد. همچنین آن ها برای تشخیص نشت برای پیشگیری از آسیب پر هزینه مناسب می باشند. داخل محفظه سنسور LED و یک ترانزیستور فوتونی هست. هنگامی که نوک حسگر در هوا باشد، نور مادون قرمز داخل نوک حسگر به آشکارساز بازتاب می گردد. هنگامی که در مایع، مایع مادون قرمز خارج از نوک حسگر refracted، باعث کمتر شدن انرژی برای رسیدن به آشکارساز می شود و در نتیجه سوئیچ به سادگی فعالیت می نماید.
انواع سنسورهای خازنی
سنسورها را از دو منظر می توان دسته بندی کرد: 1. از منظر ویژگی‌های فیزیکی و 2. از منظر نوع اتصالات.سنسورهای خازنی را بر اساس ویژگی های فیزیکی می توان به چهار دسته‌ی زیر تقسیم کرد.
- سنسور خازنی مینیاتوری
سنسورهای خازنی مینیاتوری می توانند به شکل استوانه ای یا مکعبی باشند تا بتوانند در فشرده‌ترین فضاها فعالیت کنند. این نوع سنسورها کاربردهای متعددی دارند، از جمله کنترل و نظارت بر فرآیند ماشین.
- سنسور خازنی استوانه‌ای یا سیلندری
این نوع سنسورهای خازنی بزرگتر از مینیاتوری‌ها هستند و فاصله عملکرد قابل تنظیم دارند.
- سنسورهای خازنی دما بالا
سنسورهای خازنی دما بالا، راه حلی هستند برای برنامه‌هایی که تحت درجه حرارت شدید قرار می‌گیرند. این سنسورها می‌توانند حتی در تماس مستقیم با مواد داغ عمل کرده و سطح مایعات و کالاهای فله را در شدیدترین شرایط دمایی تشخیص دهند.
- سنسورهای خازنی آنالوگ
سنسور آنالوگ در خروجی خود سیگنالی آنالوگ تولید می‌کند و بسته به نحوه استفاده از آن می تواند چندین مزیت داشته باشد. به عنوان مثال، سنسورهای آنالوگ برای انتخاب مواد، نظارت بر ضخامت و نظارت بر انحراف غلظت عالی هستند.
در روش رادیومتری
از تابش امواج انرژی دار گاما به داخل مخزن و اندازه گیری مقدار جذب شده انرژی استفاده می شود. در این روش حتی می توان سطح های ماده ها را نیز تعیین کرد. لازم به ذکر می باشد که ماده های مختلف جذب متفاوتی از امواج گاما دارند.
سطح سنج راداری
اندازه گیری سطح به روش غیر تماسی با لول ترانسمیتر یا سطح سنج راداری به دلیل استقلال از پارامترهای دما، فشار، چگالی، هدایت، بخار یا گرد و غبار از روش های دقیق و موثر برای اندازه گیری سطح مخازن مواد پودری و مایع متلاطم ، سطوح دارای فوم یا کف و مواد دارای غبار و جامداتی نظیر مخازن آهک یا سیمان با دقت در حد میلیمتر می باشد . سطح سنج در شرایط 70 سنج های راداری در مدل ها و مکانیزم های مختلف ارائه می گردند . از سطح سنج راداری تا ارتفاع با دما و فشار بالا برای انواع مایعات و جامداتی نظیر اسیدها و بازها، حلال های آلی، الکل، نفت و فراورده های نفتی، گازهای مایع و گرانول های پلیمری، آهک،سیمان، دانه ها،غلات،شکر،مواد معدنی،پودرهای فلزی،کربن،ذغال سنگ و می توان استفاده نمود .
سطح سنج آلتراسونیک
ترانسمیتر التراسونیک سطح مشابه ترانسمیترهای راداریِ غیر تماسی می باشد. در این تجهیزات، امواج التراسونیک به سطح محصول داخل مخزن تابیده می‌شود. این امواج پس از برخورد، به دلیل اختلاف چگالی بین هوا و محصول، از سطح محصول بازتابیده می‌شوند و به سنسور برمی‌گردند. مدت زمان ارسال و دریافت این موج، با فاصله سنسور و سطح ماده ارتباط مستقیم دارد. محاسبه این زمان، معیاری از سطح ماده داخل مخزن فراهم می‌سازد. یک مدار کنترلی مبتنی بر میکروپروسسور، وظیفه نظارت و کنترل بر فعالیت های ترانسمیتر را بر عهده دارد. دو مدار ارسال پالس در ساختار ترانسمیتر وجود دارد که یکی برای ارسال پالس و دیگری برای دریافت آن است. کاربرد مهم آن استفاده در سرعت سنج‌ها و آشکارسازی سطح مخازن و اندازه گیری فلو و… می باشد.
مزایای استفاده از این نوع سنسورها عبارت اند از:
- این سنسورها دارای هیچ قسمت متحرکی نمی باشند
- جمع و جور می باشند
- قابل اعتماد اند
- تحت تأثیر خواص موادی که حس می کنند نمی باشند.
- خود تمیز کردن به دلیل ارتعاشاتی که ایجاد می کند.
معایب استفاده از این نوع سنسورها
- ممکن است گران باشند
- در برخی شرایط ، محیط می تواند بر آن ها تأثیر منفی بگذارد.
سطح سنج ارتعاشی
سنسورهای ارتعاشی از یک تیغه تشکیل شده اند که با فرکانس طبیعی نوسان می کند، اگر که تیغه با سیال داخل مخزن برخورد داشته باشد فرکانس نوسان آن تغییر خواهد نمود، می توان با اندازه گیری این تغییر فرکانس، سطح سیال را در ارتفاع مورد نظر اندازه گیری نمود. سنسورهای ارتعاشی در دو نوع میله ای و دیا پازونی تولید می شوند. سنسور هی دیاپازونی از دو شاخه که چنگاله گفته می شود ساخته شده اند.
سطح سنج القایی
این سنسورها درست مانند یک سلف کار می کنند و از خاصیت القایی آن جهت آشکار سازی حضور جسم استفاده می گردد. میدان دارای یک دامنه و فرکانس معین می باشد در صورت حضور جسم نوسانات و دامنه صفر خواهد شد و یک سیگنال (سطح صفر) به کنترلر ارسال خواهد گشت . لازم به ذکر می باشد که سنسور القایی فقط اجسام رسانی مغناطیسی را حس می کنند؛ همچنین قدرت اشکار سازی جسم آنها به اندازه دامنه میدان تولیدی (ولتاز تغذیه) بستگی دارد.
سطح سنج خازنی
سطح سنج خازنی، برای اندازه گیری سطوح روی مخازن نصب می گردد و مقادیر سطح را به صورت پیوسته و گسسته اندازه گیری می نماید. سیالی که در مخازن وجود دارد یا رسانا می باشند و یا نارسانا و ضریب دی الکتریک برای سیالات رسانا بیشتر از 10 و برای سیالات نارسانا کمتر از 10 می باشد. در سیالات نارسانا از یک سنسور خازنی چیست استفاده می گردد و خازن را با پراب خازنی و جداره مخازن فلزی ایجاد می نماید، در سیالات رسانا از دو سنسور خازنی استفاده می شود
.
کاربرد لول متر خازنی
سطح سنج های خازنی برای اندازه گیری سطح مایعات، پودرها، مواد جامد، گرانول، پرک و دوغاب و غیره کاربرد دارند. استفاده از سطح سنج خازنی در سیالات توده ای (امکان شکستن و آسیب دیدن پراب) و سیالات با ویسکوزیته بالا (به دلیل خوردگی پراب) مناسب نمی باشد.
فشار سنج تفاضلی
با توجه به رابطه فشار، یکی از عوامل تأثیرگذار در دقت این تجهیز، چگالی ماده می باشد. از آنجایی که معمولاً در کاربردهای واقعی، دقت زیادی روی مقدار چگالی نمی شود و مقدار چگالی متوسط مورد استفاده قرار می گیرد، اندازه گیری سطح با کمک این تجهیز، همواره با درصدی از خطا همراه می باشد.
کنترل سطح مغناطیسی
در لول سنج مغناطیسی از یک شی کوچک مغناطیسی در داخل سیال به صورت شناور استفاده می گردد. تغییر ارتفاع این شی مغناطیسی در داخل مخزن باعث ایجاد یک نیروی مغناطیسی در داخل می شود که با تغییر سطح آن داده های دیجیتالی نهایی نیز عوض می شود. به همین دلیل حرکت کردن شیء مغناطیسی تغییر ارتفاع آن در داخل مخزن به عنوان نتیجه نهایی گزارش می گردد .
سطح سنج رادیومتری
مبنای این روش اندازه‌گیری این می باشد که امواج گاما در زمانی که عبور از ماده، تضعیف می شوند. در زمان اندازه گیری با این روش، به دو تجهیز اصلی احتیاج خواهیم داشت. تجهیز اول، منبع گاما نامیده می شود. این منبع، در یک طرف لوله یا مخزن تعبیه می شود. ماده درون مخزن، بخشی از امواج گاما را جذب می نماید. ترانسمیتری که در سمت مقابل مخزن نصب گردیده است، تجهیز اصلی دوم، به شمار می رود. این ترانسمیتر به عنوان دریافت کننده عمل کرده و امواج باقیمانده گاما را جذب می نماید .
سخن پایانی
حسگرهای سطح، سطح سنج‌ها یا لول سوئیچ ها، سطح مایعات و سایر سیالات و جامدات، از جمله دوغاب، مواد دانه‌ای و پودرهایی که سطح آزاد بالایی دارند را تشخیص می دهند. موادی که جریان دارند، به دلیل گرانش اساساً در ظروف خود (یا سایر مرزهای فیزیکی) به حالت افقی قرار می‌گیرند، در حالی که بیشتر جامدات حجیم در یک زاویه استراحت به سمت اوج جمع می شوند .
ماده‌ای که باید سطح آن اندازه گیری شود، می تواند در داخل یک ظرف باشد یا به شکل طبیعی خود باشد. اندازه‌گیری سطح می تواند به صورت پیوسته یا نقطه‌ای صورت گیرد . حسگرهای سطح پیوسته سطح را در یک محدوده مشخص اندازه گیری می کنند و مقدار دقیق ماده را در یک مکان مشخص تعیین می کنند، در حالی که حسگرهای سطح نقطه ای فقط نشان می دهند که ماده در بالای نقطهٔ سنجش قرار دارد یا پایین آن. در آخر می توانید برای خرید یا کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آژند برق مراجعه نمایید .
