Главная » » Электронный сигнализатор уровня для сада огорода
22:08
Электронный сигнализатор уровня для сада огорода
В современных системах автоматического контроля и регулирования применяется большое количество различных сигнализаторов уровня и уровнемеров, отличающихся как по принципу действия, так и по конструктивному оформлению. Однако все эти приборы и устройства обладают недостатками, ограничивающими область их применения. Основные недостатки этих приборов сводятся к тому, что на их работу оказывают влияние изменение химического состава вещества, грануляционность, температура, влажность, вязкость, давление, электрические и магнитные поля.
Наличие непосредственного контакта чувствительного элемента с измеряемой средой затрудняет проведение измерений в агрессивных и взрывоопасных средах, так как среда находится под электрическим потенциалом, а чувствительные элементы приборов подвергаются коррозийному и абразивному износу и в ряде случаев вступают в химическую реакцию с измеряемым веществом. К недостаткам различных уровнемеров относится также сложность конструкции, особенно при измерениях в средах под давлением и при высоких температурах. Данная же схема идеальна подойдет в сад огород для устройства автономного полива растений.
Радиоволновые устройства, в основу работы которых положено свойство объемных резонаторов, и радиоактивные устройства не имеют некоторых из перечисленных недостатков. Эти устройства могут не иметь контакта с измеряемой жидкостью. Однако применение радиоволновых устройств в производственных условиях ограничено из-за сложности конструктивного выполнения измерительных ячеек, а точность и чувствительность радиоактивных устройств зависит от активности источника, что требует специальной защиты обслуживающего персонала. Кроме того, при применении радиоактивных устройств возможно заражение среды радиоактивными излучениями. Исследования различных методов измерений уровня жидкости или сыпучих тел показали, что приборы для таких измерений могут быть созданы на принципе определения диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости на высоких частотах. Как известно, диэлектрические потери и диэлектрическая проницаемость неразрывно связаны между собой и являются функцией частоты. Если в измерительный колебательный контур, настроенный в резонанс с источником электромагнитных колебаний, внести какой-либо материал, то это приведет к изменению резонансной длины волны, нарушению резонанса, ухудшению добротности измерительного резонансного контура и изменению анодно-сеточного тока генератора.
Зависимость изменения добротности колебательного контура от диэлектрических потерь, вносимых различными веществами, помещенными в катушке индуктивности или между пластинами конденсатора, положена в основу сигнализатора уровня жидкостей и сыпучих материалов, разработанного в институте автоматики Госплана УССР. Бесконтактный электронный сигнализатор уровня позволяет определять уровень жидкости с точностью до 1 мм, сыпучих и кусковых материалов — с точностью от 2 до 50 мм. Температура окружающей среды, необходимая для нормальной работы генератора, лежит в пределах от —10 до +50° С при относительной влажности до 95%. Датчики сохраняют работоспособность в интервале температур от —30 до +400° С и выше (в зависимости от материала и конструкции датчиков). Питание сигнализатора осуществляется от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в. Мощность, потребляемая от сети, не превышает 10 вт. Габаритные размеры электронного блока равны 220Х192Х94 мм. Весит прибор 3,3 кг.
Принципиальная схема сигнализатора уровня типа СУЭ-1, датчик которого не имеет контакта с измеряемой средой, приведена на рис. 1. Как видно из принципиальной схемы, левый триод лампы Л1 (6Н8С) с контурами в цепи сетки и анода представляет собой двухконтурный автогенератор с обратной связью через подстроечный конденсатор C2, правый триод этой лампы является выпрямителем сетевого напряжения. В цепь анода левой половины лампы через конденсатор связи С3 и коаксиальный кабель включен датчик и обмотка реле МКУ-48. К контактам реле МКУ-48 подключено сигнальное устройство и цепи исполнительного механизма. Работа сигнализатора уровня заключается в следующем: при включении питания в генераторе возбуждаются колебания с частотой 6 Мгц. Высокочастотное напряжение по коаксиальному кабелю поступает на датчик, вокруг которого возникает электромагнитное поле токов высокой частоты. Если приблизить датчик к измеряемой среде, то произойдет изменение эквивалентной емкости и активного сопротивления датчика, что вызовет изменение частотных свойств нагрузки генератора, а это, в свою очередь, приведет к резкому изменению анодного тока. Так как в анодную цепь включена обмотка реле МКУ-48, то изменение анодного тока вызовет срабатывание реле, контакты которого включат исполнительный механизм и сигнализацию. Вид монтажа генератора изображен на рис. 2. Датчики могут быть выполнены как приставными, как и погружными; конструкция их определяется конструкцией резервуаров, бункеров или емкостей, в которых измеряется уровень веществ. Датчик приставного типа состоит из металлического диска, изоляционной втулки, фланца с элементами крепления, коаксиального кабеля, высокочастотного штепсельного разъема. При монтаже датчиков в стенках резервуаров или бункеров вырезается отверстие диаметром от 50 до 100 мм, закрывающееся неметаллическим материалом толщиной до 20 мм. Датчик погружного типа состоит из металлического стержня, изоляционной втулки, фланца с элементами крепления, коаксиального кабеля и высокочастотного штепсельного разъема. При измерениях в агрессивных средах или средах с повышенными температурными условиями металлический стержень может быть заключен в чехол из кислотоупорного или огнеупорного изоляционного материала толщиной до 15 мм. При измерениях генератор устанавливается или на измеряемом объекте, или на расстоянии до 15 м от него. Использование электронных сигнализаторов уровня с приставными датчиками в системе трехпозиционного автоматического регулирования жидкости показано на рис. 3. Если жидкость в резервуаре отсутствует, то при замыкании ключа К, обеспечивающего включение системы, срабатывает магнитный пускатель, контакты которого Рn1 и Рn2 замыкаются, включая двигатель насоса При этом загорается сигнальная лампа Л1 («мало»). При наполнении резервуара до нижнего уровня Н1 реле нижнего сигнализатора срабатывает, контакты Рнз размыкаются, включая сигнальную лампу Л3. Одновременно с размыканием контакта Рн3 замыкаются контакты Р Н2 при этом загорается лампа Л2 («нормально»). Несмотря на то, что одновременно происходит размыкание контактов Рн1 двигатель продолжает работать, так как эти контакты оказывается заблокированными контактами Рв2 и жидкость продолжает поступать в резервуар. При подходе уровня жидкости к верхнему датчику В срабатывает реле верхнего сигнализатора, в результате чего размыкаются контакты Рн1, Рв3 и замыкаются контакты Рв2. При размыкании контакта Рв3 гаснет сигнальная лампа Л2 и вместо нее загорается сигнальная лампа Л1 («много»). Кроме того, вследствие размыкания контактов Pв1, прекращается прохождение тока через обмотку пускового реле, что приводит к размыканию и блокировочного контакта Рп2 и контакта Рп1. Электродвигатель останавливается, в результате чего прекращается поступление жидкости в резервуар. При расходе жидкости уровень ее в резервуаре опускается. Как только он станет ниже верхнего датчика В, размыкаются контакты Рв2 и замыкается контакт Рв3. Так как при этом контакты Рн2 замкнуты, то гаснет сигнальная лампа Л1 и зажигается лампа Л2. Несмотря на то, что при понижении уровня замыкаются контакты Ph1, включение двигателя насоса не происходит, так как контакты Рн1 и Рп2 остаются разомкнутыми и уровень жидкости в 'резервуаре продолжает уменьшаться до тех пор, по- ка датчик Н оказывается выше уровня. После этого размыкаются контакты РН2 и замыкаются контакты Рн3 и Рн1 при этом гаснет сигнальная лампа Л3 и включается двигатель насоса, нагнетающего жидкость в резервуар, и весь цикл системы повторяется. Таким образом, эта система поддерживает уровень жидкости в пределах между верхним и нижним датчиками сигнализаторов. При незначительном усложнении схемы за счет установки на нижнем трубопроводе электромагнитного вентиля она может применяться для объемного дозирования различных жидкостей. На рис. 4 схематично показано применение электронных сигнализаторов с погружными датчиками в качестве сигнализаторов уровня сыпучих и кусковых материалов. В этом случае датчики устанавливаются на бункере для контроля за верхним и нижним предельным значением уровня сыпучего (кускового) материала. Количество датчиков, а значит, и электронных блоков определяется количеством заданных предельных значений уровня. Сигнализатор уровня собран в основном из заводских деталей. Самостоятельно изготавливаются силовой трансформатор, катушки индуктивности и датчики. Моточные данные силового трансформатора приведены в таблице.
Контурные катушки L1 и L2 имеют по 20 витков провода типа ММ-0,8, намотанного на цилиндрические каркасы высотой 25 мм и диаметром 15 мм с сердечник ками типа СЦР 9X0.75 Каркас необходимо изготовлять из материала с малой диэлектрической проницаемостью (фарфор, оргстекло, полистирол и т д). Дроссель фильтра L3 имеет универсальную обмотку диаметром 18 мм и толщиной 7 мм, выполненную проводом ЛЭШО 10X0,05.
