Flüssigkeitsstandsensoren im Tank ermöglichen es Ihnen, sowohl die aktuelle Messung der Menge der eingefüllten Flüssigkeit vorzunehmen als auch das Erreichen ihrer Grenzwerte zu melden. Solche Geräte bestehen aus einem empfindlichen Sensor, der auf bestimmte physikalische Parameter anspricht, sowie Mess-, Steuer- und Anzeigesch altkreisen. Je nach Anwendung kommen Geräte zum Einsatz, die sich im Funktionsprinzip unterscheiden.
Die in diesem Artikel enth altenen Informationen helfen Ihnen, die Funktionsweise verschiedener Sensortypen und deren Anwendungsbereiche kennenzulernen. Es wird ein kurzer Überblick über ihre Vor- und Nachteile gegeben, die wichtigsten Hersteller, die sich am Markt bewährt haben, werden angegeben.
Geräteklassifizierung
Füllstandsensoren im Tank können Füllstandsanzeiger oder Signalgeber sein. Die ersten von ihnen sind für die kontinuierliche Messung des Flüssigkeitsstands im aktuellen Moment ausgelegt. Zeit. Sie verwenden Sensoren, die nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien arbeiten. Die Weiterverarbeitung der von ihnen kommenden Signale erfolgt durch analoge oder digitale elektronische Sch altungen, die Bestandteil der Füllstandsmessgeräte sind. Die erh altenen Indikatoren werden auf den Anzeigeelementen angezeigt.
Signalgeber warnen vor dem Erreichen eines bestimmten Wertes des Flüssigkeitsstandes im Tank, der durch die Einstellelemente voreingestellt ist. Ihr anderer Name sind Wasserstandssensoren im Tank, um dessen weitere Zufuhr abzusch alten. Ihr Ausgangssignal ist diskret. Die Warnung kann in Form eines Licht- oder Tonalarms ausgegeben werden. In diesem Fall wird der Betrieb der Füll- oder Entleerungssysteme automatisch gesperrt.
Methoden der Pegelmessung
Je nach Beschaffenheit der zu messenden Flüssigkeit im Tank kommen folgende Messverfahren zur Anwendung:
- Kontakt, bei dem der Flüssigkeitsstandsensor im Tank oder einem Teil davon direkt mit dem Messmedium interagiert;
- berührungslos, Vermeidung einer direkten Wechselwirkung des Sensors mit der Flüssigkeit (aufgrund ihrer aggressiven Eigenschaften oder hohen Viskosität).
Kontaktgeber befinden sich im Behälter direkt auf der Oberfläche der zu messenden Flüssigkeit (Schwimmer), in deren Tiefe (Hydrostatikmanometer) oder in einer bestimmten Höhe an der Behälterwand (Plattenkondensatoren). Für berührungslose Messgeräte (Radar, Ultraschall) ist es erforderlich, eine Zone mit direkter Sichtbarkeit der Oberfläche der gemessenen Flüssigkeit und ohne direkten Kontakt mit bereitzustellensie.
Funktionsprinzipien
Sowohl Füllstandsanzeiger als auch Signalgeräte verwenden unterschiedliche Funktionsprinzipien, um ihre Funktionen zu erfüllen. Die folgenden Gerätetypen werden am häufigsten verwendet:
- Schwimmersensoren für Füllstand im Tank;
- kapazitiv;
- hydrostatische Füllstandsensoren;
- Radargeräte;
- Ultraschallsensoren.
Float wiederum kann mechanisch, diskret und magnetostriktiv sein. Die ersten drei Gruppen von Sensoren umfassen Geräte mit Kontaktmessmethode, die anderen beiden sind berührungslose Geräte.
Mechanische Schwimmersch alter
Ein leichter Schwimmer, der sich ständig auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Tank befindet, ist durch ein System mechanischer Hebel mit dem mittleren Anschluss des Potentiometers verbunden, der der Arm der Widerstandsbrücke ist. Bei einer minimalen Flüssigkeitsmenge im Tank gilt die Brücke als ausbalanciert. In seiner Messdiagonale liegt keine Spannung an.
Während sich der Tank füllt, überwacht der Schwimmer die Position des Flüssigkeitspegels, indem er den beweglichen Kontakt des Potentiometers durch das Hebelsystem bewegt. Das Ändern des Widerstands des Potentiometers führt zu einer Verletzung des ausgeglichenen Zustands der Brücke. Die Spannung, die in seiner Messdiagonale erscheint, wird von der elektronischen Sch altung des Anzeigesystems verwendet. Seine analogen oder digitalen Anzeigen entsprechen der Flüssigkeitsmenge im Tank zum aktuellen Zeitpunkt.
Diskrete Schwimmersch alter
Diskretes Signal in Form einer Sch altungoder das Öffnen der Kontakte des Reedsch alters wird von der elektronischen Anzeige- und Meldesch altung verwendet, um anzuzeigen, dass der Flüssigkeitspegel im Tank einen bestimmten Wert erreicht hat. Die Metallkontakte, die im geschlossenen Zustand aus einem Material mit geringem Übergangswiderstand bestehen, sind in einem hohlen Isolierglaskolben untergebracht.
Der Wasserstandssensor im Tank mit diskretem Ausgang enthält eine Führung in Form eines Hohlrohrs, in das keine Flüssigkeit aus dem Tank eintritt. Die Kontakte eines oder mehrerer Reed-Relais sind in der Führung befestigt. Ihre Position hängt von dem Fall ab, in dem es erforderlich ist, einen Alarm zu erh alten, wenn der Flüssigkeitsstand den eingestellten Wert erreicht.
Der Schwimmer des Sensors mit eingebautem kleinen Dauermagneten bewegt sich entlang der Führung, wenn sich der Flüssigkeitsstand im Tank ändert. Die Betätigung der Kontaktgruppe erfolgt in dem Moment, in dem sie in das Magnetfeld des Permanentmagneten des Schwimmers eintritt. Das Signal über die Drähte, die mit den Kontakten des Wasserstandssensors im Reedsch altertank verbunden sind, geht zum Alarmkreis.
Magnetostriktive Schwimmersensoren
Sensoren dieses Typs liefern abhängig vom Flüssigkeitsstand im Tank ein konstantes Signal. Das Hauptelement ist wie im vorherigen Fall ein Schwimmer mit einem darin befindlichen Permanentmagneten, der seine Position auf der Oberfläche der Flüssigkeit einnimmt und sich in einer vertikalen Ebene entlang der Führung bewegt.
Der von der Flüssigkeit isolierte innere Hohlraum des Leiters wird von einem Hohlleiter eingenommen. Es besteht aus magnetostriktivem MaterialMaterial. An der Unterseite des Elements befindet sich eine Quelle von Stromimpulsen, die sich daran entlang ausbreiten.
Wenn der abgestrahlte Impuls den Ort des Schwimmers mit dem Magneten erreicht, interagieren zwei Magnetfelder. Das Ergebnis dieser Wechselwirkung ist das Auftreten mechanischer Schwingungen, die sich entlang des Wellenleiters zurück ausbreiten.
Neben dem Impulsgeber ist ein piezoelektrisches Element befestigt, das mechanische Schwingungen auffängt. Eine externe elektronische Sch altung wertet die Zeitverzögerung zwischen den gesendeten und empfangenen Impulsen aus und berechnet den Abstand zum Schwimmer, der sich ständig auf der Flüssigkeitsoberfläche befindet. Der Anzeigesch altkreis meldet ständig den Flüssigkeitsstand im Tank.
Kapazitive Sensoren
Der Betrieb von Sensoren dieses Typs basiert auf den Eigenschaften eines Kondensators, seine elektrische Kapazität zu ändern, wenn sich die Dielektrizitätskonstante des Materials ändert, das den Raum zwischen seinen Platten ausfüllt. Es werden Koaxialkondensatoren verwendet, bei denen es sich um ein Paar koaxialer Metallhohlzylinder mit unterschiedlichen Durchmessern handelt.
Letztere sind Kondensatorplatten, zwischen denen Flüssigkeit ungehindert eindringen kann. Die Dielektrizitätskonstanten von Luft und flüssigem Medium haben unterschiedliche Werte. Das Befüllen des Tanks führt zu einer Änderung des Werts der Gesamtdielektrizitätskonstante des Koaxialkondensators und dementsprechend seiner elektrischen Kapazität.
Frequenz des Schwingkreises, inDer Stromkreis, an den der Kondensator angeschlossen ist, ändert sich proportional zur Änderung seiner Kapazität. Der elektronische Frequenz-/Spannungswandler überwacht diese Änderung und zeigt einen dem Füllgrad des Tanks proportionalen Wert an.
Hydrostatische Sensoren
Ein anderer Name für ein solches Gerät ist ein Detektor oder ein Druckwandler. Sie können stationär, am Boden des mit Flüssigkeit gefüllten Tanks befestigt oder tragbar sein. Im letzteren Fall sind Druckmessumformer mit einem Kabel von beträchtlicher Länge ausgestattet. Dadurch können sie für Tanks unterschiedlicher geometrischer Größe verwendet werden.
Das empfindliche Element eines hydrostatischen Sensors ist eine Membran, die den Druck einer darüber liegenden Flüssigkeitssäule wahrnimmt. Seine Einstellung erfolgt so, dass der atmosphärische Druck nicht zu einer Verformung der Membran führt. Aus dem Druck an der Messstelle kann die Höhe der Flüssigkeitssäule oder der Füllgrad des Tanks ermittelt werden.
Der Betrag der Membranverformung wird in einen elektrischen Proportionalwert umgewandelt, der dann zur Anzeige des Flüssigkeitsstandes im Tank verwendet wird. Es werden Korrekturen angewendet, die die Dichte des Messmediums und die Erdbeschleunigung am Messpunkt berücksichtigen.
Radarsensoren
Der Tankfüllstandssensor verwendet ein berührungsloses Messverfahren, das auf den Eigenschaften dieses Mediums beliebiger Dichte basiertund Viskosität, um das elektrische Signal zu reflektieren. Die Frequenz des ausgesendeten Signals eines Radars, das sich über der Oberfläche des gemessenen Flüssigkeitsspiegels befindet, ändert sich nach einem linearen Gesetz.
Von der Oberfläche reflektiert, erreicht es das Empfangsgerät mit einer Verzögerung, die durch die Länge des zurückgelegten Weges bestimmt wird. Somit gibt es einen Unterschied zwischen den Frequenzen der zwei Signale. Anhand der Größe der Frequenzverschiebung bestimmt das Analysegerät des Ortungsgeräts den vom Signal zurückgelegten Weg oder den Pegel der reflektierenden Flüssigkeit relativ zum Standort des Radars.
Ultraschall-Füllstandsensoren
Das für Sensoren dieses Typs verwendete Messschema entspricht dem im vorherigen Abschnitt des Artikels besprochenen. Das Ortungsmessverfahren wird im Ultraschall-Wellenlängenbereich angewendet.
Die empfangenen Daten bestimmen die Zeitdifferenz zwischen dem ausgesendeten Sender und den vom Empfänger empfangenen Signalen. Anhand von Daten zur Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschalls im Raum über der Flüssigkeitsoberfläche bestimmt das Analysegerät die vom Signal zurückgelegte Entfernung oder den Füllstand der Flüssigkeit im Tank.
Hersteller im Überblick
Flüssigkeitsstandsensoren im Tank "ARIES" ermöglichen es Ihnen, die notwendigen Messungen auf hohem Niveau durchzuführen. Werbung für ihre Produkte ist auf vielen ausländischen Websites zu finden.
Verdient Aufmerksamkeit für die Produkte des inländischen Entwicklers und Herstellers L-CARD, die in das staatliche Register der Messgeräte aufgenommen wurden. Alta Group, die seit mehr als 10 Jahren auf dem russischen Markt tätig ist, hatwohlverdientes positives Feedback.
Schlussfolgerung
Flüssigkeitsstandsensoren im Tank sollten auf der Grundlage ihrer Verwendungsbedingungen, der Eigenschaften von Flüssigkeiten und der erforderlichen Indikatoren für die Messgenauigkeit ausgewählt werden. Die genauesten Messwerte können mit Radarsensoren oder magnetostriktiven Messgeräten erh alten werden.
Es muss bedacht werden, dass absolute Genauigkeit höhere Materialkosten erfordert. Schwimmersensoren und Signalgeber sind die einfachsten Geräte, jedoch ist ihr Einsatz durch Vibrationsbedingungen aufgrund des Aufschäumens der Flüssigkeit, ihrer Viskosität und der Aggressivität des Mediums begrenzt.
Die optimale Lösung, basierend auf dem Preis-Leistungs-Verhältnis, ist die Verwendung von hydrostatischen und kapazitiven Sensoren, vorbeh altlich der Einschränkungen, die den Eigenschaften der gemessenen Flüssigkeit auferlegt werden.
