Наша сеть партнеров Banwar
Сигналізатори рівня є найбільш поширеними пристроями автоматики. Принцип дії цих пристроїв дуже різноманітний і визначається як фізичними властивостями середовища, так і поставленими завданнями. При сигналізації рівня сипучих сухих речовин застосовують ультразвукові радари, вимірювачі маси ємності з продуктом, системи, засновані на вимірі загасання ультразвукової хвилі, що розповсюджується по стінці ємності від випромінювача, наявного на рівні уставки сигналізації до приймача, розташованого по горизонталі на деякій відстані. Бувають навіть радіоізотопні прилади, що просвічують стінку ємності, на протилежному боці якої розташовується лічильник Гейгера. Для сигналізації рівня рідин існує набагато більша кількість приладів. Якщо рідина не електропровідність, то, крім вище зазначених, використовуються ємнісні датчики - коли в резервуар на рівень сигналізації врізається пара поруч розташованих електродів, ізольованих фторопластовою плівкою. Коли рідина покриває електроди, через її діелектричної проникності збільшується електрична ємність, зміна якої вимірює електрична схема датчика. Найбільш часто застосують поплавкові і вібраційні сигналізатори. У поплавцевих датчиків, конструкцій яких найбільша безліч, при спливанні поплавка спрацьовує геркон або безконтактний елемент. Основу вібраційного сигналізатора становить LC √ генератор низької частоти. В поле індуктивності розташовується механічний резонатор у вигляді камертона. При торканні рідини до пелюсток резонатора сильно збільшується загасання механічних коливань і відбувається зрив генерації. Схема сигналізатора видає зовнішній сигнал про досягнення необхідного рівня. Сигналізацію рівня електропровідних рідин, крім вищевказаних способів, найчастіше здійснюють за допомогою контрольних електродів. Принцип дії полягає в вимірі електричного опору між контрольним електродом і загальним проводом. Для виключення ефекту поляризації електродів, при якому електрод покривається плівкою продуктів електролізу, погано проводить електричний струм, контроль ведуть виключно на змінному струмі. Найчастіше таким способом вимірюють рівень води. Зазвичай напруга на контрольних електродах становить близько 6 В, а електронна схема спрацьовує при опорі в ланцюзі контрольного електрода нижче 3 кОм. Схема сигналізатора має симетричний вхід для обох напівхвиль контрольного напруги. Напруга, виділене на вимірювальному резисторі, випрямляється і надходить на вхід порогового елемента, на виході якого підключається реле або безконтактний елемент. Так як в побуті найчастіше доводиться сигналізувати рівень води, а схеми з використанням контрольних електродів найбільш прості і доступні для самостійного повторення - в даному розділі будуть розглянуті тільки такі системи. Автор сайту розробив кілька десятків подібних схем, в основному для застосування на промислових підприємствах, але багато конструкцій прекрасно підходять для сигналізації рівня в накопичувальних баках, свердловинах, басейнах, дренажних приямках і т.д.
В цьому розділі, для спрощення, розглянуті тільки двоканальні сигналізатори різної складності і на різній елементній базі, але кількість каналів можна зробити будь-яким. Наприклад, промисловість випускає трьохканальний сигналізатори, а в домашньому господарстві можуть знадобитися прилади П'ятиканальні і більш. Схема будь-якого сигналізатора обов'язково видає на контрольний електрод змінний струм, який потім подається на пороговий елемент, який має Гістерезисні характеристику. На виході порогового пристрою підключається електромагнітне реле або безконтактні елементи. Через розмаїття елементної бази, таких схем може бути безліч, але для спрощення, нижче будуть розглянуті тільки схеми з релейним виходом.
Найпростіший сигналізатор можна побудувати на електромагнітних реле (Рис. 1). У схемі використовуються тільки реле постійного струму, т.к у реле змінного струму практично немає гистерезиса і спрацьовування сигналізатора в момент дотику електрода поверхні води буде супроводжуватися великим дребезгом. Недолік схеми - обов'язкове викорис тання малопотужних реле і низька чутливість.
Значно кращі характеристики має схема на транзисторах (Рис. 2). Для виключення брязкоту реле в момент торкання електродом поверхні води - через недостатні порогових властивостей схеми, в ланцюзі бази транзисторів встановлені електролітичні конденсатори. В якості порогового елемента можна використовувати тригер Шмітта, як це робиться в промислових приладах, але це значно ускладнює схему.
Непоганими граничними властивостями володіють тиристори і сімістори. Схема на тиристорах проста і надійна (Рис. 3), але є проблеми з напругою на вихідних реле. Більш проста і надійна схема (Рис. 4) виходить з використанням імпортних сімісторов серії BT134 ... BT138. У схемі можна використовувати будь-які реле або інші навантаження, наприклад, сигнальні лампи або дзвінок.
Якщо застосовуються реле або інші елементи на напругу ~ 220B, то найкраще підходить схема на малюнку 5. Граничні елементи найкраще будувати на мікросхемах. Можна використовувати мікросхему К561ТЛ2 - тригер Шмітта, але з огляду на її дефіцитності, схеми з її використанням тут не розглядаються.
Непоганими граничними властивостями володіють практично всі логічні елементи, але для спрощення будемо розглядати тільки К561ПУ4 (Рис. 6). Іноді потрібні сигналізатори, у яких вихідні реле при відсутності води спрацьовані і відпускають при торканні електрода поверхні води. Така схема зручна для дистанційного контролю справності сигналізатора - досить вимкнути живлення та н.з. контакти реле замкнуться (Рис. 7).
Якщо в наявності немає відповідного трансформатора з двома вихідними обмотками - можна використовувати схему з однією вторинною обмоткою (Рис. 8). Залежно від напруги цієї обмотки підбирають вихідні реле. Схема має непогані характеристики і инверсную характеристику стану вихідних реле. Якщо потрібно контролювати рівень води в ємності, де над поверхнею завжди присутні бризки і хвилі - найкраще застосувати схему з демпфуванням сигналу рівня. Схема повинна спрацьовувати тільки після стійкого появи сигналу з електродів і не відключати вихідний сигнал при короткочасному зникненні рівня. Дуже непогані характеристики має схема на счетверённом компараторе. У схемі використовується трансформатор з однією вторинною обмоткою. Якщо в схемі необхідно використовувати потужні вихідні реле, то будуть потрібні додаткові підсилювачі на транзисторах.
Промисловість випускає безліч сигналізаторів рівня, але не всі схеми їх можна назвати вдалими. Автору багато разів доводилося доводити ╚до ума╩ серійні вироби (Рис 10). Оскільки схеми промислових приладів часто необгрунтовано ускладнені і малодоступні, в подальшому вони розглядатися не будуть. Тут розглянуті лише найпростіші схеми сигналізаторів, що володіють непоганими характеристиками. На їх основі можна створити безліч інших схем, які автор тут не публікує і пропонує це зробити самим читачам.
Кравцов В.
kravitnik.narod.ru