一文搞懂液位开关的工作原理及应用场景【社群智汇】

液位开关,就是用来控制液位的开关,分为接触式和非接触式。非接触式开关有电容式、光电式等,接触式液位开关中浮球式应用最常见。电极式、电子式、电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。

  【编者按】:由传感器专家网创建的微信社群——【传感器智汇圈】,汇聚了大批传感器业内人士,并每天就各种传感器话题进行热烈讨论,迸射出闪耀的知识火花。于是,我们把社群里极具价值的精彩对话整理成文,推出了专题栏目“社群智汇”。

  本次的话题是液位开关及应用”。液位开关,也称水位开关,液位传感器,顾名思义,就是用来控制液位的开关。从定义上来说,液位计属于测量器具,而液位开关属于控制的器具,两者的功能不同。

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@传感器专家网-杨军:

  在工业自动化控制中,昨天大家讨论液位传感器相关的话题,实际应用中很多场景需要使用液位开关,今天大家进一步聊聊液位开关,欢迎大家积极参与,分享自己的经验、看法和观点。

  液位开关,就是用来控制液位的开关,分为接触式和非接触式。非接触式开关有电容式、光电式等,接触式液位开关中浮球式应用最常见。电极式、电子式、电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。

  

@阿***子:

  电容式开关好像有时候会出现误判断,会不会?

  光电式又无法解决色度的干扰。

  

@O***魏:

  抖音看到过一种液位检测方法,即使中间隔有其他物体,依然可以精确检测。

  

@传感器专家网-杨军:

  电容式液位开关,本质上是MEMS压力传感器,通过检测因液位变化而引起的PF级微电容变化,用ASIC将这些微小信号进行放大和调理,得到识别水位的变化的相关信息。电容式液位检测可以隔着任何介质检测到容器内的液位变化,可靠性高,是目前液位开关中最有优势的检测方法。

  

@杨***:

  电容式液位传感器可以识别出高低液位但是若是有水雾或者水珠接近电容会不会有干扰或则误报情况发生?

  

@传感器专家网-杨军:

  不会,电容式传感器是压力检测原理。易受水雾或水珠影响的是另外一种非接触式液位开关,即光电液位开关,水雾或水珠液位开关误以为浸入水面而产生开关状态切换导致误报。

  

@杯***量:

  请教,电容式液位检测,对检测介质有要求么?

  

@传感器专家网-杨军:

  没有,电容式液位检测实质是压力检测,可以做介质隔离来传递压力。液位变化引起作用在微电容两极压力变化时,两极间距离d发生变化,C=e*A/d,e是常数,电容极面积A保持不变, d 变化直接导致电容C变化,对应的就是液位的变化。

  

@半***苇:

  群中有电容式传感器的厂家吗?

  

@王***:

  您应用什么产品?

  

@闻***舞:

  我也要湿度测量电容。

  

@传感器专家网-杨军:

  Honeywell 、Sensirion、广州奥松都有电容式湿度传感器。

  

@御***极:

  现在土壤湿度用的电容法,但是标定很麻烦。

  

@传感器专家网-杨军:

  光电式液位开关,利用光电传感器来控制开关从而控制液位的开关装置。光电液位开关内部有发光管和光接收器,当光电开关探头被液体淹没时,部分光线折射入液体,反射回接收器的光线减少。当液面下降使光电开关探头暴露在空气中时,发光管发出的所有光线会在光电开关与空气的分界面全部反射回接收器,这两种状态对应着不同的ON或OFF开关状态。

  

@张***:

  这种最简单的反射式光电开关,只能取到液面固定位置的开关信号,不能取到模拟信号。

  

@z***g:

  也有做成模拟量的,多个触发阈值,这样能测咖啡,牛奶等不透明液体。

  

@传感器专家网-杨军:

  是的。

 

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@传感器专家网-杨军:

  浮球式液位开关利用微动开关或者水银开关做接点输出,当水平面以上扬线角度超过一定角度时,浮球液位开关内部的微动或者水银开关动作,产生ON或OFF的接点信号输出。

  电子式液位开关通过内置电极探针对水位进行检测,再由芯片对检测到的信号进行处理,来判断到有水或无水,芯片输出高电平或电平,为执行器控制器提供信号。电子式液位开关的好处是安装方式灵活,如电信机房动力环境监控场景,水浸检测需贴地面安装,接入网户外柜雨水渗透监测场景需根据机柜内部结构灵活安装等,可以横向或竖向安装。

  

@K***D:

  你这属于接触式的吗,污水场合能用吗?

  

@传感器专家网-杨军:

  是的,接触式。

  电极探针与内部电路是隔离的可以用于污水场景,但在容易引起探针氧化的环境还是有局限性。

  

@K***D:

  对,尤其污水检测上面,还会污染水样。

  

@超***7:

  应用在机房,机柜比较多。

  

@传感器专家网-杨军:

  这个场景的用量是比较大的,我曾经在电信户外柜一次卖出过两万只液位开关。

  

@超***7:

  是的。

  主要应对地面有水的情况。

  

@传感器专家网-杨军:

  超声波液位开关是非接触式的,利用超声波技术大幅提高了产品对环境介质的兼容性,比如不受页面的泡沫、污染物、 水汽干扰等,而且具有较强的穿透性,可以适用于多种材料的容器,如玻璃,不锈钢,合成材料、塑胶等,为高压、高温、腐蚀等恶劣环境以及密闭容器的液位控制提供了可靠的解决方案

  音叉液位开关,是利用用压电晶体激励音叉,产生一定频率和振幅的机械振动,当音叉与液体或者固体接触时,其振幅和频率会发生一定的变化,将这个变化检测出来,转化为开关信号输出。

  音叉液位开关适用于几乎所有的液体介质、或者自由流动的中等密度固体粉末或颗粒介质,使用范围非常广泛。由于几乎没有活动部件,使用寿命很长,使用简单方便,而且几乎免维护,是一种很受欢迎的新型液位开关。

  

@超***7:

  音叉开关跟安装位置有一定关系。

  在有固体颗粒物的流动液体中,经过一段时间的磨损,它的振动频率会变化,从而引起错误报警。

  音叉开关对于粘度高的液体或者浆料,也不适合,这些物质粘附在音叉叉体上会造成频率变化,从而产生测量错误。


  结语:

  除了以上6种常见的液位开关,还有4种也是相对常见的,小编在这里做个补充。

  外测液位开关:这是一种利用“变频超声波技术”实现的非接触式液位开关,广泛使用于各种液体的液体检测。

  射频导纳液位开关:这是一种从电容式物位控制技术发展起来的,防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的物位控制技术。“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数,它由阻性成分、容性成分、感性成分综合而成,而“射频”即高频,所以射频导纳技术可以理解为用高频测量导纳。高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源,利用电桥原理,以精确测量安装在待测容器中的传感器上的导纳,在直接作用模式下,仪表的输出随物位的升高而增加。

  射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性、驱动三端屏蔽技术和增加的两个重要的电路。射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量,尤其是电阻参量,使得仪表测量信号信噪比上升,大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。

  阻旋式液位开关:物料对旋转叶片的阻旋作用,使开关的过负载检测器动作,继电器发出通、断开关式信号,从而使外接控制电路发出信号报警,同时控制给料机。

  电磁式液位开关:又称电感式接近开关,在通电时,震荡回路(线圈等)在磁芯CORE的辅助下向前方发射电磁波,后又回到接近开关,当接近开关前端有金属时,由于金属吸收了电磁,接近开关通过电磁的衰减转换成开关信号,信号处理完成后再控制输出。

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