Kapacitatīvie līmeņa sensori — ierīce, darbības princips, pielietojums

Kapacitatīvos līmeņa sensorus galvenokārt izmanto kā līdzekli dažādu šķidrumu līmeņa kontrolei. Kontroles process ir balstīts uz to, ka katram šķidrumam ir noteikta dielektriskā konstante. Tāpēc kapacitatīvā līmeņa sensora darbības princips ir šāds.

Kapacitatīvā līmeņa sensora galvenais elements ir īpašs ļoti jutīgs kondensators, kas var mainīt savu kapacitāti atkarībā no vides, kurā tas ir novietots. Kondensatora jutība ļauj sensoram vienlīdz efektīvi strādāt gan ar dielektriskiem šķidrumiem, gan šķidrumiem ar minimālu dielektriskā konstante.

Sensoru vienkārši uzstāda tvertnē šķidram materiālam, kura līmenis šajā tvertnē (piemēram, caurulē) ir jāuzrauga. Gaisa pašreizējā dielektriskā konstante tiek ņemta par pamata dielektrisko konstanti. Un, tiklīdz šķidrums nonāks saskarē ar sensora jutīgo elementu, jutīgā kondensatora kapacitāte mainīsies.Šajā brīdī sensors darbosies — tiks fiksēts šķidruma kontroles līmenis.

Starp citu, kapacitatīvā tipa līmeņa sensori spēj reaģēt uz šķidrumu bez tieša jutīgā elementa saskares ar to. Galu galā dielektriskās konstantes izmaiņas var noteikt arī ar tvertnes korpusa dielektrisko materiālu, kurā mainās šķidruma līmenis. Uzraudzību var veikt, piemēram, caur tvertnes vāku, sienu vai apakšu, tiklīdz šķidrums sasniedz vietu, kur ir uzstādīts jutīgais sensora elements.

Līmeņa mērīšanai nevadošās vidēs izmanto kapacitatīvos līmeņa mērītājus ar koaksiālajiem elektrodiem. Koaksiālā jutīgā elementa trūkums ir tā slikta pildīšana ar kontrolējamu vielu, īpaši ar paaugstinātu vides viskozitāti un cieto piemaisījumu klātbūtni.

Sensori tiek ražoti dažādās versijās: pēc formas, izmēra, jutīgā elementa dizaina, kā arī pēc korpusa konstrukcijas un izmēra un sensora uzstādīšanas veida (iebūvēti sienā vai vākā, novietoti blakus konteineram , novietots uz suspensijas traukā).

Gadījumā, ja tiek izmantots viens elektrods kā jutīgs elements, kondensatora otrā elektroda lomu spēlē tvertnes iezemētā siena, ja tā ir metāliska, vai īpašs iezemēts metāla elektrods, ja tvertnes siena ir izgatavots no dielektriķa. Atsevišķi elektrodi var būt stingri stieņi vai elastīgi kabeļi.

Lai izmērītu vadošas vides līmeni, mērīšanas elektrods ir pārklāts ar izolācijas slāni. Kā izolāciju parasti izmanto fluoroplastu.

Kapacitatīvie šķidruma līmeņa sensori tiek izmantoti visdažādākajās mūsdienu rūpniecības jomās, jo tie ir saderīgi ar gandrīz jebkuru šķidrumu. Tā ir lauksaimniecība ar šķidro mēslojumu un apūdeņošanas sistēmām. Tā ir pārtikas rūpniecība (piens, ūdens, dzērieni).

Naftas ķīmijas rūpniecībā ir nepieciešams kontrolēt naftas produktu līmeni. Farmaceitiskajos produktos, šķidros preparātos.Daudzās nozarēs ārkārtīgi svarīgi ir kontrolēt ūdens līmeni, tai skaitā pazemē, kā arī ūdens līmeni uzglabāšanas sistēmās, ūdensapgādē, notekūdeņos un notekūdeņos uzņēmumos un vienkārši ēkās.

Tādā veidā sensors spēj izmērīt šķidrā produkta līmeni un, ja nepieciešams, mijiedarbojoties ar automatizāciju, uzturēt nepieciešamo vērtību. Tas var uzraudzīt tvertnes piepildīšanu ar šķidrumu un šķidruma izvadīšanas procesu caur cauruļvadu, kā arī uzraudzīt plūsmu. Tādējādi kapacitatīvā šķidruma līmeņa sensors ir neaizstājams risinājums visu veidu uzņēmumu automatizācijas sistēmām.

Vairākas priekšrocības atšķir kapacitatīvos sensorus no cita veida līmeņa kontroles ierīcēm. Kapacitatīvie sensori ir saderīgi pat ar ķīmiski agresīvām un uzliesmojošām vielām.

Viņi var strādāt ar produktiem ar gandrīz jebkādām fizikālām īpašībām, ar jebkura tilpuma, formas un izmēra tvertnēm (bezkontakta mijiedarbības iespējamības dēļ). Telpa var būt dūmakaina, putekļaina, un gaisā var būt augsts mitrums, kas netraucē sensora darbību.

Sensoru ir viegli novietot un ļoti viegli uzturēt.Rezultātā sensora kalpošanas laiku var izmērīt gados, un, pareizi lietojot, precizitāte un uzticamība nemainīsies.

Protams, kapacitatīviem sensoriem ir arī trūkumi. Piemēram, tie ir jutīgi pret putošanu, materiāla uzkrāšanos vai nosēdumiem, kas var izraisīt viltus trauksmes signālus. Tādēļ ir nepieciešama šādu sensoru regulāra apkope. Protams, tie ir dārgāki nekā cita veida sensori.

Jebkurā gadījumā pirms uzstādīšanas sensors ir precīzi jānoregulē un darbības laikā jāuzrauga tā stāvoklis. Tad vadības uzticamība un precizitāte saglabāsies vislabākā.