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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Detectores de nível de líquido. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Casa, casa, passatempo Os interruptores de nível são os dispositivos de automação mais comuns. Os princípios de funcionamento destes dispositivos são muito diversos e são determinados tanto pelas propriedades físicas do ambiente como pelas tarefas atribuídas. Ao sinalizar o nível de substâncias secas a granel, radares ultrassônicos, medidores de massa de um contêiner com um produto, sistemas baseados na medição da atenuação de uma onda ultrassônica que se propaga ao longo da parede do contêiner a partir de um emissor localizado no nível da configuração do alarme para um receptor localizado horizontalmente a uma certa distância é usado. Existem até dispositivos radioisótopos que iluminam a parede do contêiner, no lado oposto do qual existe um contador Geiger. Existem muitos mais dispositivos disponíveis para sinalizar níveis de líquidos. Se o líquido não for eletricamente condutivo, além do acima exposto, são utilizados sensores capacitivos - quando um par de eletrodos adjacentes, isolados com filme fluoroplástico, é inserido no tanque no nível de alarme. Quando o líquido cobre os eletrodos, sua constante dielétrica aumenta a capacitância elétrica, cuja alteração é medida pelo circuito elétrico do sensor. Os mais comumente usados são alarmes flutuantes e vibratórios. Para sensores de flutuação, dos quais há uma grande variedade de designs, quando o flutuador flutua, um interruptor reed ou elemento sem contato é acionado. A base do alarme vibratório é um gerador LC v de baixa frequência. Um ressonador mecânico em forma de diapasão está localizado no campo de indutância. Quando o líquido toca as pétalas do ressonador, a atenuação das vibrações mecânicas aumenta muito e a geração é interrompida. O circuito de sinalização produz um sinal externo quando o nível requerido é atingido. A sinalização do nível de líquidos eletricamente condutivos, além dos métodos acima, é mais frequentemente realizada por meio de eletrodos de controle. O princípio de funcionamento é medir a resistência elétrica entre o eletrodo de referência e o fio comum. Para eliminar o efeito de polarização dos eletrodos, em que o eletrodo é recoberto por uma película de produtos de eletrólise que conduz mal a corrente elétrica, o controle é feito exclusivamente em corrente alternada. Na maioria das vezes, o nível da água é medido desta forma. Normalmente, a tensão nos eletrodos de referência é de cerca de 6 V, e o circuito eletrônico opera quando a resistência no circuito do eletrodo de referência está abaixo de 3 kΩ. O circuito do dispositivo de sinalização possui uma entrada simétrica para ambas as meias ondas da tensão de controle. A tensão gerada pelo resistor de medição é retificada e fornecida à entrada do elemento limite, em cuja saída está conectado um relé ou elemento sem contato. Como na vida cotidiana você geralmente precisa sinalizar o nível da água, e os circuitos que usam eletrodos de controle são os mais simples e acessíveis para repetição independente, apenas esses sistemas serão considerados nesta seção. O autor desenvolveu várias dezenas de circuitos semelhantes, principalmente para uso em empresas industriais, mas muitos projetos são perfeitos para sinalização de nível em tanques de armazenamento, poços, piscinas, fossas de drenagem, etc. Nesta seção, por simplicidade, são considerados apenas dispositivos de sinalização de dois canais de complexidade variável e em diferentes bases de elementos, mas o número de canais pode ser feito em qualquer tamanho. Por exemplo, a indústria produz alarmes de três canais, mas as famílias podem necessitar de dispositivos de cinco canais ou mais. O circuito de qualquer dispositivo de alarme fornece necessariamente uma corrente alternada ao eletrodo de controle, que é então fornecida a um elemento limite com característica de histerese. Um relé eletromagnético ou elementos sem contato são conectados na saída do dispositivo de limite. Devido à diversidade da base do elemento, pode haver uma grande variedade de tais circuitos, mas para simplificar, apenas circuitos com saída a relé serão considerados abaixo.
O dispositivo de sinalização mais simples pode ser construído usando relés eletromagnéticos (Fig. 1). O circuito utiliza apenas relés de corrente contínua, pois um relé de corrente alternada praticamente não possui histerese e o acionamento do alarme no momento em que o eletrodo tocar a superfície da água será acompanhado por um grande som de chocalho. A desvantagem do circuito é a obrigatoriedade do uso de relés de baixa potência e baixa sensibilidade.
O circuito transistorizado possui características significativamente melhores (Fig. 2). Para evitar que o relé salte quando o eletrodo toca a superfície da água - devido às propriedades de limite insuficientes do circuito - capacitores eletrolíticos são instalados no circuito base do transistor. Um gatilho Schmitt pode ser usado como elemento de limite, como é feito em dispositivos industriais, mas isso complica significativamente o circuito.
Tiristores e triacs têm boas propriedades de limite. O circuito tiristor é simples e confiável (Fig. 3), mas existem problemas com a tensão nos relés de saída. Um circuito mais simples e confiável (Fig. 4) é obtido usando triacs importados da série BT134...BT138. O circuito pode usar quaisquer relés ou outras cargas, por exemplo, lâmpadas de sinalização ou uma campainha.
Se forem usados relés ou outros elementos com tensão de ~220 V, então o circuito da Figura 5 é o mais adequado. Os elementos de limite são melhor construídos em microcircuitos. Você pode usar o microcircuito K561TL2 - um gatilho Schmitt, mas devido à sua escassez, os circuitos que o utilizam não são considerados aqui.
Quase todos os elementos lógicos têm boas propriedades de limite, mas para simplificar consideraremos apenas o K561PU4 (Fig. 6). Às vezes são necessários dispositivos de sinalização cujos relés de saída são ativados na ausência de água e liberados quando o eletrodo toca a superfície da água. Este circuito é conveniente para monitoramento remoto da operacionalidade do dispositivo de sinalização - basta desligar a energia e o NC. os contatos do relé fecharão (Fig. 7).
Se não estiver disponível um transformador adequado com dois enrolamentos de saída, pode ser utilizado um circuito com um enrolamento secundário (Fig. 8). Dependendo da tensão deste enrolamento, os relés de saída são selecionados. O circuito possui boas características e característica inversa do estado dos relés de saída. Se você deseja controlar o nível da água em um tanque onde respingos e ondas estão sempre presentes acima da superfície, é melhor usar um circuito com amortecimento do sinal de nível. O circuito deve funcionar somente após um sinal constante dos eletrodos e não desligar o sinal de saída durante uma perda de nível de curto prazo. O circuito comparador quad tem características muito boas. O circuito usa um transformador com um enrolamento secundário. Se for necessário usar relés de saída potentes no circuito, serão necessários amplificadores transistorizados adicionais.
A indústria produz muitos interruptores de nível, mas nem todos os seus projetos podem ser considerados bem-sucedidos. O autor muitas vezes teve que aperfeiçoar os produtos seriados (Fig. 10). Porque circuitos de dispositivos industriais são muitas vezes excessivamente complicados e inacessíveis; eles não serão considerados mais detalhadamente. Aqui consideramos apenas os circuitos de sinalização mais simples e com boas características. Com base neles, você pode criar muitos outros esquemas, que o autor não publica aqui e convida os leitores a fazerem eles próprios. Autor: Kravtsov V., kravitnik.narod.ru
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