Вопрос1.

Привести основные варианты реализации датчиков уровня жидких и сыпучих материалов, описать принцип действия, схемы включения, достоинства и недостатки, статические и динамические характеристики.

Контактный датчик уровня жидкости на основе геркона

При увеличении (уменьшении) уровня жидкости перемещается магнитное поле, что вызывает замыкание (размыкание) контактов геркона.

N S

Достоинства:

1. Простота конструкции и дешевизна.

2. Простота регулировки чувствительности.

3. Возможность работы как на постоянном так и на переменном токе.

Недостатки:

1. Ложное срабатывание при вибрации, дребезг контактов.

2. Чувствительность к паразитным магнитным полям.

3. Малое число контактов.

4. Малые коммутационные токи.

Плунжерный датчик уровня жидкости

Плунжерные датчики используются для измерения больших перемещений. Плунжерные датчики относятся к классу индуктивных датчиков.

Плунжерный датчик это катушка с подвижным внутренним сердечником. Если сердечник полностью введем во внутрь катушки такого датчика, то её индуктивное сопротивление будет максимальным, а ток минимальным и наоборот, если вывести сердечник - индуктивное сопротивление будет минимальным, а ток максимальным.

Достоинства:

1. Возможность получить информацию из замкнутого изолированного пространства.

2. Простота конструкции и дешевизна.

3. Механическая прочность и надёжность.

4. Возможность питания от сети переменного тока промышленной частоты.

5. Большая мощность выходного сигнала.

Недостатки:

1. Влияние внешних магнитных полей.

2. Влияние нестабильности частоты и питающего напряжения.

3. Возможность работы только на переменном токе.

Схема включения дифференциального плунжерного датчика:

Диапазон перемещений теоретически не ограничен (зависит от габаритов датчика)

Ёмкостной датчик уровня жидких и сыпучих материалов

Работа емкостных датчиков заключается в преобразовании измеренной величины в емкостное сопротивление, поэтому они относятся к параметрическим датчикам.

Ёмкость конденсатора зависит от диэлектрической проницаемости среды между пластинами, размеров обкладок и расстояния между ними.

- емкость конденсатора с плоскими пластинами

где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды между пластинами (показывает на сколько диэлектрическая проницаемость материала <> ).

- диэлектрическая постоянная (проницаемость воздуха)

r₁1

- расстояние между обкладками;- площадь обкладок.

L

x

r₂1

Информационный параметр датчика - емкость, но её измерить невозможно, следовательно измеряют емкостное сопротивление. Измерение производится на переменном токе:. При этом на низких частотах в-нанастолько велика, что его изменения, вызванные изменением емкости датчика, трудно зафиксировать. Поэтому рабочие частоты, на которых производятся измерения, составляют 1-цы, 10-ки, иногда 100-ни кГц. Емкостные датчики практически не используются при промышленной ч-те 50 Гц.

Достоинства:

1. Высокая чувствительность.

2. Большая разрешающая способность при малых значениях входного сигнала.

3. Простота конструкции.

4. Малые габариты и масса.

5. Отсутствие подвижных токосъёмных контактов.

6. Высокое быстродействие.

7. Незначительная величина притяжения между пластинами

Недостатки:

1. Малая мощность выходных сигналов.

2. Нестабильность характеристики при изменении параметров окружающей среды.

3. Влияние паразитных ёмкостей.

4. Работа исключительно на переменном токе высоких частот.

Хар-ки и схемы включения емкостных датчиков.

Чувствительность емкостного датчика определяется как : - отношение приращения емкости к вызвавшему это приращение изменению измеряемой величины.

Для работы с емкостными датчиками применяют 3 основные схемы включения:

1. непосредственное измерение емкостного сопротивления на высокой частоте;

2. мостовые схемы измерения: предполагают использование дифф.емкостных датчиков.

когда длинная пластина посередине, то мост сбалансирован; чувствительность увеличивается вдвое по сравнению с непосредственной схемой измерения; датчик реверсивный.

3. резонансная схема измерения емкости (Cобщ=Co+Cd)