Аналоги реле Phoenix Contact, Finder, Omron, ABB, Schneider
РадиоЛоцман - Все об электронике

Оптические датчики уровня жидкости

Honeywell

А. Еманов
Новости Электроники 15, 2008

В статье рассмотрены как уже известные оптические датчики уровня жидкости широкого применения серии LLE, так и датчики серии POS, о которой мы рассказываем впервые.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Введение

Оптические датчики уровня жидкости нашли широкое применение в различных областях промышленного, медицинского и бытового оборудования. Высокая надежность и простота интеграции делает их привлекательными для использования в различных приложениях.

Достоинства датчиков:

  • Небольшие габаритные размеры;
  • Отсутствие подвижных частей;
  • Быстрый отклик;
  • Широкий спектр измеряемых жидкостей;
  • Выходной сигнал цифровой или PNP (NPN).

Применение:

  • Нефтехимическое оборудование;
  • Медицинская техника;
  • Компрессорное оборудование;
  • Пищевая промышленность;
  • Бытовая электроника.
  • Датчик может монтироваться в боковой стенке сосуда, предназначенного для жидкости, на необходимой высоте регистрации уровня. Возможна установка нескольких датчиков на различной высоте, в зависимости от того, сколько необходимо градаций измерения или установки минимального - максимального уровня.

Принцип действия

Все представленные серии инфракрасных датчиков уровня основаны на одном принципе действия, а именно - на изменении коэффициента преломления ИК-излучения на границе перехода двух сред. Одна из сред - линза самого датчика, а вторая - непосредственно окружающая среда, которая может быть воздушной в случае, когда уровень жидкости не достигает датчика, и жидкостной при достижении определенного уровня жидкости. В воздушной среде инфракрасное излучение ИК-светодиода отражается от внутренней поверхности линзы датчика и попадает в область фотоприемника, который регистрирует наличие ИК-излучения (см. рис. 1).

Траектория ИК-лучей при отсутствии жидкости

Рис. 1. Траектория ИК-лучей при отсутствии жидкости

Тогда как при контакте линзы с жидкостью условия для отражения света изменяются, и он уже по большей части не отражается, а проходит сквозь линзу, рассеиваясь в жидкости (см. рис. 2).

Траектория ИК-лучей при наличии жидкости

Рис. 2. Траектория ИК-лучей при наличии жидкости

На выходе ИК-приемника электрическая схема производит обработку сигнала и в зависимости от серии датчика преобразует его в выходной цифровой сигнал или в сигнал логического уровня PNP(NPN).

Серия LLE

Серия LLE представляет собой относительно недорогое решение. Датчики производятся как в пластиковом, так и в металлическом корпусе. Приборы данной серии характеризуются цифровым выходным сигналом и защитой от ошибочного подключения полярности питания и короткого замыкания, а также включают в себя схему защиты от повышенного напряжения и импульсов перенапряжения. Технические характеристики датчиков серии LLE приведены в таблице 1

Таблица 1. Состав серии и параметры датчиков LLE

 

Стандартная
температура
(-20...80°С)
Высокая
температура
(-40...125°С)
LLE101000 LLE101101
LLE102000 LLE102101
LLE103000 LLE103101
LLE105000 LLE105100
LLE205000 LLE205100
LLE305000 LLE305100
Время срабатывания 50 мкс и выше (1 сек в этаноле)
Выходной сигнал Цифровой (логическая единица в воздушной среде)
Напряжение питания +5...+12 В ± 5%
Ток потребления 15 мА при +5 В 5 мА при +5 В
Корпус Пластик LLE101/102/103
  Металл LLE205/305

 

Полусферическая чувствительная часть датчика изготовлена из полимерной композиции - полисульфона (UDEL P1700 Infrared Black). Она непосредственно контактирует с измеряемой средой и совместима с широким спектром жидкостей:

  • Уксусная кислота - ледяная уксусная кислота - 10% аммиак - 88
  • Гидроокись аммония - 10%
  • Хлорид аммония - 10%
  • Авиационный спирт
  • Бензол
  • Бензойная кислота
  • Отбеливатель
  • Морская вода
  • Бутан
  • Бутанол
  • Азотистокислый кальций
  • Хромовая кислота
  • Этиловый спирт
  • Циклогексан
  • Муравьиная кислота
  • Глицерин
  • Гептан
  • Соляная кислота 10%
  • Серная кислота 10%
  • Трансформаторные масла
  • Скипидар
  • Соляная кислота
  • Перекись водорода
  • Изопропанол
  • Изооктан
  • Керосин
  • Олифа
  • Магния сульфат
  • Метанол
  • Моторные масла
  • Азотная кислота 10%
  • Масло растительное
  • Щавелевая кислота
  • Эфиры нефти (бензин, лигроин и др.)
  • Гидроксид калия 10%
  • Гидроксид калия 50%
  • Силиконовые жидкости
  • Нитрат серебра
  • Хлорид натрия
  • Гидроксид натрия 10%
  • Гидроксид натрия 50%

Серия POS

Датчики POS представляют собой более дорогое, чем LLE, решение для индустриальных приложений. Серия выполнена только в металлическом корпусе из нержавеющей стали, с выходным логическим уровнем PNP или NPN и с защитой от ошибочного подключения полярности питания и короткого замыкания. Технические характеристики данной серии приведены в таблице 2.

Таблица 2. Состав серии и параметры датчиков POS

Стандартная температура
(-25...100°С)
Высокая температура
(-25...140°С)
Выходной сигнал NPN NO POS187311 POS287311
Выходной сигнал NPN NC POS187312 POS287312
Выходной сигнал PNP NO POS187313 POS287313
Выходной сигнал PNP NC POS187314 POS287314
Напряжение питания +12...+28 В
Ток потребления 25 мА
Корпус Нержавеющая сталь

Чувствительная часть датчика выполнена в виде конуса из технического стекла, совместимого почти со всеми жидкими средами.

Заключение

Описанные серии оптических датчиков уровня вполне могут конкурировать с поплавковыми, а в иных случаях - и с ультразвуковыми датчиками. Широкий диапазон рабочих температур и отсутствие механических деталей в данных датчиках делают их привлекательными для новых разработок и решения различных задач.

Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Получается, что датчик будет работать только при непосредственном контакте с водой. Конечно, так как тут нет механики, это отличное решение. Но не могу представить, как его можно установить в емкость, часто это толстая стенка бочки. Он будет все время намокать и осушаться, значит в жесткой воде быстро загрязнится, нужно предусмотреть его очитску.
  • Датчики предназначены для регистрации уровня не только воды, а разных, в т.ч. и агрессивных, жидкостей. Скорее всего возможные отложекния на сферической части датчика мало влияют на его работоспособность поскольку используется инфракрасное излучение.
  • Наверно эти датчики в очистке не нуждаются, поскольку в списке жидкостей есть морская вода. Надо полагать для кораблей предусмотрено. Датчик погружения. Сигнализатор наполнения ванны можно изготовить.
  • Супер ! Как раз искал что-нибудь подобное для системы отопления.
  • Спасибо за описание, на практике не встречал, но хотел бы с ним поработать. Если кто знает в каком они ценовом диапазоне и на сколько доступны-отпишитесь пожалуйста.
  • У меня эти датчики периодически выходят из строя, не видят жидкость, дистиллированную воду в ванне промывки, кто нибудь сталкивался с такими вещами, дайте знать...
  • Дистилированная вода очень прозрачна, применение оптических датчиков здесь вряд ли корректно. Ультразвуковой датчик увидит все. [url]http://sensor.ru/catalog/datchiki_urovnya/ultrazvukovye/[/url]
  • У меня контроль наполнения баков на датчике проводимости. Использую на даче уже лет 20.Существует МС- сразу не вспомню,но если необходимо найду наименование.Диапазон проводимости определяется RC-цепочкой.
  • Судя по описанию это погружные датчики и это по моему их недостаток в конкуренции с теми же датчиками проводимости.
Полный вариант обсуждения »