Cảm biến đo mức dẫn điện - thiết kế và nguyên lý hoạt động

Một nhiệm vụ tiêu chuẩn, rất phổ biến trong công nghiệp, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm, là báo hiệu khi đạt đến một mức chất lỏng nhất định trong vật chứa. Có nhiều phương pháp để giải quyết vấn đề này, nhưng cách đơn giản nhất và rẻ nhất là sử dụng cảm biến đo mức độ dẫn điện.

Các cảm biến như vậy có thể hoạt động thành công với chất lỏng dẫn điện có độ dẫn từ 0,2 S / m trở lên. Những chất lỏng như vậy bao gồm nước uống và nước công nghiệp, dung dịch bazơ yếu, axit, nước thải và chất lỏng thực phẩm (ví dụ: men hoặc bia).

Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn dựa trên thực tế là khi chất lỏng trong bình chứa đạt đến một mức nhất định, chất lỏng làm việc sẽ đóng điện cực cảm biến vào thân bình kim loại hoặc với điện cực bổ sung của chính cảm biến, gây ra hiện tượng dòng điện trong mạch cảm biến. Do đó, việc đóng mạch cảm biến sẽ kích hoạt rơle, từ đó điều khiển mạch tương ứng.

Theo điều kiện nhiệt độ và áp suất, cảm biến mức đo độ dẫn về cơ bản có khả năng hoạt động ở nhiệt độ lên tới + 350 ° C và ở áp suất lên tới 6,3 MPa, được xác định bởi vật liệu của chất cách điện điện cực và nhà sản xuất chỉ ra các giá trị cụ thể. trong tài liệu kèm theo.

Các trở ngại đối với hoạt động bình thường của cảm biến đo độ dẫn có thể là: sự tạo bọt mạnh của chất lỏng, sự bay hơi mạnh của môi trường làm việc, sự hình thành cặn cách điện trên phần tử nhạy cảm của cảm biến và cặn dẫn điện trên chất cách điện của nó. Nhà sản xuất cố gắng ngăn chặn tất cả những trở ngại này bằng cách chọn vật liệu phù hợp hơn cho cảm biến.

Hãy xem xét tính chất vật lý của quy trình làm việc của cảm biến đo độ dẫn, tức là chúng ta sẽ chạm nhẹ vào bản chất của phép đo độ dẫn. Điện trở của dung dịch, tương ứng - của nó tinh dân điện, đặc trưng cho khả năng dẫn dòng điện trong một phạm vi nhất định của một dung dịch đã cho.

Các thông số này liên quan chặt chẽ đến tính chất hóa lý của chất tan và dung môi: nồng độ của các ion hòa tan và độ linh động của chúng, điện tích của các ion này, nhiệt độ của dung dịch, áp suất và nhiều yếu tố khác.

Độ dẫn điện được đo bằng Siemens trên centimet (S/cm). Đặc điểm của nước siêu tinh khiết và nước tinh khiết là điện trở được biểu thị bằng ôm trên centimet (ohm * cm).

Theo thuật ngữ của phép đo độ dẫn, tế bào đo độ dẫn là một phần tử nhạy cảm của cảm biến, nó được đặc trưng bởi hằng số tế bào.

Ở dạng cổ điển, tế bào đo độ dẫn bao gồm hai điện cực song song có diện tích vài cm vuông, được ngâm trong dung dịch và khoảng cách giữa chúng thường là vài cm.

Đối với mỗi cảm biến được cài đặt như vậy, có thể nhập (các) hằng số ô và biểu thị bằng 1/cm. Ngày nay, ngày càng có nhiều cảm biến đo độ dẫn có điện cực bằng thép không gỉ, trong khi các hằng số khác nhau.

Cảm biến đo mức độ dẫn điện có thể giám sát một hoặc nhiều mức quy định của chất lỏng dẫn điện. Và nguyên tắc luôn giống nhau — độ dẫn điện của chất lỏng khác với độ dẫn điện của không khí, mà các điện cực cố định. Cảm biến có thể là một điện cực hoặc nhiều điện cực, cho phép bạn theo dõi nhiều mức chất lỏng.

Ở dạng đơn giản nhất, cảm biến đo mức dẫn điện được làm bằng các điện cực bằng thép không gỉ, một trong số đó đóng vai trò là điểm chung trong mạch điều khiển và được lắp đặt trong bình chứa sao cho bộ phận làm việc của nó tiếp xúc thường xuyên với chất lỏng, đặc biệt là phần thân dẫn điện của bình chứa với chất lỏng có thể trở thành điện cực chung... Các điện cực khác sẽ có tín hiệu và được định vị ở mức nhất định để theo dõi.

Trong quá trình đổ đầy bình chứa bằng chất lỏng, các điện cực tín hiệu lần lượt tiếp xúc với chất lỏng này và các mạch lần lượt được đóng lại. Theo đó, đầu ra tín hiệu của thiết bị được kích hoạt.

Cảm biến điện cực đơn phù hợp để sử dụng trong các hộp kim loại đóng hoặc mở. Ống lót cảm biến có thể là PTFE, gốm hoặc nhựa. Các thanh được làm bằng thép không gỉ.Trong quá trình sản xuất các cảm biến, người ta đặc biệt chú ý đến cấu trúc của chúng, điều này phải ngăn chặn các báo động giả do tích tụ chất lỏng.

Cảm biến đo mức dẫn điện năm điện cực, bốn điện cực và ba điện cực được sử dụng để theo dõi, như đã lưu ý ở trên, một số mức chất lỏng trong bình chứa, ngay cả khi thành bình chứa không dẫn điện, tức là được làm bằng vật liệu cách điện như vậy như nhựa.