PDF《液位传感器选型应考虑的因素》

1 液位传感器选型应考虑的因素 液位控制的核心在于液位传感器,它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命.

所以如液位传感器选型是液位控制系统设计的关键.现在的液位传感器型号很多,但其液位检 测的基本原理无外乎电极式、UQK/GSK 式、光电式、压力式、GKY 式等几种.我们先分析其基 本原理明白这些传感器使用的特点和局限性.有些固有的缺点,无论怎么做都无法避免.当然 传感器的制造工艺和材质也会影响其性能.

一、电极式液位控制传感器 电极式是最早的液位控制方式,其控制原理很简单:因为水是导体,有水的时候两个电极 间导电,交流接触器吸合.图1.1 为电极式在水中控制原理示意图.但是电极在水中会分解而 且会吸附很多杂质. 如果不及时清理, 电极就会失去作用, 这是电极式液位传感器固有的缺陷. 电极式液位传感器的制造非常简单, 有人将导线外皮拨开,插到水里就可以做成电极式液位控 制器.所以电极式液位控制器造价很低,价格便宜,但使用寿命很短.当然,如果采用不锈钢 做电极,硬度较强,分解得就会慢一点.如果表面再处理光滑一些,电镀一下,吸附的杂质就 会少一些,使用寿命就会长一点.但是无论怎么做,其品质都不可能超过干簧管.

二、UQK 液位控制原理 干簧管将电极触点密封在玻璃管内,接近磁铁,触点就会吸合.所以人们在浮球里放一块 磁铁和上、下两个干簧管,通过导线将浮球固定于水池中,如图 2.1.这就是 UQK 的液位控制 方式.当水池无水的时候,浮球下垂,磁铁在下限干簧管处,故下限干簧管吸合.当水池有水 的时候如图 2.2,浮球上翻,磁铁在上限干簧管处,故上限干簧管吸合.将干簧管触点串接交 流接触器,就可以控制水泵启动,见图 2.3.这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转,上限、 下限间的距离依据导线的长度来决定.由于要考虑耐流问题,导线不能太细.同时导线使用一 段时间后,变得僵化发硬,翻转很不灵活.于是浮子翻转有时高一点,有时低一点,上下限位 置很不准确.于是出现了定位准确的 GSK 方式.

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三、GSK 液位控制原理 GSK 也采用干簧管,它将干簧管固定在管壁内固定的位置.浮子随着浮力沿着管壁上下滑 动,见图 3.1.浮子内有磁铁,经过干簧管时,触点吸合.干簧管触点也是直接串接交流接触 器,可以控制水泵启动,见图 3.2.GSK 上下限位置精确,但管壁不能有脏东西,安装不能倾 斜(小于 30°),否则会影响浮子的上下移动. 制作 UQK/GSK 浮子通常采用塑料或不锈钢.塑料材质的浮子价格便宜,但使用寿命短.不 锈钢材质的浮子,质量要好一些.制作 GSK 轨道的管子材质也很重要,有塑料的和不锈钢的. 塑料管表面容易黏着脏东西,使用寿命低.为管子和浮子之间仅 1mm 左右的缝隙,很容易被脏 东西堵住.如果采用不锈钢管,表面光滑,质量要好一些.市场上不锈钢管子还有有缝钢管和 无缝钢管之分,钢管坏的时候都是从缝隙处开始的,所以采用无缝钢管制作是最好的. 以上这些为传统的液位控制方式,直接使用 220V 或380V 交流电,属于强电产品.直接使 用强电, 电极插在水中很不安全. 而干簧管因水位波动, 触点频繁吸合, 使用寿命也大幅降低.

3 所以干簧管的功率也很重要,但市场上多数干簧管功率较小,价格便宜,导致使用寿命短.这 和现代微电子产品形成了鲜明的对比.现代微电子产品,如收音机、电视机等,使用寿命可达 十年以上, 而传统液位控制方式使用寿命一般一年左右. 所以现在人们经常采用用一些控制器、 仪表等设备将强电转换为弱电来使用, 不仅可以延长液位传感器的使用寿命而且可以增加一些 功能,但传感器本身一些固有的缺陷是无法改变的. 近些年出现的一些液位控制方式原理就比较复杂一些,它们都需要通过变换器、仪表等设 备,将强电转化为弱电,再接入液位传感器.

四、光电式液位控制原理 光电式液位控制采用光反射原理:当传感器玻璃反射面有水时,如图 4.1,发射光从反射 面透射出去,不发生全反射.这时接收端检测不到光,输出很小的电流,说明有水.当传感器 反射面无水时,如图 4.2,发射的光在玻璃反射面回来,发生全反射.这时接收端可以检测到 光,输出毫安级的电流,说明无水.光电式传感器工作于 12V 直流电,属于弱电.毫安级电流 传输损耗少, 可以传很远的距离.但光电式液位传感器的反射玻璃面如果变脏或被脏东西挡住 时,即使有水,光也会被反射回来,造成判断失误.所以光电式液位传感器使用时也需注意清 理玻璃面. 光电式还有一种液位控制方式, 就是加装在传统液位计上.在传统玻璃管液位计中加上 一个浮子,如图 4.3.浮子在玻璃管中随水位上下浮动.当浮子挡住发射管发出的光线时,接 收管就将液位信号发送出去.

五、GKY 液位控制原理 GKY 结合传统浮子和弱电液位控制的特性.其一,GKY 液位传感器利用液体浮力改变传感 器方向,如图 5.1.这一点类似传统浮子,传感器通过细软线固定在悬索的某一点,这样它可

4 以随水位灵活上下翻转,检测这一点是否有水,检测位置精确.其二,密封在传感器内部的微 电路可以在不同方向下产生不同的电流(类似手机自动旋转屏幕),这一点类似光电式弱电控 制的特点: 有水时电流很小, 无水时产生毫安级的电流. GKY 液位传感器工作于 12V 安全电压, 检测方式和水质无关,且只需两根普通传输线传输,传输距离可达几十公里,是近几年出现的 液位控制方式. 以上这些是几种常用的液位控制方式,液位传感器决定了它们使用的特点.如电极式只 能用于清水,而且使用一段时间后需清理一下电极.如果用于污水,很快就会吸附很多杂质而 无法使用.GSK 也不能用于污水,因为 GSK 浮子和管壁之间只有 1mm 左右的缝隙,很容易 被脏东西堵住,造成浮子上下滑动不灵活.光电式也不能用于污水,因为玻璃反射面脏了就会 出现误判断. GKY 在污水和清水中都可以使用, 而且 GKY 仪表有多种功能: 可以提供通用的、 双台泵专用的仪表.可以提供有线的传输方式,或无线的短信、GPRS 传输方式.GKY 液位 传感器可以直接和变频器或电脑连接,GKY 仪表还具有 RS485 通信接口接入网络,满足 MODBUS 通信协议.所以 GKY 液位控制技术可以满足液位控制市场的多种需求.