液位探测器。方案、说明

液位探测器。无线电电子电气工程百科全书

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液位开关是最常见的自动化设备。这些设备的操作原理非常多样化，并且由介质的物理特性和任务集决定。当发出散装固体物位信号时，使用超声波雷达、装有产品的容器的质量计等系统，该系统基于测量从位于警报设置水平的发射器到水平位于一定距离的接收器沿容器壁传播的超声波的衰减。甚至还有放射性同位素装置可以透过容器壁发光，容器的另一侧有一个盖革计数器。

还有更多用于指示液位的装置。如果液体不导电，则除上述之外，还使用电容式传感器 - 当一对相邻的电极（用氟塑料薄膜绝缘）在警报液位处撞击到罐中时。当液体覆盖电极时，由于其介电常数，电容增加，传感器的电路可以测量电容的变化。最常用的浮动和振动报警器。

对于浮子传感器，其设计多种多样，当浮子上升时，簧片开关或非接触元件被激活。振动警报基于 LC v 低频发生器。音叉形式的机械谐振器位于电感场中。当液体接触到谐振器的花瓣时，机械振动的衰减大大增加并且发电被中断。当达到所需水平时，报警电路会发出外部信号。

除了上述方法之外，最常使用控制电极来发出导电液体液位的信号。工作原理是测量参比电极和公共导线之间的电阻。为了消除电极极化的影响，其中电极被导电性差的电解产物膜覆盖，仅对交流电进行控制。最常见的是，这种方法用于测量水位。通常，参考电极处的电压约为 6 V，当参考电极电路中的电阻低于 3 kΩ 时，电子电路就会工作。

报警电路对于控制电压的两个半波具有对称输入。分配给测量电阻器的电压被整流并馈送到阈值元件的输入，在阈值元件的输出处连接有继电器或非接触式元件。

由于在日常生活中最常需要发出水位信号，并且使用控制电极的电路是最简单且最易于自我重复的，因此本节仅考虑此类系统。作者开发了几十个这样的方案，主要用于工业企业，但许多设计非常适合指示储罐、井、水池、排水坑等的液位。

在本节中，为了简单起见，仅考虑不同复杂度和不同元件基础的双通道信令装置，但通道的数量可以是任意的。例如，工业界生产三通道信号设备，而家庭中可能需要五通道或更多设备。任何信号装置的电路都必须向控制电极输出交流电，然后将其馈送到具有迟滞特性的阈值元件。在阈值装置的输出端连接有电磁继电器或非接触元件。由于元件基础的多样性，此类电路的种类繁多，但为了简单起见，下面仅考虑继电器输出电路。

液位开关
图。 1

最简单的信号装置可以构建在电磁继电器上（图 1）。电路中只使用直流继电器，因为交流继电器几乎没有磁滞现象，电极接触水面的瞬间触发信号装置会伴随较大的弹跳。该电路的缺点是强制使用小功率继电器且灵敏度低。

液位开关
图。 2

晶体管电路具有更好的特性（图2）。为了消除电极接触水面时的继电器颤动——由于电路的阈值特性不足，在晶体管基极电路中安装了电解电容器。施密特触发器可以用作阈值元件，就像在工业设备中所做的那样，但这使电路变得非常复杂。

液位开关
图。 3

液位开关
图。 4

晶闸管和双向可控硅具有良好的阈值特性。晶闸管电路简单可靠（图3），但输出继电器上的电压存在问题。使用BT4 ... BT134系列进口双向可控硅获得更简单、更可靠的电路（图138）。您可以在电路中使用任何继电器或其他负载，例如信号灯或电铃。

液位开关
图。 5

如果使用电压约为 220V 的继电器或其他元件，则图 5 中的电路最适合。阈值元件最好构建在微电路上。您可以使用K561TL2芯片——一种施密特触发器，但由于其稀缺性，这里不考虑使用它的电路。

液位开关
图。 6

液位开关
图。 7

几乎所有逻辑元件都具有良好的阈值属性，但为了简单起见，我们将仅考虑 K561PU4（图 6）。有时需要信号装置，其中输出继电器在没有水的情况下被激活，并在电极接触水面时释放。这样的方案便于远程监控信号装置的健康状况——关闭电源和n.c.就足够了。继电器触点将闭合（图 7）。

液位开关
图。 8

液位开关
图。 9

如果没有具有两个输出绕组的合适变压器，则可以使用具有一个次级绕组的电路（图 8）。根据该绕组的电压，选择输出继电器。该电路具有良好的输出继电器特性和状态逆特性。如果您想控制水箱中的水位，而水箱中始终存在水面上方的飞溅和波浪，则最好使用具有液位信号阻尼的电路。电路应仅在电极信号稳定出现后运行，并且在短期电平损失期间不应关闭输出信号。四路比较器电路具有非常好的特性。该电路使用具有一个次级绕组的变压器。如果电路中需要使用大功率输出继电器，则需要额外的晶体管放大器。

米。 10（点击放大）

业界生产了很多液位开关，但并不是所有的方案都可以称得上是成功的。作者多次不得不“想起”系列产品（图10）。因为工业设备的电路往往过于复杂且难以接近，未来将不再考虑。这里仅考虑具有良好特性的最简单的信号电路。基于它们，你可以创建许多其他方案，作者没有在这里发布，建议读者自己做。

作者：Kravtsov V.，kravitnik.narod.ru

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此外，HD 131399Ab 是迄今为止发现的最冷的系外行星之一，其表面温度高达 580 摄氏度。

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