Capteurs de niveau d'eau dans le réservoir pour l'arrêt. Indicateur de niveau d'eau à LED

Dans l'un des articles que j'ai vu une variante du maintien automatique du niveau d'eau dans le réservoir de stockage proposé par l'un des estivants ce qui, pour être honnête, m'a alarmé. Cette conception présente un certain nombre d'inconvénients: elle est difficile à fabriquer, nécessite un certain niveau de compétence pour travailler avec des composants électroniques et est assez coûteuse - un seul transformateur en vaut la peine.

Mais son inconvénient le plus important est le faible niveau de sécurité électrique. En cas de panne de l'isolation du transformateur, la tension du secteur via les électrodes du capteur entrera dans l'eau et sera transférée au réservoir, ce qui peut entraîner un choc électrique pour les personnes.

Je propose à tous égards une version simple et très bon marché du schéma de maintien automatique du niveau d'eau (voir Fig. 1).

Il se compose d'un seul relais et de deux capteurs. Comme premier composant, il est nécessaire d'utiliser un relais à deux positions K1, et comme second - des interrupteurs à lames G1 (capteur de niveau d'eau bas) et G2 (capteur de niveau d'eau élevé), situés sur un guide pour un aimant permanent verticalement installé à l'extérieur du réservoir.

De plus, le capteur G1 doit être situé au-dessus du G2. La distance entre eux correspondra à la différence admissible entre les niveaux d'eau supérieur et inférieur dans le réservoir. Les capteurs sont déclenchés par un aimant permanent Q relié à un flotteur en mousse situé à l'intérieur du réservoir sur son guide. Cette connexion peut être réalisée, par exemple, en utilisant une ligne de pêche à travers une poulie montée au sommet du réservoir.

Un schéma du dispositif de maintien automatique du niveau d'eau dans le réservoir de stockage est illustré à la Fig. 2. Pour plus d'informations sur la position de mise en marche du moteur de la pompe, le circuit dispose d'un indicateur LED HL

Le schéma fonctionne comme suit. A l'état initial (il n'y a pas d'eau dans le réservoir et, sous l'influence de l'aimant, le contact reed G1 est fermé), le relais K1 doit être forcé dans un état dans lequel son contact K1.2L et ses contacts K1.3 , K1.4 K1.5, K1 connectés en parallèle seront fermés .6, K1.7, K1.8 et K1.9. Le moteur de la pompe M commencera à fonctionner et la LED HL s'allumera pour le confirmer.

Lorsque le réservoir est rempli d'eau, le flotteur monte et le contact de la sonde G1 s'ouvre.

Lorsque le réservoir est rempli jusqu'au niveau supérieur, l'aimant descendant le guide agit sur le capteur G2, puis son contact se ferme. Le relais K1 commutera, ses contacts K1-2, K1.3, K1LK1.5, K1.6, K1.7, K1L et K1.9 s'ouvriront et le contact K1.1, au contraire, se fermera. Et puis le moteur de la pompe s'arrêtera et la LED HL s'éteindra

Lorsque le niveau d'eau dans le réservoir descend au niveau inférieur, le flotteur descend et l'aimant remontant le guide agit sur le capteur G1 et ferme son contact. Le relais K1 basculera dans sa position d'origine, ses contacts K1.2, K1.3, K1.4, K1.5, K1.6, K1.7, K1.8 et K1.9 se fermeront.

Le moteur de la pompe recommencera à fonctionner (et la LED HL s'allumera en conséquence). Ces cycles se répètent tant que la tension est appliquée au circuit.

En fait, il a fallu beaucoup de temps pour expliquer comment tout cela fonctionne. En fait, l'ensemble de l'appareil est plus simple qu'un navet cuit à la vapeur et, comme il ne contient aucun nœud complexe, il fonctionnera de manière fiable et durable. Et maintenant sur les matériaux et les caractéristiques techniques des composants de démontage.

1. Comme relais K1, j'ai utilisé un relais de type RP-9, conçu pour une tension alternative de 220 V. Vous pouvez également alimenter du RP-12 (également pour 220 V), mais avec une puissance élevée du moteur de la pompe, un contacteur intermédiaire devra être ajouté au circuit.
2. Tous les interrupteurs reed conçus pour un courant de commutation d'au moins 100 mA peuvent être utilisés comme capteurs G1 et G2.
3. Tous les indicateurs conviennent comme indicateur HL, par exemple, type LED SKL12 ou AD22-22DS pour 220 V.
4. Un morceau de goulotte en plastique avec un profil rectangulaire de 10 × 15 mm peut être utilisé comme guide pour l'aimant.
5. En guise de flotteur, un morceau de polystyrène avec un trou rectangulaire de 12 × 17 mm au centre.
6. Un morceau de goulotte en plastique avec un profil rectangulaire de 10 × 15 mm peut également être utilisé comme guide pour le flotteur.
7. En tant qu'élément magnétique, vous pouvez utiliser un aimant d'un loquet de meuble magnétique, auquel une bande d'étain avec un trou pour une ligne de pêche est magnétisée et collée.
8. Les capteurs (interrupteurs à lames) peuvent être fixés au rail avec du ruban adhésif ordinaire.
9. Des fusibles FU1 et FU1 de tout type pour un courant de 5 A sont utilisés comme éléments de protection.
10. Pour mettre le circuit de l'appareil hors tension, un commutateur apparié avec les contacts SA1 et SA2 est utilisé.

Schéma de maintenance automatique de l'eau dans le réservoir de stockage

• Figure 1 (en haut). Schéma de principe d'un dispositif de maintien automatique du niveau d'eau dans le réservoir de stockage.
• Fig 2. Croquis du dispositif de maintien automatique du niveau d'eau dans le réservoir de stockage.

Le capteur de niveau d'eau dans la technologie moderne remplit la fonction de l'un des sens humains. Le bon fonctionnement de l'ensemble du mécanisme dépend de la manière dont il est possible de gérer et de contrôler correctement l'état du débit d'eau. L'importance de la fiabilité du dispositif de détection est difficile à surestimer, ne serait-ce que parce que le dispositif qui contrôle l'eau, en règle générale, devient le véritable "goulot d'étranglement" de la technologie moderne.

Conception et principe de fonctionnement

Quel que soit le principe de fonctionnement à la base de l'appareil, qu'il fonctionne uniquement en mode signalisation ou qu'il remplisse en parallèle les fonctions d'un veilleur, d'un automate ou d'un mécanisme de contrôle, la conception de l'appareil se compose toujours de trois composants principaux:

• Un élément de détection capable de répondre aux caractéristiques du débit d'eau. Par exemple, la présence effective d'eau, la hauteur de la colonne ou le niveau dans le réservoir, le fait de déplacement du débit d'eau dans la canalisation ou la canalisation ;
• Élément de ballast qui équilibre la partie capteur du capteur. Sans ballast, le capteur sensible se déclencherait au moindre choc ou goutte d'eau accidentelle ;
• Partie de transmission ou exécutive qui convertit le signal du capteur intégré au capteur d'eau en un signal ou une action spécifique.

Environ 90 % de toutes les technologies de l'eau, d'une manière ou d'une autre, sont associées à des actionneurs électriques - pompes, vannes, appareils de chauffage et dispositifs de commande électroniques. Il est clair qu'un tel dispositif, fonctionnant avec des débits d'eau, doit avant tout être sûr.

De tous les systèmes de signalisation, un capteur qui surveille l'état de l'eau est considéré comme le plus simple et le plus abordable à installer et à réparer. Contrairement aux capteurs et appareils qui mesurent la température, la pression ou le débit, le capteur d'eau est très facile à contrôler à l'aide des appareils les plus simples, ou, dans les cas extrêmes, pour voir le niveau ou le débit pompé de vos propres yeux.

Types de capteurs de niveau

L'une des conditions du bon fonctionnement du capteur est la haute sensibilité du capteur, plus elle est élevée, mieux c'est, plus il est possible de lire avec précision le paramètre d'eau surveillé. Par conséquent, comme valeur mesurée par le capteur, ils essaient de choisir celle qui change le plus pendant la mesure.

Il existe aujourd'hui une vingtaine de méthodes et méthodes différentes pour mesurer les caractéristiques mécaniques de l'eau, mais toutes sont utilisées pour obtenir des informations :

• Hauteur du niveau de la colonne d'eau dans le conteneur ou le réservoir ;
• Débit ou débit d'eau ;
• Le fait de la présence ou de l'absence d'eau dans un récipient, un réservoir, un tuyau ou un échangeur de chaleur fermé.

Bien sûr, les capteurs industriels peuvent être de conception assez complexe, mais les principes de fonctionnement qui y sont utilisés sont les mêmes que dans les équipements ménagers, de jardinage ou automobiles.

Capteur de trop-plein à flotteur

La façon la plus simple de mesurer le niveau d'eau consiste à utiliser une conception mécanique simple composée d'un flotteur scellé, d'un bras oscillant ou d'un culbuteur et d'une vanne d'arrêt. Dans ce cas, le capteur est un flotteur, le ressort et le poids du flotteur sont considérés comme du lest, et la vanne elle-même agit comme un actionneur.

Dans tous les systèmes à flotteur, le capteur ou le flotteur est ajusté à une hauteur de détection spécifique. L'eau qui est montée dans le réservoir jusqu'au niveau de contrôle fait monter le flotteur et ouvre la vanne.

Le système de flotteur peut être équipé d'un actionneur électrique. Par exemple, un insert magnétique est installé à l'intérieur du capteur à flotteur, lorsque l'eau monte au niveau de fonctionnement, le champ magnétique force l'interrupteur à lames à vide à fermer les contacts, et ainsi allume ou éteint le circuit électrique.

Le capteur à flotteur peut également être conçu de manière à écoulement libre, comme dans les pompes submersibles. Dans ce cas, l'interrupteur à lames est fermé non pas sous l'influence du champ magnétique de la chemise, mais uniquement en raison de la différence de pression à l'intérieur du corps de pompe et au niveau du flotteur. Aujourd'hui, un capteur à flotteur magnétique avec un relais d'actionneur électrique est considéré comme l'une des options les plus sûres et les plus fiables pour surveiller les niveaux de liquide.

Capteur à ultrasons

La conception du capteur d'eau prévoit la présence de deux appareils - une source d'ultrasons et un récepteur de signal. L'onde sonore est dirigée vers la surface de l'eau, réfléchie et renvoyée vers le capteur récepteur.

À première vue, l'idée d'utiliser des ultrasons pour fabriquer un capteur permettant de contrôler le niveau ou la vitesse du mouvement de l'eau ne semble pas très réussie. L'onde ultrasonore est capable de se réfléchir sur les parois du réservoir, de se réfracter et d'interférer avec le fonctionnement du capteur de réception, et en outre, un équipement électronique sophistiqué est nécessaire.

En effet, un capteur à ultrasons pour mesurer le niveau d'eau ou de tout autre liquide tient dans une boîte un peu plus qu'un paquet de cigarettes, tandis que l'utilisation des ultrasons comme capteur offre certains avantages :

• La capacité de mesurer le niveau, et même la vitesse de l'eau à n'importe quelle température, dans des conditions de vibration ou de mouvement ;
• Le capteur à ultrasons peut mesurer la distance entre le capteur et la surface de l'eau même dans des environnements très contaminés avec des niveaux de liquide variables.

De plus, le capteur peut mesurer le niveau d'eau situé à une profondeur importante, tandis que la précision de mesure est de 1 à 2 cm pour chaque 10 m de hauteur.

Principe de l'électrode de contrôle de l'eau

Le fait que l'eau soit conductrice d'électricité a été utilisé avec succès pour la fabrication de capteurs de contact de niveau de liquide. Structurellement, le système se compose de plusieurs électrodes installées dans le conteneur à différentes hauteurs et connectées dans un circuit électrique.

Lorsque le récipient est rempli d'eau, le liquide ferme séquentiellement une paire de contacts, ce qui active le circuit du relais de commande de la pompe. En règle générale, le capteur d'eau a deux ou trois électrodes, la mesure du débit d'eau est donc trop différenciée. Le capteur ne signale que lorsque le niveau minimum est atteint et démarre le moteur de la pompe, ou lorsque le réservoir est plein et l'éteint, donc de tels systèmes sont utilisés pour contrôler les réservoirs d'eau de réserve ou d'irrigation.

Capteur d'eau de type capacitif

Un capteur de type condenseur ou capacitif est utilisé pour mesurer le niveau d'eau dans des récipients étroits et profonds, il peut s'agir d'un puits ou d'un puits. A l'aide d'un capteur capacitif, il est possible de déterminer la hauteur de la colonne d'eau dans le puits avec une précision de dix centimètres.

La conception du capteur se compose de deux électrodes coaxiales, en fait un tuyau et une électrode métallique interne, immergées dans le puits de forage. L'eau remplit une partie de l'espace interne du système, modifiant ainsi sa capacité. À l'aide du circuit électronique connecté et de la bobine oscillante à quartz, il est possible de déterminer avec précision la capacité du capteur et la quantité d'eau dans le puits.

Radarmètre

Un capteur d'ondes ou radar est utilisé pour travailler dans les conditions les plus difficiles, par exemple, si vous devez mesurer le niveau ou le volume d'un liquide dans un réservoir, un réservoir ouvert, ou un puits asymétrique et irrégulier.

Le principe de fonctionnement ne diffère pas d'un appareil à ultrasons, et l'utilisation d'une impulsion électrique permet d'effectuer des mesures avec une grande précision.

Option sonde hydrostatique

L'une des variantes du capteur hydrostatique est représentée sur le schéma.

Pour votre information! Un capteur similaire est utilisé dans les machines à laver et les chaudières, où il est très important de contrôler la hauteur de la colonne d'eau à l'intérieur du réservoir.

Le capteur hydrostatique est une boîte avec un diaphragme élastique à ressort qui divise le corps du capteur en deux compartiments. L'une des sections est reliée à un tube en polyéthylène solide avec un raccord soudé au fond du réservoir.

La pression de la colonne d'eau est transmise à travers le tube à la membrane et force les contacts du relais de démarrage à se fermer, le plus souvent une paire est utilisée pour démarrer l'actionneur - un insert magnétique et un interrupteur à lames.

Manomètre à eau

La pression hydrostatique est déterminée lorsque le débit ou un certain volume d'eau est au repos. Le plus souvent, un capteur hydrostatique est utilisé dans les appareils de chauffage et de chauffage - chaudières, chaudières de chauffage.

Dispositif de capteur de pression d'eau

De tels appareils fonctionnent le plus souvent en mode déclenchement :

• A haute pression le capteur d'eau ferme les contacts du relais et permet à la pompe ou au réchauffeur de fonctionner ;
• A basse pression même la possibilité physique d'allumer l'actionneur est bloquée dans le capteur, c'est-à-dire qu'aucun coup ou surpression temporaire ne fera fonctionner l'appareil.

Avec un capteur de pression d'eau de travail, le capteur donnera un signal pour démarrer le moteur uniquement si la charge sur le soufflet reste pendant plus de trois secondes.

Un dispositif de capteur intelligent typique est illustré dans le diagramme.

L'élément sensible du système est un diaphragme relié au soufflet, la tige centrale peut monter et descendre en fonction de la pression, et ainsi modifier la capacité du condenseur intégré.

Connexion du capteur de pression d'eau

Un modèle simplifié du capteur est utilisé dans les systèmes domestiques "accumulateur - pompe de forage". A l'intérieur de l'instrument se trouve une boîte avec un diaphragme relié à un bras oscillant et deux ressorts d'équilibrage.

Le design est vissé sur le raccord de sortie de l'accumulateur. Avec une augmentation de la pression interne, la membrane monte et ouvre la paire principale de contacts afin que le système réponde correctement à la pression de l'eau, le moment d'allumage et d'extinction doit être ajusté par le sédiment des petits et grands ressorts conformément à la indications du comparateur.

Capteur de fuite d'eau

Déjà à partir du nom, il devient clair que nous parlons d'un appareil qui détecte la présence de fuites d'eau dans les conduites d'alimentation en eau. Le principe de fonctionnement de l'appareil ressemble à un système d'électrodes. Une ou plusieurs paires d'électrodes sont installées à l'intérieur de la boîte en plastique dans une poche spéciale. En cas d'accident, l'eau accumulée au sol s'écoule dans la poche et ferme les contacts. Le circuit électronique est déclenché et sur le signal du capteur, les vannes à boisseau sphérique à entraînement électrique entrent en service.

Il est clair que le capteur, en soi, est une chose inutile s'il est utilisé sans système de contrôle et coupures d'eau automatiques installées à l'entrée de la maison ou sur l'une des branches du système d'alimentation en eau.

L'un des systèmes de protection les plus populaires, le capteur de fuite d'eau Neptune, peut être cité en exemple. Le système comprend trois blocs principaux :

• Le capteur de fuite Neptune lui-même est dans une modification filaire ou sans fil, généralement le kit comprend trois capteurs distincts ;
• Robinet à boisseau sphérique à entraînement électrique, fabriqué par la société italienne "Bugatti", à raison de deux pièces ;
• Unité de contrôle "Neptun Base".

La partie la plus précieuse du kit sont les robinets automatiques, ils sont fabriqués pour être installés sur des filetages de tuyau d'un demi-pouce et d'un pouce. La conception peut résister à des pressions allant jusqu'à 40 bars et la qualité italienne de l'entraînement garantit au moins 100 000 cycles d'ouverture-fermeture.

Le capteur lui-même ressemble à deux plaques de laiton dans une boîte, auxquelles est fournie une tension basse tension avec une résistance d'entrée très élevée ; lorsque le capteur est fermé, le courant est limité à 50 mA. La conception elle-même est réalisée selon le protocole IP67, elle est donc absolument sans danger pour l'homme.

Installation de capteurs de fuite d'eau sans fil

Dans le système "Neptune", le capteur peut être retiré de l'unité de contrôle à une distance de plus de 50 m. Dans les systèmes sans fil plus avancés NEPTUN PROW +, au lieu d'un système filaire, des capteurs de fuite d'eau équipés d'un module WF sont utilisé.

L'unité de contrôle est équipée d'un canal protégé contre les interférences et l'humidité, un système tout ou rien pour les vannes à boisseau sphérique. On considère qu'aucune interférence ou gouttes accidentelles d'humidité, de condensation n'affectera le fonctionnement des capteurs.

Les boîtiers avec capteur de fuite sont installés à une distance ne dépassant pas 2 m des tuyaux ; les capteurs ne peuvent pas être protégés par des éléments métalliques ou des meubles.

Capteur de fuite d'eau sans fil

Le dispositif du compteur sans fil est plus complexe que la version classique à deux électrodes avec une connexion filaire. Un contrôleur est installé à l'intérieur, qui compare en permanence le courant circulant entre les électrodes avec une valeur de référence câblée dans la mémoire. La valeur de référence du sol sec peut alors être ajustée à votre convenance.

C'est une solution très pratique, étant donné que le taux d'humidité dans la salle de bain peut être très élevé et que la condensation régulière peut entraîner de fausses alarmes.

Dès que le contrôleur détecte le niveau correspondant à une inondation, le dispositif de surveillance de l'eau envoie un signal d'alarme à l'unité de base. Les modèles les plus avancés sont capables de dupliquer la commande avec un message SMS sur le canal GSM.

Capteur de débit d'eau

Dans de nombreux cas, pour le fonctionnement stable et sans problème de l'équipement, il n'y a pas assez de capteur de présence d'eau ; des informations sont nécessaires pour savoir si le flux se déplace dans la canalisation, quelle est sa vitesse et sa hauteur. À ces fins, des capteurs de débit d'eau sont utilisés.

Types de capteurs de débit d'eau

Dans les équipements ménagers et industriels les plus simples, quatre principaux types de capteurs de débit sont utilisés :

• Compteur de pression ;
• Capteur à lobes ;
• Schéma de mesure scapulaire ;
• Système d'échographie.

Une conception de tube de Pitot obsolète est parfois utilisée, mais elle ne nécessite au moins aucune contamination et un flux laminaire pour fonctionner de manière fiable. Les trois premiers capteurs sont mécaniques et donc souvent sujets au colmatage ou à l'érosion hydrique du capteur. Le dernier type de capteur, à ultrasons, est capable de fonctionner dans presque tous les environnements.

Le principe de fonctionnement du compteur à ultrasons peut être compris à partir du schéma. Un émetteur d'ondes et un récepteur sont situés à l'intérieur du tube. En fonction de la vitesse d'écoulement, l'onde sonore peut s'écarter de la direction d'origine, ce qui constitue la base de la mesure des caractéristiques d'écoulement.

Appareil et principe de fonctionnement

Les capteurs de débit à lobes les plus simples fonctionnent sur le principe d'une pagaie d'aviron. Un pétale suspendu à une charnière est plongé dans le ruisseau. Plus le débit est élevé, plus le lobe du capteur dévie.

Les capteurs à palettes plus précis utilisent une roue ou une roue en polyamide ou en alliage d'aluminium. Dans ce cas, il est possible de mesurer le débit par la vitesse de rotation de l'élément mobile. Le seul inconvénient est la résistance accrue créée par les pétales et les lames dans l'écoulement de l'eau.

Le capteur de pression fonctionne à l'aide d'une pression d'écoulement dynamique. Sous la pression de l'eau, l'élément mobile avec une doublure magnétique est comprimé vers le haut, libérant ainsi de l'espace pour le mouvement du liquide. L'interrupteur reed installé dans la tête réagit instantanément au champ magnétique de l'insert et ferme le circuit.

Champ d'application

Les capteurs de débit d'eau sont utilisés exclusivement dans les systèmes de chauffage et les systèmes d'automatisation pour les échangeurs de chaleur à circuit unique. Le plus souvent, une défaillance du capteur de débit entraîne un épuisement et de graves dommages aux radiateurs et appareils de chauffage chauds.

Capteur de niveau d'eau bricolage

La version la plus simple d'un appareil capable de signaler le remplissage d'un réservoir ou de tout autre récipient avec de l'eau est illustrée dans le schéma ci-dessous.

Structurellement, l'indicateur de niveau se compose de trois électrodes métalliques montées sur une plaque de textolite. Le circuit, assemblé sur un transistor conventionnel de faible puissance, vous permet de déterminer le niveau d'eau supérieur et inférieur maximal autorisé dans le réservoir.

La conception est absolument sûre à utiliser et ne nécessite aucune pièce ou dispositif de contrôle coûteux.

Conclusion

Les capteurs de niveau d'eau sont largement utilisés dans les appareils ménagers. Par conséquent, le plus souvent pour les besoins auxiliaires des équipements de garage ou de jardin, ils utilisent des structures prêtes à l'emploi à partir d'équipements anciens, convertis et adaptés aux nouvelles conditions. Avec une connexion correcte, un tel appareil durera beaucoup plus longtemps qu'un circuit maison.

L'approvisionnement en eau et le drainage font partie intégrante de la vie quotidienne et de la production. Presque tous ceux qui étaient engagés dans l'agriculture ou l'amélioration de l'habitat ont au moins une fois été confrontés au problème du maintien du niveau d'eau dans l'un ou l'autre des conteneurs. Certains le font manuellement, en ouvrant et en fermant les vannes, mais il est beaucoup plus simple et plus efficace d'utiliser un capteur de niveau d'eau automatique à cet effet.

Types de capteurs de niveau

Selon les tâches définies, des capteurs avec et sans contact sont utilisés pour contrôler le niveau de liquide. Les premiers, comme leur nom l'indique, sont en contact avec le liquide, les seconds reçoivent des informations à distance par des méthodes de mesure indirectes - la transparence du milieu, sa capacité, sa conductivité électrique, sa densité, etc. Selon le principe de fonctionnement, tous les capteurs peuvent être divisés en 5 types principaux :

1. Flotter.
2. Électrode.
3. Hydrostatique.
4. Capacitif.
5. Radar.

Les trois premiers peuvent être attribués à des dispositifs de type contact, car ils interagissent directement avec le milieu de travail (liquide), les quatrième et cinquième sont sans contact.

Capteurs à flotteur

Peut-être le plus simple dans la conception. Il s'agit d'un système de flotteur situé à la surface du liquide. Au fur et à mesure que le niveau change, le flotteur se déplace, d'une manière ou d'une autre, fermant les contacts du mécanisme de commande. Plus il y a de contacts le long de la trajectoire du flotteur, plus les lectures de l'indicateur sont précises :

Le principe de fonctionnement du capteur de niveau d'eau à flotteur dans le réservoir

La figure montre que les lectures des indicateurs d'un tel appareil sont discrètes et que le nombre de valeurs de niveau dépend du nombre de commutateurs. Dans le diagramme ci-dessus, il y en a deux - supérieur et inférieur. En règle générale, cela suffit amplement pour maintenir automatiquement le niveau dans la plage spécifiée.

Il existe des dispositifs à flotteur pour une surveillance continue à distance. Dans ceux-ci, le flotteur contrôle le moteur du rhéostat et le niveau est calculé en fonction de la résistance actuelle. Jusqu'à récemment, de tels appareils étaient largement utilisés, par exemple pour mesurer la quantité d'essence dans les réservoirs de carburant des voitures :

Dispositif de jauge de niveau à rhéostat, où :

• 1 - rhéostat à fil;
• 2 - curseur de rhéostat, relié mécaniquement au flotteur.

Capteurs de niveau à électrodes

Les dispositifs de ce type utilisent la conductivité électrique d'un liquide et sont discrets. Le capteur se compose de plusieurs électrodes de différentes longueurs immergées dans l'eau. Selon le niveau dans le liquide, il y a un certain nombre d'électrodes.

Système à trois électrodes de capteurs de niveau de liquide dans le réservoir

Dans l'image ci-dessus, les deux capteurs de droite sont immergés dans l'eau, ce qui signifie qu'il y a une résistance à l'eau entre eux - la pompe est arrêtée. Dès que le niveau baisse, le capteur du milieu sera sec et la résistance du circuit augmentera. L'automatisation démarrera la pompe de surpression. Lorsque le conteneur est plein, l'électrode la plus courte tombera dans l'eau, sa résistance par rapport à l'électrode commune diminuera et l'automatisation arrêtera la pompe.

Il est tout à fait clair que le nombre de points de contrôle peut être facilement augmenté en ajoutant des électrodes supplémentaires et des canaux de contrôle correspondants à la conception, par exemple, pour les alarmes de débordement ou d'assèchement.

Système de contrôle hydrostatique

Ici, le capteur est un tube ouvert dans lequel est installé un capteur de pression d'un type ou d'un autre. Au fur et à mesure que le niveau augmente, la hauteur de la colonne d'eau dans le tube change, et donc la pression sur le capteur :

Comment fonctionne le système de contrôle du niveau de liquide hydrostatique

De tels systèmes ont une caractéristique continue et peuvent être utilisés non seulement pour le contrôle automatique, mais également pour le contrôle de niveau à distance.

Méthode de mesure capacitive

Le principe de fonctionnement d'un capteur capacitif avec un bain métallique (à gauche) et diélectrique

Les indicateurs à induction fonctionnent selon un principe similaire, mais le rôle de capteur est joué par une bobine dont l'inductance change en fonction de la présence de liquide. Le principal inconvénient de tels dispositifs est qu'ils ne conviennent qu'à la surveillance de substances (liquides, matériaux en vrac, etc.) qui ont une perméabilité magnétique suffisamment élevée. Dans la vie de tous les jours, les capteurs inductifs ne sont pratiquement pas utilisés.

Contrôle radar

Le principal avantage de cette méthode est le manque de contact avec l'environnement de travail. De plus, les capteurs peuvent être suffisamment éloignés du liquide dont le niveau doit être contrôlé, - des compteurs. Cela permet d'utiliser des capteurs radar pour surveiller des liquides extrêmement corrosifs, toxiques ou chauds. Le principe de fonctionnement de ces capteurs est indiqué par leur nom même - radar. L'appareil se compose d'un émetteur et d'un récepteur, assemblés dans un seul boîtier. Le premier émet l'un ou l'autre type de signal, l'autre reçoit le signal réfléchi et calcule le temps de retard entre les impulsions envoyées et reçues.

Le principe de fonctionnement du commutateur de niveau de type radar à ultrasons

Le signal, en fonction des tâches définies, peut être lumineux, sonore, émission radio. La précision de ces capteurs est assez élevée - des millimètres. Le seul inconvénient, peut-être, est la complexité de l'équipement de surveillance radar et son coût plutôt élevé.

Régulateurs de niveau de liquide maison

En raison du fait que certains des capteurs sont de conception extrêmement simple, créer un interrupteur de niveau d'eau de vos propres mains n'est pas difficile du tout... Travaillant en conjonction avec des pompes à eau, de tels dispositifs automatiseront entièrement le processus de pompage de l'eau, par exemple, vers un château d'eau de pays ou un système d'irrigation goutte à goutte autonome.

Contrôle automatique de la pompe à flotteur

Pour mettre en œuvre cette idée, un capteur de niveau d'eau à interrupteur à lames fait maison avec un flotteur est utilisé. Il ne nécessite pas de composants coûteux et rares, est facile à répéter et suffisamment fiable. Tout d'abord, il convient de considérer la conception du capteur lui-même :

Conception d'un capteur d'eau à flotteur à deux niveaux dans un réservoir

Il se compose du flotteur proprement dit 2, qui est fixé sur une tige mobile 3. Le flotteur est situé à la surface de l'eau et, en fonction de son niveau, se déplace avec la tige et un aimant permanent 5 fixé dessus de haut en bas dans les guides 4 et 5. En position inférieure, lorsque le niveau de liquide est minimal, l'aimant ferme l'interrupteur à lames 8, et en haut (le réservoir est plein) - l'interrupteur à lames 7. La longueur de la tige et le distance entre les guides sont sélectionnés en fonction de la hauteur du réservoir d'eau.

Il reste à assembler un dispositif qui allumera et éteint automatiquement la pompe de surpression, en fonction de l'état des contacts. Son schéma ressemble à ceci :

Circuit de commande de pompe à eau

Supposons que le réservoir soit complètement plein et que le flotteur soit en position haute. L'interrupteur Reed SF2 est fermé, le transistor VT1 est fermé, les relais K1 et K2 sont désactivés. La pompe à eau connectée au connecteur XS1 est hors tension. Au fur et à mesure que l'eau s'écoule, le flotteur, et avec lui l'aimant, tombera, l'interrupteur à lames SF1 s'ouvrira, mais le circuit restera dans le même état.

Dès que le niveau d'eau descend en dessous du niveau critique, l'interrupteur à lames SF1 se ferme. Le transistor VT1 s'ouvrira, le relais K1 fonctionnera et restera sur autobloquant par les contacts K1.1. Dans le même temps, les contacts K1.2 du même relais alimenteront le démarreur K2, qui allume la pompe. Le pompage de l'eau a commencé.

Au fur et à mesure que le niveau augmente, le flotteur commencera à monter, le contact SF1 s'ouvrira, mais le transistor bloqué par les contacts K1.1 restera ouvert. Dès que le conteneur est plein, le contact SF2 se ferme et force la fermeture du transistor. Les deux relais se relâcheront, la pompe s'arrêtera et le circuit passera en mode veille.

Lorsque vous répétez le circuit à la place de K1, vous pouvez utiliser n'importe quel relais électromagnétique de faible puissance pour une tension d'actionnement de 22-24 V, par exemple, RES-9 (RS4.524.200). Comme K2, RMU (RS4.523.330) ou tout autre pour une tension de réponse de 24 V convient, dont les contacts peuvent supporter le courant d'appel de la pompe à eau. Tous les commutateurs à lames fonctionneront pour la fermeture ou la commutation.

Interrupteur de niveau avec capteurs à électrodes

Avec tous ses avantages et sa simplicité, la conception précédente de la jauge de niveau pour réservoirs présente également un inconvénient important - des ensembles mécaniques fonctionnant dans l'eau et nécessitant un entretien constant. Cet inconvénient est absent dans la conception des électrodes de la machine. Il est bien plus fiable qu'un mécanique, ne nécessite aucun entretien, et le circuit n'est pas beaucoup plus compliqué que le précédent.

Ici, trois électrodes en n'importe quel matériau inoxydable conducteur sont utilisées comme capteurs. Toutes les électrodes sont isolées électriquement les unes des autres et du corps du récipient. La conception du capteur est clairement visible sur la figure ci-dessous :

La conception d'un capteur à trois électrodes, où :

• S1 - électrode commune (toujours dans l'eau)
• S2 - capteur minimum (le réservoir est vide);
• S3 - capteur de niveau maximum (réservoir plein) ;

Le schéma de commande de la pompe ressemblera à ceci :

Schéma de contrôle automatique de la pompe à l'aide de capteurs à électrodes

Si le réservoir est plein, les trois électrodes sont dans l'eau et la résistance électrique entre elles est faible. Dans ce cas, le transistor VT1 est fermé, VT2 est ouvert. Le relais K1 est allumé et avec ses contacts normalement fermés désexcite la pompe, et avec ses contacts normalement ouverts connecte le capteur S2 en parallèle avec S3. Lorsque le niveau d'eau commence à baisser, l'électrode S3 est exposée, mais S2 est toujours dans l'eau et rien ne se passe.

L'eau continue à être consommée et finalement l'électrode S2 est exposée. Grâce à la résistance R1, les transistors passent à l'état inverse. Le relais libère et démarre la pompe tout en désactivant simultanément le capteur S2. Le niveau d'eau monte progressivement et ferme d'abord l'électrode S2 (rien ne se passe - elle est déconnectée par les contacts K1.1), puis S3. Les transistors commutent à nouveau, le relais décroche et arrête la pompe, tout en mettant simultanément le capteur S2 en service pour le cycle suivant.

L'appareil peut utiliser n'importe quel relais de faible puissance, déclenché par 12 V, dont les contacts sont capables de supporter le courant de démarrage de la pompe.

Si nécessaire, le même schéma peut être utilisé pour le pompage automatique de l'eau, par exemple depuis le sous-sol. Pour ce faire, la pompe de vidange doit être connectée non pas aux contacts normalement fermés, mais aux contacts normalement ouverts du relais K1. Le schéma ne nécessitera aucune autre modification.

En production, il est souvent nécessaire de mesurer le niveau d'un liquide (eau, essence, huile). Dans la vie de tous les jours, il est le plus souvent nécessaire de déterminer la hauteur de l'eau dans n'importe quel récipient; pour cela, des dispositifs spéciaux sont utilisés - jauges de niveau et alarmes. Les appareils de mesure sont divisés en plusieurs variétés, ils sont achetés dans les magasins, mais pour un usage domestique, le moyen le plus simple consiste à fabriquer un capteur de niveau d'eau de vos propres mains.

Types de capteurs

Les capteurs diffèrent dans la façon dont ils mesurent le niveau de liquide et sont divisés en deux types : les alarmes et les jauges de niveau. Les dispositifs de signalisation suivent la consigne de remplissage du récipient et lorsque le volume de liquide requis est atteint, celui-ci cesse de couler (par exemple, un flotteur dans une cuvette de WC).

Des jauges de niveau surveillent en permanence le degré de remplissage du réservoir (par exemple, un capteur sur un drainage minier).

Selon le principe de fonctionnement, les capteurs de niveau d'eau dans le réservoir sont divisés en telles variétés:

Ce sont les capteurs de niveau les plus courants. En plus d'eux, il existe des dispositifs capacitifs, hydrostatiques, radio-isotopes et autres qui sont utilisés dans diverses industries.

Règles de sélection

Lors de l'achat d'un capteur de niveau de liquide dans un réservoir, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, s'ils sont respectés, l'appareil fonctionnera correctement et sans défaillance. Tout d'abord, vous devez déterminer type de fluide et sa densité, le niveau de danger pour l'homme. Le matériau de fabrication du conteneur, son volume sont importants - le principe de fonctionnement du capteur sélectionné dépend de ces paramètres.

Le prochain point auquel prêter attention est but de l'appareil, il sera utilisé pour contrôler le niveau de liquide minimum et maximum ou pour surveiller en continu le remplissage du réservoir.

Lors du choix des capteurs industriels, le nombre de critères peut être étendu ; pour les alarmes domestiques et les jauges de niveau, il suffit de prendre en compte le volume du réservoir et le type d'appareil. À la maison, des appareils fabriqués à la main sont utilisés - ils ne fonctionnent pas moins bien que les modèles d'usine.

fabrication de bricolage

Le moyen le plus simple est de fabriquer votre propre capteur de niveau d'eau à flotteur dans le réservoir, ou un indicateur de remplissage.

Le principe de fonctionnement d'un tel appareil consiste dans le fait que le flotteur flotte dans le liquide, au remplissage maximum du récipient, il ferme les contacts et signale un niveau d'eau suffisant.

Séquence de fabrication :

Le schéma de fabrication du capteur donné est le plus simple ; il est utilisé pour les petits conteneurs.

L'inconvénient d'un tel dispositif est qu'il ne permet pas l'arrêt automatique de la pompe. Pour arrêter l'alimentation en eau du réservoir, des alarmes sont déclenchées à l'aide d'aimants et de commutateurs à lames.

Pour automatiser de nombreux processus de production, il est nécessaire de contrôler le niveau d'eau dans le réservoir, la mesure est effectuée à l'aide d'un capteur spécial qui émet un signal lorsque le milieu de traitement atteint un certain niveau. Il est impossible de se passer de jauges de niveau dans la vie de tous les jours, un exemple frappant en est les vannes d'arrêt de la cuvette des toilettes ou l'équipement automatique pour éteindre la pompe du puits. Examinons les différents types de capteurs de niveau, leur conception et leur fonctionnement. Ces informations seront utiles lors du choix d'un appareil pour une tâche spécifique ou lors de la fabrication d'un capteur de vos propres mains.

Conception et principe de fonctionnement

La conception de ce type d'appareils de mesure est déterminée par les paramètres suivants :

• Par fonctionnalité, selon cet appareil, il est d'usage de diviser en alarmes et jauges de niveau. Les premiers suivent un point de remplissage précis du réservoir (minimum ou maximum), les seconds surveillent en permanence le niveau.
• Le principe de fonctionnement, il peut être basé sur : l'hydrostatique, la conductivité électrique, le magnétisme, l'optique, l'acoustique, etc. En fait, c'est le paramètre principal qui détermine le champ d'application.
• Méthode de mesure (contact ou sans contact).

De plus, les caractéristiques de conception déterminent la nature de l'environnement du processus. C'est une chose de mesurer la hauteur d'eau potable dans un réservoir, et une autre de vérifier le remplissage des réservoirs d'eaux usées industrielles. Dans ce dernier cas, une protection adéquate est requise.

Types de capteurs de niveau

Selon le principe de fonctionnement, les dispositifs de signalisation sont généralement divisés en types suivants:

• type de flotteur ;
• utilisant des ondes ultrasonores;
• appareils avec un principe de détection de niveau capacitif;
• électrode;
• type de radar ;
• fonctionnant sur un principe hydrostatique.

Étant donné que ces types sont les plus courants, examinons chacun d'eux séparément.

Flotter

C'est le moyen le plus simple, mais néanmoins efficace et fiable de mesurer un liquide dans un réservoir ou un autre récipient. Un exemple de mise en œuvre peut être trouvé dans la figure 2.

Riz. 2. Interrupteur à flotteur pour le contrôle de la pompe

La structure se compose d'un flotteur avec un aimant et de deux interrupteurs à lames installés aux points de contrôle. Décrivons brièvement le principe de fonctionnement :

• Le réservoir est vidé à un minimum critique (A sur la Fig. 2), tandis que le flotteur descend au niveau où se trouve l'interrupteur à lames 2, il active un relais qui alimente la pompe pompant l'eau du puits.
• L'eau atteint le repère maximum, le flotteur monte jusqu'à l'emplacement du commutateur à lames 1, il fonctionne et le relais s'éteint, respectivement, le moteur de la pompe cesse de fonctionner.

Il est assez simple de fabriquer vous-même un tel interrupteur à lames, et son réglage se résume au réglage des niveaux d'activation/désactivation.

Notez que si vous choisissez le bon matériau pour le flotteur, le capteur de niveau d'eau fonctionnera même s'il y a une couche de mousse dans le réservoir.

Ultrasonique

Ce type de compteur peut être utilisé à la fois pour les fluides liquides et secs, alors qu'il peut avoir une sortie analogique ou discrète. C'est-à-dire que le capteur peut limiter le remplissage lorsqu'il atteint un certain point ou le suivre en continu. Le dispositif comprend un émetteur d'ultrasons, un récepteur et un contrôleur de traitement de signal. Le principe de fonctionnement du dispositif de signalisation est illustré à la figure 3.

Riz. 3. Le principe de fonctionnement du capteur de niveau à ultrasons

Le système fonctionne comme suit :

• une impulsion ultrasonore est émise ;
• le signal réfléchi est reçu ;
• la durée de la décroissance du signal est analysée. Si le réservoir est plein, il sera court (A fig. 3), et à mesure qu'il se vide, il commencera à augmenter (B fig. 3).

Le dispositif de signalisation à ultrasons est sans contact et sans fil, il peut donc être utilisé même dans des environnements agressifs et explosifs. Après la configuration initiale, un tel capteur ne nécessite aucune maintenance spécialisée et l'absence de pièces mobiles prolonge considérablement la durée de vie.

Électrode

Les alarmes à électrodes (conductométriques) vous permettent de surveiller un ou plusieurs niveaux d'un milieu électriquement conducteur (c'est-à-dire qu'elles ne conviennent pas pour mesurer le remplissage d'un réservoir avec de l'eau distillée). Un exemple d'utilisation de l'appareil est illustré à la figure 4.

Figure 4. Mesure du niveau de liquide avec des capteurs conductométriques

Dans l'exemple donné, un dispositif de signalisation à trois niveaux est utilisé, dans lequel deux électrodes contrôlent le remplissage du conteneur, et la troisième est une urgence, pour activer le mode de pompage intensif.

capacitif

À l'aide de ces dispositifs de signalisation, il est possible de déterminer le remplissage maximal du conteneur, et les liquides et les solides en vrac de composition mixte peuvent servir de milieu de traitement (voir Fig. 5).

Riz. 5. Capteur de niveau capacitif

Le principe de fonctionnement du dispositif de signalisation est le même que celui d'un condensateur : la capacité est mesurée entre les plaques de l'élément sensible. Lorsqu'il atteint le seuil, un signal est envoyé au contrôleur. Dans certains cas, la version « contact sec » est utilisée, c'est-à-dire que la jauge de niveau fonctionne à travers la paroi du réservoir de manière isolée du fluide de traitement.

Ces appareils peuvent fonctionner dans une large plage de températures, ils ne sont pas affectés par les champs électromagnétiques et ils peuvent être déclenchés sur une longue distance. Ces caractéristiques élargissent considérablement le champ d'application jusqu'à des conditions de fonctionnement sévères.

Radar

Ce type de dispositifs de signalisation peut vraiment être qualifié d'universel, car il peut fonctionner avec n'importe quel environnement de processus, y compris agressif et explosif, et la pression et la température n'affecteront pas les lectures. Un exemple de fonctionnement de l'appareil est illustré dans la figure ci-dessous.

L'appareil émet des ondes radio dans une plage étroite (plusieurs gigahertz), le récepteur capte le signal réfléchi et détermine la capacité de remplissage du réservoir par son temps de retard. Le capteur de mesure n'est pas affecté par la pression, la température ou la nature du fluide de procédé. La poussière n'affecte pas non plus les lectures, ce qui ne peut pas être dit à propos des alarmes laser. Il faut également noter la grande précision des appareils de ce type, leur erreur ne dépasse pas un millimètre.

Hydrostatique

Ces alarmes peuvent mesurer à la fois la limite et le remplissage actuel des réservoirs. Leur principe de fonctionnement est illustré à la figure 7.

Figure 7. Mesure du remplissage avec un capteur gyrostatique

L'appareil est construit sur le principe de la mesure du niveau de pression produit par une colonne de liquide. Une précision acceptable et un faible coût ont rendu ce type très populaire.

Dans le cadre de l'article, nous ne pouvons pas inspecter tous les types d'alarmes, par exemple celles à drapeau rotatif, pour déterminer des substances granulaires (il y a un signal lorsqu'une pale de ventilateur se coince dans un milieu granulaire, après avoir préalablement arraché une fosse) . Cela n'a pas non plus de sens d'évoquer le principe de fonctionnement des radio-isotopomètres, d'autant plus de les préconiser pour le contrôle du niveau d'eau potable.

Comment choisir?

Le choix d'un capteur de niveau d'eau dans un réservoir dépend de nombreux facteurs, les principaux sont :

• Composition liquide. Selon la teneur en impuretés de l'eau, la densité et la conductivité électrique de la solution peuvent changer, ce qui est susceptible d'affecter les lectures.
• Le volume du réservoir et le matériau dont il est fait.
• Le but fonctionnel du récipient pour l'accumulation de liquide.
• La nécessité de contrôler le niveau minimum et maximum, ou la surveillance de l'état actuel est requise.
• L'admissibilité de l'intégration dans le système de contrôle automatisé.
• Capacités de commutation de l'appareil.

Cette liste n'est pas exhaustive pour la sélection d'instruments de mesure de ce type. Naturellement, pour un usage domestique, les critères de sélection peuvent être considérablement réduits en les limitant au volume du réservoir, au type d'opération et au schéma de commande. Une réduction significative des besoins permet de fabriquer de manière autonome un tel dispositif.

Nous fabriquons un capteur de niveau d'eau dans le réservoir de nos propres mains

Disons qu'il y a une tâche pour automatiser le fonctionnement d'une pompe submersible pour l'alimentation en eau d'un chalet d'été. En règle générale, l'eau pénètre dans le réservoir de stockage, nous devons donc nous assurer que la pompe s'éteint automatiquement lorsqu'elle est pleine. Il n'est pas du tout nécessaire à cet effet d'acheter un dispositif de signalisation de niveau laser ou radar, en fait, vous n'avez pas besoin d'en acheter. Une tâche simple nécessite une solution simple, elle est illustrée à la figure 8.

Pour résoudre le problème, vous aurez besoin d'un démarreur magnétique avec une bobine de 220 volts et deux interrupteurs à lames : un niveau minimum - pour la fermeture, un maximum - pour l'ouverture. Le schéma de connexion de la pompe est simple et, surtout, sûr. Le principe de fonctionnement a été décrit plus haut, mais répétons-le :

• Au fur et à mesure que l'eau monte, le flotteur avec l'aimant monte progressivement jusqu'à ce qu'il atteigne le commutateur à lames maximal.
• Le champ magnétique ouvre l'interrupteur reed, désactivant la bobine de démarrage, ce qui entraîne une mise hors tension du moteur.
• Au fur et à mesure que l'eau s'écoule, le flotteur descend jusqu'à ce qu'il atteigne le repère minimum en face du commutateur à lames inférieur, ses contacts se ferment et une tension est appliquée à la bobine de démarrage, qui alimente la pompe en tension. Un tel capteur de niveau d'eau dans un réservoir peut fonctionner pendant des décennies, contrairement à un système de contrôle électronique.