Konduktometrikus szintérzékelők - kialakítás és működési elv
Az iparban, különösen az élelmiszeriparban nagyon elterjedt szokásos feladat, hogy jelezze, ha egy tartályban elért egy bizonyos folyadékszintet. Számos módszer létezik a probléma megoldására, de a legegyszerűbb és legolcsóbb módja a konduktometrikus szintérzékelők használata.
Az ilyen érzékelők sikeresen működhetnek elektromosan vezető folyadékokkal, amelyek vezetőképessége legalább 0,2 S / m. Ilyen folyadékok az ivóvíz és az ipari víz, a bázisok gyenge oldatai, savak, a szennyvíz és az élelmiszer-folyadékok (például élesztő vagy sör).
A konduktometrikus érzékelők működési elve azon a tényen alapul, hogy amikor a tartályban lévő folyadék elér egy bizonyos szintet, a munkafolyadék az érzékelő elektródáját a fémtartály testéhez vagy magának az érzékelő kiegészítő elektródájához zárja, ami elektromos áram az érzékelő áramkörében. Ennek eredményeként az érzékelő áramkörének lezárása a relé aktiválását idézi elő, amely viszont a megfelelő áramkört vezérli.
A hőmérséklet- és nyomásviszonyoknak megfelelően a konduktometrikus szintérzékelők alapvetően + 350 ° C-ig és 6,3 MPa-ig terjedő nyomáson képesek működni, amelyet az elektróda szigetelő anyaga határoz meg, és a gyártó megadja a konkrét értékeket. a kísérő dokumentációban.
A konduktometrikus érzékelő normál működésének akadályai lehetnek: a folyadék erős habzása, a munkaközeg erős elpárolgása, az érzékelő érzékeny elemén szigetelő lerakódások és a szigetelőjén vezetőképes lerakódások kialakulása. A gyártó mindezeket az akadályokat igyekszik megelőzni azzal, hogy megfelelőbb anyagot választ az érzékelőhöz.
Nézzük meg a konduktometrikus érzékelő munkafolyamatának fizikáját, vagyis kicsit érintjük a konduktometria lényegét. Az oldat elektromos ellenállása, illetve annak elektromos vezetőképesség, jellemzik egy adott megoldás azon képességét, hogy bizonyos mértékig elektromos áramot vezetnek.
Ezek a paraméterek szorosan összefüggenek az oldott anyag és az oldószer fizikai-kémiai tulajdonságaival: az oldott ionok koncentrációjával és mobilitásukkal, ezen ionok töltésével, az oldat hőmérsékletével, nyomásával és sok más tényezővel.
Az elektromos vezetőképességet Siemens per centiméterben (S/cm) mérik. Az ultratiszta és tiszta vizek jellemzője az ohm per centiméterben kifejezett ellenállás (ohm * cm).
A konduktometria terminológiája szerint a konduktometrikus cella az érzékelő érzékeny eleme, cellaállandó jellemzi.
A klasszikus formában a konduktometrikus cella két párhuzamos, több négyzetcentiméter területű elektródából áll, amelyeket oldatba merítenek, és a köztük lévő távolság általában néhány centiméter.
Minden ilyen telepített érzékelőnél megadható a cellaállandó(k), és 1/cm-ben fejezhető ki. Manapság egyre több konduktometrikus szenzor rendelkezik rozsdamentes acél elektródákkal, miközben az állandók eltérőek.
A vezetőképességi szint érzékelők egy vagy több meghatározott vezetőképes folyadék szintjét képesek figyelni. És az elv mindig ugyanaz – a folyadék elektromos vezetőképessége eltér a levegő elektromos vezetőképességétől, amelyet az elektródák rögzítenek.Az érzékelők lehetnek egyelektródák vagy többelektródák, ami lehetővé teszi több folyadékszint követését.
A legegyszerűbb formában a konduktometrikus szintérzékelő rozsdamentes acél elektródákból készül, amelyek közül az egyik a vezérlő áramkörben közös elemként szolgál, és úgy van beszerelve a tartályba, hogy annak munkarésze állandó érintkezésben legyen a folyadékkal, különösen a vezető test a tartályban a folyadék válhat a közös elektróda ... Más elektródák lesz jel, és bizonyos szinteken található, hogy ellenőrizni kell.
A tartály folyadékkal való feltöltése során a jelelektródák egymás után érintkeznek ezzel a folyadékkal, és az áramkörök egymás után záródnak. Ennek megfelelően a készülék jelkimenetei aktiválódnak.
Az egyelektródos érzékelők zárt vagy nyitott fémtartályokban való használatra alkalmasak. Az érzékelő perselyei lehetnek PTFE, kerámia vagy műanyag. A rudak rozsdamentes acélból készülnek.Az érzékelők gyártása során különös figyelmet fordítanak azok felépítésére, amelynek meg kell akadályoznia a folyadék felhalmozódása miatti téves riasztásokat.
Ötelektródos, négyelektródás és háromelektródos konduktometrikus szintérzékelőket használnak a tartályban lévő több folyadékszint monitorozására, még akkor is, ha a tartály falai nem vezetőképesek, azaz olyan szigetelő anyagból készültek, mint pl. mint műanyag.