Современная электроника №4/2022

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2022 Надёжный сигнализатор – датчик уровня жидкости Рис. 1. Схема подключения сигнализатора-датчика уровня В статье описывается датчик – сигнализатор уровня жидкости. Предлагается схема подобного надёжного сигнализатора с подробным описанием принципа его работы. Рассматривается также и теория его применения. Евгений Уфимцев (evge007@yandex.ru ) Сигнализатор – датчик уровня пред- назначен для контроля уровня жидко- сти (воды) или других токопроводя- щих жидких сред (щелочей и кислот) в различных ёмкостях. В настоящее время в литературе и Интернете пред- ставлено множество различных схем и технических решений для реализа- ции устройств, которые предназначены для контроля уровня жидкости (воды) с использованием электропроводя- щих металлических электродов и элек- тронного узла контроля уровня воды посредством определения проводимо- сти тока контролируемой водой. Нуж- но отметить, что в качестве электродов, взаимодействиющих с водной средой, целесообразно применять материал стойкий к воздействию коррозии в кон- тролируемой среде, например, отлич- но подойдёт нержавеющая сталь. Глав- ное, что водная среда является основой устройства сигнализатора – датчика уровня воды. Посредством определения проводимости водной среды достигает- ся работоспособность сигнализатора. Необходимо понимать, что водная среда далеко не одинакова. В зависи- мости от региона водная среда может содержать различные соли с различ- ной величиной рН. В зависимости от концентрации солей и величины рН воды проводимость водной среды изме- няется в широком диапазоне. Кроме того, водная среда при низкой прово- димости и применении для контроля постоянного тока обладает эффектом поляризации контактной площади про- водниковых электродов, что обуслов- лено потерей проводимости или отка- зом работы измерителя датчика уровня воды. Однако предлагаемые схемные решения организованы на постоян- ном токе. При длительном нахождении электродов в водном растворе при про- текании постоянного тока на поверх- ности проводящих электродов форми- руется водная поляризация до уровня потенциала на токопроводящих элек- тродах, компенсирующая напряжение на электродах и приводящая к ошибоч- ному результату контроля. В результате нахождения электродов в водной сре- де при протекании постоянного тока через достаточно короткое время пре- кращается протекание тока, т.е. форми- руется неверный результат контроля. Устранение поляризации электродов в водной среде достигается напряжени- ем обратной полярности или примене- нием для питания электродов напряже- ния переменного тока. Данная статья посвящена теме – повышение надёж- ности сигнализаторов – датчиков уров- ня воды с применением маломощного источника переменного тока. В данной статье предлагается схе- ма надежного сигнализатора - датчика уровня воды, принципработыкоторого основанна определениипроводимости контролируемойжидкости (воды), реали- зованногонапеременномтокебезприме- ненияметрологическогооборудования. Схема подключения сигнализатора – датчика уровня приведена на рис. 1. Работа узла контроля датчика уровня осуществляется следующим образом: на измерительные электроды, поме- щённые в жидкость с требуемой гео- метрией установки по уровню, пода- ётся переменное напряжение по двум цепям: VD1, R1 (одна полуволна, исклю- чающая поляризацию водой контакт- ной площади электродов в воде, и VD2, R2, R3 (вторая полуволна для измере- ния). Контроль проводимости воды осуществляется по этой измерительной полуволне пониженного переменного напряжения, имеющей для безопасно- сти необходимую изоляцию – развязку от сети 220 В. Рабочая точка входного усилителя на VT1 в узле контроля дат- чика уровня выставляется посредством R2 в зависимости от величины питаю- щего переменного напряжения и про- водимости контролируемой жидкости. Диод VD3 защищает VT1 от обратного напряжения. Измерительная полувол- на тока проводимости воды усиленная VT1, через VD5 заряжает конденсатор С2 и открывает транзистор VT2, под- свечивая контрольный светодиод D1, и формирует на выводе 5 сигнал низ- кого уровня. Питание светодиода осу- ществляется полуволновым выпрями- телем на VD4 и C1. Обычно для промышленных устройств данный сигнализатор состо- ит из нескольких аналогичных датчи- ков – сигнализаторов, позволяющих контролировать диапазон, в котором находится уровень жидкости, и опреде- лять его нахождение: средний уровень, максимальный уровень, минимальный уровень, аварийный максимальный SA1 1 1 12 11 2 3 10 3 2 II I III Тр1 1 3 2 4 5 Выход Вода Узел контроля датчика уровня 4...15 В 4...15 В 220 В 50 Гц