חיישני רמה מוליכים - עיצוב ועיקרון הפעולה

משימה סטנדרטית, נפוצה מאוד בתעשייה, בפרט בתעשיית המזון, היא לאותת כאשר הושגה רמה מסוימת של נוזל במיכל. ישנן שיטות רבות לפתרון בעיה זו, אך הדרך הפשוטה והזולה ביותר היא להשתמש בחיישני רמה מולטומטריים.

חיישנים כאלה יכולים לעבוד בהצלחה עם נוזלים מוליכים חשמלית עם מוליכות של 0.2 S/m או יותר. נוזלים כאלה כוללים מים לשתייה ותעשייתיים, תמיסות חלשות של בסיסים, חומצות, מי שפכים ונוזלי מזון (למשל שמרים או בירה).

עיקרון הפעולה של חיישנים מולטימטריים מבוסס על העובדה שכאשר הנוזל במיכל מגיע לרמה מסוימת, נוזל העבודה סוגר את אלקטרודת החיישן לגוף מיכל המתכת או לאלקטרודה הנוספת של החיישן עצמו, מה שגורם ל- זרם חשמלי במעגל החיישן. כתוצאה מכך, סגירת מעגל החיישן גורמת להפעלת הממסר, אשר בתורו שולט במעגל המתאים.

על פי תנאי הטמפרטורה והלחץ, חיישני הרמה המולינקים מסוגלים בעצם לעבוד בטמפרטורות של עד +350 מעלות צלזיוס ובלחצים של עד 6.3 MPa, שנקבעים על ידי החומר של מבודד האלקטרודה, והיצרן מציין ערכים ספציפיים בתיעוד הנלווה.

מכשולים לפעילותו התקינה של החיישן המוליך יכולים להיות: הקצף חזק של הנוזל, אידוי חזק של המדיום העובד, היווצרות משקעים מבודדים על האלמנט הרגיש של החיישן ומשקעים מוליכים על המבודד שלו. היצרן מנסה למנוע את כל המכשולים הללו על ידי בחירת חומר מתאים יותר לחיישן.

הבה נסתכל על הפיזיקה של זרימת העבודה של חיישן מולכומטרי, כלומר, ניגע מעט במהות המוליך. ההתנגדות החשמלית של הפתרון, בהתאמה - שלה מוליכות חשמלית, לאפיין את יכולתו של פתרון נתון להוליך זרם חשמלי במידה מסוימת.

פרמטרים אלו קשורים מאוד לתכונות הפיזיקליות-כימיות של המומס והממס: ריכוז היונים המומסים וניידותם, מטען היונים הללו, טמפרטורת התמיסה, הלחץ וגורמים רבים נוספים.

מוליכות חשמלית נמדדת בסימנס לסנטימטר (S/cm). המאפיין של מים טהורים וטהורים הוא ההתנגדות המתבטאת באוהם לסנטימטר (אוהם * ס"מ).

על פי הטרמינולוגיה של מוליכות, תא מוליך הוא מרכיב רגיש של חיישן, הוא מאופיין בקבוע תא.

בצורה הקלאסית, התא המוליך מורכב משתי אלקטרודות מקבילות בשטח של כמה סנטימטרים רבועים, הטבולות בתמיסה, והמרחק ביניהן הוא בדרך כלל כמה סנטימטרים.

עבור כל חיישן מותקן כזה, ניתן להזין את קבוע התא (ים) ולבטא אותו ב-1/ס"מ. כיום, ליותר ויותר חיישנים מוליכים יש אלקטרודות נירוסטה, בעוד שהקבועים שונים.

חיישני רמת מוליכות יכולים לנטר רמה אחת או יותר של נוזל מוליך. והעיקרון תמיד זהה - המוליכות החשמלית של הנוזל שונה מהמוליכות החשמלית של האוויר, שהאלקטרודות מתקנות.חיישנים יכולים להיות אלקטרודה בודדת או מרובת אלקטרודה, מה שמאפשר לך לעקוב אחר רמות נוזל מרובות.

בצורתו הפשוטה ביותר, חיישן מפלס מולטומטרי עשוי מאלקטרודות נירוסטה, שאחת מהן משמשת כמשותף במעגל הבקרה ומותקן במיכל כך שהחלק העובד שלו נמצא במגע מתמיד עם הנוזל, בפרט, הגוף המוליך של המיכל עם הנוזל יכול להפוך לאלקטרודה משותפת ... אלקטרודות אחרות יהיו אות וממוקמות ברמות מסוימות לניטור.

בתהליך מילוי המיכל בנוזל, אלקטרודות האות נמצאות ברציפות במגע עם נוזל זה, והמעגלים נסגרים בזה אחר זה. בהתאם לכך, יציאות האותות של המכשיר מופעלות.

חיישני אלקטרודה בודדים מתאימים לשימוש במיכלי מתכת סגורים או פתוחים. תותבי חיישן יכולים להיות PTFE, קרמיקה או פלסטיק. המוטות עשויים מפלדת אל חלד.בייצור חיישנים מוקדשת תשומת לב מיוחדת למבנה שלהם, אשר חייב למנוע אזעקות שווא עקב הצטברות נוזלים.

חיישני מפלס מוליכים עם חמש אלקטרודות, ארבע אלקטרודות ושלוש אלקטרודות משמשים לניטור, כפי שצוין לעיל, מספר מפלסי נוזל במיכל, גם אם דפנות המיכל אינם מוליכים, כלומר עשויים מחומר מבודד כגון כמו פלסטיק.