Sowohl in der Produktion als auch im Alltag kommen verschiedenste Flüssigkeitsreservoirs zum Einsatz. Um ihren Füllstand zu kontrollieren, werden Sensoren unterschiedlicher Art verwendet, von denen die einfachsten und gebräuchlichsten Schwimmer-Füllstandssensoren sind. Wie sind sie angeordnet, welche Sorten gibt es und wo kann man sie einsetzen? Was ist ihr Vorteil gegenüber anderen Sensortypen?
Inhalt
- Aufbau und Funktionsprinzip
- Mechanische Vielfalt
- Elektrischer Typ
- Merkmale des magnetischen Designs
- Vor- und Nachteile im Überblick
Aufbau und Funktionsprinzip
Konstruktiv besteht der Schwimmer-Niveausensor aus drei Elementen:
- schweben;
- Informationsübertragungssysteme;
- Arbeitskörper oder Anzeiger.
Der Schwimmer ist ein mit Luft gefüllter, abgedichteter Kunststoffbehälter. Seine Dichte ist viel geringer als die von Wasser oder anderen Flüssigkeiten. Daher bleibt es immer an der Oberfläche des flüssigen Mediums und ist das primäre Element, das dessen Füllstand bestimmt.
Als Informationsübertragungssysteme können sowohl mechanische als auch elektrische oder magnetische Systeme fungieren. Es übermittelt Daten zum Füllgrad des Behälters an die Steuereinheit oder steuert das mechanische Füllsystem.
Die meisten Schwimmer-Füllstandssensoren übertragen Informationen auf die eine oder andere Weise an einen Anzeiger oder an eine Steuereinheit. Die ersten und einfachsten Sensoren öffneten oder schlossen durch ein mechanisches System von Stangen und Hebeln direkt den Flüssigkeitsfluss in den Behälter.
Mechanische Vielfalt
Historisch gesehen erschien diese Sorte die allererste. Sein Design ist so einfach wie möglich:
- der Schwimmer befindet sich auf der Flüssigkeitsoberfläche;
- mechanische Verbindung des Schwimmers mit einem Ventil oder einer Anzeige;
- Indikator oder Capan.
Bei Änderung des Flüssigkeitsspiegels hebt oder senkt sich der Schwimmer, die mechanische Verbindung bewegt sich Anzeigezeiger außerhalb des Tanks oder wirkt auf das Ventil zum Öffnen oder Schließen des Einlasses Flüssigkeiten. Im Alltag findet sich ein solcher Sensor in einem gewöhnlichen Toilettenspülkasten. Beim Drücken der Ablasstaste sinkt der Füllstand im Tank, der Schwimmer sinkt und der Hebel öffnet das Nadelventil. Wasser dringt in den Tank ein, bis der Schwimmer steigt und schließt das Nadelventil nicht mit dem Hebel. Ähnliche Geräte können in anderen Tanks verwendet werden, bei denen der Druck beim Zuführen von Flüssigkeit relativ gering ist.
Elektrischer Typ
Dieser Typ ist der genaueste und wird in Fällen verwendet, in denen es erforderlich ist, den Flüssigkeitsstand mit höchster Genauigkeit zu messen. Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Der Schwimmer bewegt sich in einer speziellen Welle auf oder ab, wenn der Flüssigkeitsstand steigt oder sinkt, Bewegung der Schwimmer bewirkt eine Positionsänderung eines speziellen leitfähigen Schiebers entlang der Wicklungen des Rheostaten, der Indikator zeigt den "bearbeiteten" Widerstand in Rheostat.
Dieser Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile, die den Anwendungsbereich bestimmen. Am häufigsten findet sich der elektrische Typ in Schwimmersystemen zur Messung des Kraftstoffstands in Autotanks. Die Widerstandsänderung im Rheostat wird an die Messuhr im Armaturenbrett übertragen.
Merkmale des magnetischen Designs
Eine Besonderheit von magnetischen Schwimmersensoren ist das Vorhandensein von Reedkontakten und einem im Schwimmer eingebauten Permanentmagneten. Bei seiner Bewegung schließt oder öffnet das Magnetfeld Kontakte in einem geschlossenen Gehäuse, die ein Signal an den Anzeiger oder an das Steuergerät weitergeben.
Es gibt verschiedene Modifikationen dieser Art von Sensoren, die für unterschiedliche Umgebungen und Messgenauigkeiten ausgelegt sind (Platzierungsschritt des Reedschalters). Am häufigsten werden Schwimmer-Reedschalter in Industrietanks verwendet, wo Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Messsystems erforderlich sind.
Vor- und Nachteile im Überblick
Die Vorteile der mechanischen Unterart des Schwimmersensors sind die Einfachheit des Aufbaus und die Nichtflüchtigkeit im Betrieb. Die Übertragung von Informationen an den Anzeiger oder die Aktion am Öffnungs- und Schließventil erfolgt aufgrund der Kraft von Archimedes, die auf den Schwimmer einwirkt, wenn der Wasserstand im Tank steigt oder sinkt. Die Nachteile sind: geringe Ablesegenauigkeit und relativ kurze Lebensdauer durch den Einfluss des Mediums auf den mechanischen Teil.
Der elektrische Typ zeichnet sich durch eine höhere Ablesegenauigkeit aus, aber seine Lebensdauer hat auch eine Einschränkung: Wenn sich der Schleifer entlang der Wicklungen des Widerstands bewegt, wird der Kontakt abgenutzt. Nach einer gewissen Zeit wird die Druckdichte des Kontaktpaares unzureichend und die Messwerte des Messelementes werden falsch.
Der Hauptvorteil von magnetischen Schwimmersensoren ist ihre Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Sie werden verwendet, um den Füllstand korrosiver Flüssigkeiten zu messen. Es gibt nur einen Nachteil - diskrete Messwerte: Der Sensor wird nach einer bestimmten Zeit des Erhöhens oder Senkens des Wasserstands ausgelöst.
