Jaka jest różnica pomiędzy czujnikiem poziomu termicznym a optycznym?

Jeśli chodzi o pomiar i kontrolę poziomu w różnych zastosowaniach przemysłowych, przełączniki poziomu odgrywają kluczową rolę. Wśród różnych typów przełączników poziomu dostępnych na rynku popularne są termiczne i optyczne przełączniki poziomu. Jako dostawca przełączników poziomu często otrzymuję pytania o różnice między tymi dwoma typami przełączników. W tym wpisie na blogu zagłębię się w szczegóły termicznych i optycznych sygnalizatorów poziomu, podkreślając ich zasadę działania, zalety i wady oraz typowe zastosowania.

Zasady pracy

Przełącznik poziomu termicznego

Termiczny przełącznik poziomu działa w oparciu o zasadę wymiany ciepła. Składa się z elementu grzejnego i czujnika temperatury. Gdy przełącznik znajduje się w powietrzu, element grzejny podgrzewa otaczające powietrze, a czujnik temperatury wykrywa ten wzrost temperatury. Jednakże, gdy przełącznik wejdzie w kontakt z cieczą, ciecz odprowadza ciepło z elementu grzejnego skuteczniej niż powietrze. Powoduje to spadek temperatury wykrywanej przez czujnik. Przełącznik następnie wykorzystuje tę zmianę temperatury do określenia obecności lub braku cieczy.

Podstawowa konstrukcja termicznego przełącznika poziomu jest stosunkowo prosta. Element grzejny i czujnik temperatury są zwykle umieszczone w sondzie, którą wkłada się do zbiornika lub naczynia, w którym należy monitorować poziom. Przełącznik można ustawić tak, aby uruchamiał alarm lub sygnał kontrolny, gdy zmiana temperatury wskazuje, że poziom cieczy osiągnął określony poziom.

Optyczny przełącznik poziomu

Natomiast optyczny sygnalizator poziomu działa na zasadzie odbicia światła. Zwykle składa się z diody podczerwieni i fotodetektora. Gdy przełącznik znajduje się w powietrzu, światło diody LED odbija się z powrotem do fotodetektora pod pewnym kątem. Jednakże, gdy przełącznik zostanie zanurzony w cieczy, współczynnik załamania światła cieczy zmienia kąt odbicia światła. W rezultacie mniej światła odbija się z powrotem do fotodetektora. Przełącznik wykrywa tę zmianę w ilości odbitego światła i na jej podstawie określa obecność lub brak cieczy.

Optyczne przełączniki poziomu można projektować w różnych konfiguracjach, np. typu barierowego i odblaskowego. W optycznym sygnalizatorze poziomu typu bariera dioda LED i fotodetektor są umieszczone po przeciwnych stronach zbiornika lub naczynia. Światło z diody LED przechodzi przez ciecz, a fotodetektor mierzy natężenie światła. W odblaskowym optycznym sygnalizatorze poziomu dioda LED i fotodetektor są umieszczone po tej samej stronie, a światło odbija się od powierzchni cieczy.

Zalety i wady

Przełącznik poziomu termicznego

Zalety

• Proste i niezawodne: Termiczne przełączniki poziomu mają stosunkowo prostą konstrukcję, co czyni je niezawodnymi i łatwymi w montażu. Nie posiadają ruchomych części, co zmniejsza ryzyko awarii mechanicznej.
• Szeroki zakres zastosowań: Można je stosować w różnych cieczach, w tym w wodzie, oleju i chemikaliach. Nadają się również do zastosowań, w których ciecz ma dużą lepkość lub zawiera ciała stałe.
• Niewrażliwy na pianę i parę: Termiczne przełączniki poziomu nie są podatne na działanie piany ani pary, co czyni je idealnymi do zastosowań, w których występują takie warunki.

Wady

• Powolny czas reakcji: Czas reakcji termicznych przełączników poziomu może być stosunkowo powolny, zwłaszcza gdy ciecz ma niską przewodność cieplną. Może to stanowić ograniczenie w zastosowaniach, w których wymagana jest szybka reakcja.
• Ograniczony zakres temperatur: Termiczne przełączniki poziomu są wrażliwe na zmiany temperatury, a na ich działanie mogą wpływać ekstremalne temperatury. Są one zazwyczaj zaprojektowane do pracy w określonym zakresie temperatur.

Optyczny przełącznik poziomu

Zalety

• Szybki czas reakcji: Optyczne sygnalizatory poziomu charakteryzują się krótkim czasem reakcji, co czyni je odpowiednimi do zastosowań, w których wymagane jest szybkie wykrywanie poziomu cieczy.
• Wysoka czułość: Są bardzo wrażliwe na zmiany poziomu cieczy i mogą wykryć nawet niewielkie ilości cieczy.
• Pomiar bezkontaktowy: Optyczne przełączniki poziomu umożliwiają pomiar bezdotykowy, co jest przydatne w zastosowaniach, w których ciecz jest żrąca lub niebezpieczna.

Wady

• Wrażliwy na zanieczyszczenia: Na optyczne przełączniki poziomu mogą wpływać zanieczyszczenia na powierzchni czujnika, takie jak brud, kurz lub olej. Może to zmniejszyć ich czułość i dokładność.
• Ograniczone do przezroczystych płynów: Są zazwyczaj przeznaczone do użytku z przezroczystymi cieczami, ponieważ nieprzezroczyste lub silnie zabarwione ciecze mogą pochłaniać lub rozpraszać światło, utrudniając przełącznikowi wykrycie poziomu cieczy.

Typowe zastosowania

Przełącznik poziomu termicznego

• Kontrola poziomu kotła: Termiczne przełączniki poziomu są powszechnie stosowane w kotłach do monitorowania poziomu wody. Można je zastosować, aby zapobiec pracy kotła na sucho lub przepełnieniu.Przełącznik poziomu kotła
• Monitorowanie poziomu w zbiorniku: Są również używane w zbiornikach do monitorowania poziomu cieczy, takich jak woda, olej i chemikalia. Można ich użyć do uruchomienia alarmu, gdy poziom cieczy osiągnie określony poziom.
• Sterowanie pompą: Termiczne przełączniki poziomu mogą być stosowane do sterowania pracą pomp. Można je ustawić tak, aby włączały lub wyłączały pompę, gdy poziom cieczy w zbiorniku osiągnie określony poziom.

Optyczny przełącznik poziomu

• Przemysł spożywczy i napojów: Optyczne przełączniki poziomu są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym i napojów do monitorowania poziomu płynów, takich jak mleko, sok i piwo. Nadają się do zastosowań, w których ważna jest higiena, ponieważ umożliwiają pomiar bezdotykowy.
• Przemysł farmaceutyczny: Stosowane są również w przemyśle farmaceutycznym do monitorowania poziomu cieczy w zbiornikach i naczyniach. Można je stosować w celu zapewnienia dokładnego dozowania cieczy i zapobiegania przepełnieniu.
• Przemysł półprzewodników: Optyczne przełączniki poziomu są stosowane w przemyśle półprzewodników do monitorowania poziomu chemikaliów i rozpuszczalników. Można je stosować w celu zapewnienia prawidłowej pracy sprzętu oraz zapobiegania uszkodzeniom płytek półprzewodnikowych.

Wniosek

Podsumowując, termiczne i optyczne przełączniki poziomu to dwa różne typy przełączników poziomu z własnymi unikalnymi zasadami działania, zaletami i wadami. Wybór pomiędzy nimi zależy od specyficznych wymagań aplikacji, takich jak rodzaj cieczy, czas reakcji, czułość i warunki środowiskowe. Jako dostawca przełączników poziomu mogę zapewnić Ci wiedzę i wskazówki, które pomogą Ci wybrać odpowiedni przełącznik poziomu dla Twojej aplikacji.

Jeśli są Państwo zainteresowani zakupem przełączników poziomu lub mają Państwo jakiekolwiek pytania dotyczące naszych produktów, prosimy o kontakt w celu szczegółowej dyskusji. Naszym celem jest dostarczanie wysokiej jakości przełączników poziomu i doskonałej obsługi klienta.

Referencje

• „Podręcznik pomiaru poziomu” firmy Endress+Hauser
• „Podręcznik automatyki przemysłowej” firmy Rockwell Automation