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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Détecteurs de niveau de liquide. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Maison, ménage, passe-temps Les commutateurs de niveau sont les dispositifs d'automatisation les plus courants. Le principe de fonctionnement de ces appareils est très diversifié et est déterminé à la fois par les propriétés physiques du milieu et par les tâches assignées. Lors de la signalisation du niveau de solides en vrac, les radars à ultrasons, les compteurs de masse d'un conteneur contenant un produit, les systèmes basés sur la mesure de l'atténuation d'une onde ultrasonore se propageant le long de la paroi d'un conteneur depuis un émetteur situé au niveau du réglage d'alarme jusqu'à un récepteur situé horizontalement à une certaine distance sont utilisés. Il existe même des dispositifs radio-isotopiques qui brillent à travers la paroi du conteneur, sur le côté opposé duquel se trouve un compteur Geiger. Il existe de nombreux autres dispositifs permettant de signaler le niveau des liquides. Si le liquide n'est pas électriquement conducteur, en plus de ce qui précède, des capteurs capacitifs sont utilisés - lorsqu'une paire d'électrodes adjacentes, isolées avec un film fluoroplastique, s'écrase dans le réservoir au niveau d'alarme. Lorsque le liquide recouvre les électrodes, en raison de sa constante diélectrique, la capacité électrique augmente, dont la variation est mesurée par le circuit électrique du capteur. Les alarmes à flotteur et à vibration les plus couramment utilisées. Pour les capteurs à flotteur, dont les conceptions sont les plus diverses, lorsque le flotteur monte, un interrupteur à lames ou un élément sans contact est activé. L'alarme vibrante est basée sur un générateur basse fréquence LC v. Un résonateur mécanique en forme de diapason est situé dans le champ d'inductance. Lorsque le liquide touche les pétales du résonateur, l'atténuation des oscillations mécaniques augmente fortement et la génération est perturbée. Le circuit d'alarme émet un signal externe lorsque le niveau requis est atteint. La signalisation du niveau de liquides électriquement conducteurs, en plus des méthodes ci-dessus, est le plus souvent réalisée à l'aide d'électrodes de commande. Le principe de fonctionnement consiste à mesurer la résistance électrique entre l'électrode de référence et le fil commun. Pour éliminer l'effet de polarisation des électrodes, dans lequel l'électrode est recouverte d'un film de produits d'électrolyse mal conducteur du courant électrique, le contrôle est effectué exclusivement sur courant alternatif. Le plus souvent, cette méthode est utilisée pour mesurer le niveau d'eau. Généralement, la tension aux électrodes de référence est d'environ 6 V et le circuit électronique fonctionne lorsque la résistance dans le circuit de l'électrode de référence est inférieure à 3 kΩ. Le circuit d'alarme possède une entrée symétrique pour les deux alternances de la tension de commande. La tension attribuée à la résistance de mesure est redressée et introduite à l'entrée de l'élément de seuil, à la sortie duquel un relais ou un élément sans contact est connecté. Étant donné que dans la vie quotidienne, il est le plus souvent nécessaire de signaler le niveau d'eau et que les circuits utilisant des électrodes de commande sont les plus simples et les plus accessibles pour l'auto-répétition, seuls de tels systèmes seront pris en compte dans cette section. L'auteur a développé plusieurs dizaines de systèmes de ce type, principalement destinés à être utilisés dans les entreprises industrielles, mais de nombreuses conceptions sont parfaites pour signaler le niveau dans les réservoirs de stockage, les puits, les piscines, les fosses de drainage, etc. Dans cette section, par souci de simplicité, seuls les dispositifs de signalisation à deux canaux de complexité variable et sur une base d'éléments différente sont pris en compte, mais le nombre de canaux peut être quelconque. Par exemple, l'industrie produit des dispositifs de signalisation à trois canaux, et dans les ménages, des dispositifs à cinq canaux ou plus peuvent être nécessaires. Le circuit de tout dispositif de signalisation délivre nécessairement un courant alternatif à l'électrode de commande, qui est ensuite transmis à l'élément de seuil, qui présente une caractéristique d'hystérésis. A la sortie du dispositif à seuil, un relais électromagnétique ou des éléments sans contact sont connectés. En raison de la diversité de la base des éléments, il peut exister une grande variété de tels circuits, mais pour des raisons de simplicité, seuls les circuits de sortie relais seront considérés ci-dessous.
Le dispositif de signalisation le plus simple peut être construit sur des relais électromagnétiques (Fig. 1). Seuls des relais DC sont utilisés dans le circuit, car le relais AC n'a pratiquement pas d'hystérésis et le déclenchement du dispositif de signalisation au moment où l'électrode touche la surface de l'eau sera accompagné d'un rebond important. L'inconvénient du circuit est l'utilisation obligatoire de relais de faible puissance et de faible sensibilité.
Le circuit à transistors a de bien meilleures caractéristiques (Fig. 2). Pour éliminer le bruit du relais au moment où l'électrode touche la surface de l'eau, en raison de propriétés de seuil insuffisantes du circuit, des condensateurs électrolytiques sont installés dans le circuit de base du transistor. Un déclencheur de Schmitt peut être utilisé comme élément de seuil, comme cela se fait dans les appareils industriels, mais cela complique grandement le circuit.
Les thyristors et les triacs ont de bonnes propriétés de seuil. Le circuit à thyristors est simple et fiable (Fig. 3), mais il existe des problèmes de tension sur les relais de sortie. Un circuit plus simple et plus fiable (Fig. 4) est obtenu en utilisant des triacs importés de la série BT134 ... BT138. Vous pouvez utiliser n'importe quel relais ou autre charge dans le circuit, par exemple des voyants lumineux ou une cloche.
Si des relais ou d'autres éléments pour une tension de ~ 220 V sont utilisés, le circuit de la figure 5 est le mieux adapté. Les éléments de seuil sont mieux construits sur des microcircuits. Vous pouvez utiliser la puce K561TL2 - un déclencheur Schmitt, mais en raison de sa rareté, les circuits l'utilisant ne sont pas pris en compte ici.
Presque tous les éléments logiques ont de bonnes propriétés de seuil, mais par souci de simplicité, nous ne considérerons que K561PU4 (Fig. 6). Parfois, des dispositifs de signalisation sont nécessaires, dans lesquels les relais de sortie sont activés en l'absence d'eau et libérés lorsque l'électrode touche la surface de l'eau. Un tel schéma est pratique pour surveiller à distance l'état du dispositif de signalisation - il suffit de couper l'alimentation et le n.c. les contacts du relais se fermeront (Fig. 7).
Si un transformateur approprié avec deux enroulements de sortie n'est pas disponible, un circuit avec un enroulement secondaire peut être utilisé (Fig. 8). En fonction de la tension de cet enroulement, des relais de sortie sont sélectionnés. Le circuit présente de bonnes caractéristiques et la caractéristique inverse de l'état des relais de sortie. Si vous souhaitez contrôler le niveau d'eau dans un réservoir où des éclaboussures et des vagues sont toujours présentes au-dessus de la surface, il est préférable d'utiliser un circuit avec amortissement du signal de niveau. Le circuit ne doit fonctionner qu'après l'apparition constante d'un signal provenant des électrodes et ne doit pas désactiver le signal de sortie lors d'une perte de niveau à court terme. Le circuit sur un comparateur quad présente de très bonnes caractéristiques. Le circuit utilise un transformateur avec un enroulement secondaire. S'il est nécessaire d'utiliser des relais de sortie puissants dans le circuit, des amplificateurs à transistors supplémentaires seront nécessaires.
L'industrie produit de nombreux commutateurs de niveau, mais tous leurs systèmes ne peuvent pas être qualifiés de réussis. L'auteur a dû à plusieurs reprises évoquer les produits en série (Fig. 10). Parce que les circuits des appareils industriels sont souvent excessivement compliqués et inaccessibles ; à l’avenir, ils ne seront pas pris en compte. Seuls les circuits de signalisation les plus simples et présentant de bonnes caractéristiques sont considérés ici. Sur cette base, vous pouvez créer de nombreux autres schémas que l'auteur ne publie pas ici et suggère aux lecteurs de le faire eux-mêmes. Auteur : Kravtsov V., kravitnik.narod.ru
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