ما هي أنواع أجهزة استشعار مستوى المياه؟

ما هي أنواع أجهزة استشعار مستوى المياه؟
فيما يلي 7 أنواع من مستشعرات مستوى السائل للرجوع إليها:

1. مستشعر مستوى المياه البصري
المستشعر البصري هو مستشعر الحالة الصلبة. يستخدم مصابيح LED تعمل بالأشعة تحت الحمراء وترانزستورات ضوئية، وعندما يكون المستشعر في الهواء، يكون متصلاً بصريًا. عند غمر رأس المستشعر في السائل، يتسرب ضوء الأشعة تحت الحمراء، مما يؤدي إلى تغيير الخرج. تستطيع هذه المستشعرات اكتشاف وجود أو عدم وجود أي سائل تقريبًا. وهي غير حساسة للضوء المحيط، ولا تتأثر بالرغوة في الهواء، ولا بالفقاعات الصغيرة في السائل. هذا يجعلها مفيدة في الحالات التي تتطلب تسجيل تغيرات الحالة بسرعة وموثوقية، وفي الحالات التي يمكن أن تعمل فيها بكفاءة لفترات طويلة دون صيانة.
المزايا: القياس بدون تلامس، الدقة العالية، والاستجابة السريعة.
العيوب: لا تستخدم تحت أشعة الشمس المباشرة، حيث أن بخار الماء سوف يؤثر على دقة القياس.

2. مستشعر مستوى السائل بالسعة
تستخدم مفاتيح مستوى السعة قطبين موصلين (عادةً ما يكونان مصنوعين من المعدن) في الدائرة، والمسافة بينهما قصيرة جدًا. عند غمر القطب في السائل، تُكمل الدائرة.
المزايا: يُمكن استخدامه لتحديد ارتفاع أو انخفاض مستوى السائل في الوعاء. بجعل ارتفاع القطب والوعاء متساويًا، يُمكن قياس السعة بين القطبين. عدم وجود سعة يعني عدم وجود سائل، بينما تُشير السعة الكاملة إلى امتلاء الوعاء. يجب تسجيل قيمتي "فارغ" و"ممتلئ"، ثم تُستخدم عدادات مُعايرة بنسبة 0% و100% لعرض مستوى السائل.
العيوب: سيؤدي تآكل القطب إلى تغيير سعة القطب، ويجب تنظيفه أو إعادة معايرته.

3. مستشعر مستوى شوكة الرنانة
مقياس مستوى شوكة الرنانة هو أداة تبديل مستوى نقطة سائلة مصممة وفقًا لمبدأ شوكة الرنانة. مبدأ عمل المفتاح هو إحداث اهتزاز من خلال رنين البلورة الكهرضغطية.
لكل جسم تردد رنين خاص به. يرتبط تردد الرنين بحجمه وكتلته وشكله وقوته... مثال نموذجي على تردد الرنين: كوب زجاجي واحد مصفوف في صف واحد. عند ملئه بماء بارتفاعات مختلفة، يمكنك أداء عزف موسيقي آلي بالنقر.

المزايا: لا يتأثر حقًا بالتدفق أو الفقاعات أو أنواع السوائل وما إلى ذلك، ولا يتطلب معايرة.
العيوب: لا يمكن استخدامه في الوسائط اللزجة.

4. مستشعر مستوى سائل الحجاب الحاجز
يعتمد مفتاح مستوى الغشاء أو مفتاح الضغط الهوائي على ضغط الهواء لدفع الغشاء، الذي يتفاعل مع مفتاح دقيق داخل الهيكل الرئيسي للجهاز. مع ارتفاع مستوى السائل، يزداد الضغط الداخلي في أنبوب الكشف حتى يتم تفعيل المفتاح الدقيق. مع انخفاض مستوى السائل، ينخفض ضغط الهواء أيضًا، وينفتح المفتاح.
المزايا: لا توجد حاجة للطاقة في الخزان، ويمكن استخدامه مع العديد من أنواع السوائل، ولن يتلامس المفتاح مع السوائل.
العيوب: نظرًا لكونه جهازًا ميكانيكيًا، فسوف يحتاج إلى صيانة بمرور الوقت.

5. مستشعر مستوى الماء العائم
مفتاح التعويم هو مستشعر المستوى الأصلي. وهو جهاز ميكانيكي. يتصل التعويم المجوف بالذراع. مع ارتفاع التعويم وانخفاضه في السائل، يتحرك الذراع لأعلى ولأسفل. يمكن توصيل الذراع بمفتاح مغناطيسي أو ميكانيكي لتحديد وضع التشغيل/الإيقاف، أو بمقياس مستوى يتغير من ممتلئ إلى فارغ عند انخفاض مستوى السائل.

يعد استخدام مفاتيح التعويم للمضخات طريقة اقتصادية وفعالة لقياس مستوى المياه في حفرة الضخ في الطابق السفلي.
المزايا: يمكن لمفتاح التعويم قياس أي نوع من السوائل ويمكن تصميمه للعمل دون أي مصدر للطاقة.
العيوب: إنها أكبر من أنواع المفاتيح الأخرى، ولأنها ميكانيكية، فيجب استخدامها بشكل أكثر تكرارًا من مفاتيح المستوى الأخرى.

6. مستشعر مستوى السائل بالموجات فوق الصوتية
مقياس مستوى الموجات فوق الصوتية هو مقياس مستوى رقمي يُتحكم فيه معالج دقيق. أثناء القياس، يُصدر المستشعر (المحول) نبضة فوق صوتية. تنعكس الموجة الصوتية على سطح السائل ويستقبلها المستشعر نفسه. تُحوّل إلى إشارة كهربائية بواسطة بلورة كهرضغطية. يُستخدم الوقت بين إرسال واستقبال الموجة الصوتية لحساب قياس المسافة إلى سطح السائل.
مبدأ عمل مستشعر مستوى الماء بالموجات فوق الصوتية هو أن مُحوِّل الموجات فوق الصوتية (المسبار) يُرسل موجة صوتية نبضية عالية التردد عند ملامستها لسطح المستوى (المادة) المُقاس، فتنعكس، فيستقبل المُحوِّل صدى الصوت المنعكس ويُحوِّله إلى إشارة كهربائية. يتناسب زمن انتشار الموجة الصوتية طرديًا مع المسافة بين الموجة الصوتية وسطح الجسم. يُمكن التعبير عن العلاقة بين مسافة انتقال الموجة الصوتية S وسرعة الصوت C وزمن انتقالها T بالصيغة التالية: S=C×T/2.

المزايا: القياس بدون تلامس، والوسط المقاس غير محدود تقريبًا، ويمكن استخدامه على نطاق واسع لقياس ارتفاع السوائل المختلفة والمواد الصلبة.
العيوب: تتأثر دقة القياس بشكل كبير بدرجة الحرارة والغبار في البيئة الحالية.

7. مقياس مستوى الرادار
مستوى السائل الراداري هو جهاز قياس مستوى السائل، يعتمد على مبدأ السفر عبر الزمن. تتحرك موجة الرادار بسرعة الضوء، ويمكن تحويل زمن التشغيل إلى إشارة مستوى بواسطة مكونات إلكترونية. يُرسل المسبار نبضات عالية التردد تنتقل بسرعة الضوء في الفضاء، وعندما تلتقي النبضات بسطح المادة، تنعكس ويستقبلها جهاز الاستقبال في المقياس، وتُحوّل إشارة المسافة إلى إشارة مستوى.
المزايا: نطاق تطبيق واسع، لا يتأثر بدرجة الحرارة أو الغبار أو البخار وما إلى ذلك.
العيوب: من السهل إنتاج صدى التداخل، مما يؤثر على دقة القياس.