Датчик уровня жидкости

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерению уровня жидких сред, и может быть использована в поплавковых и буйковых уровнемерах.
Известно устройство [US 4920797, G01B 21/18, 1990], содержащее чувствительный элемент, погруженный в жидкость, магнитную систему, жестко закрепленную в полой втулке, которая связана с чувствительным элементом с возможностью перемещения при изменении положения чувствительного элемента относительно уровня жидкости, и датчик Холла, подсоединенный к измерительному блоку. Полая втулка непосредственно соединена с чувствительным элементом, а магнитная система содержит одиночный магнит. Полая втулка концентрически размещена в отверстии плоской кольцевой пружины, снабженной сквозными спиралевидными прорезями. Плоская кольцевая пружина установлена в корпусе устройства. В нижней части чувствительного элемента, находящегося в жидкости, размещена другая плоская кольцевая пружина, также установленная в корпусе устройства. Над втулкой с магнитом размещен датчик Холла, связанный с измерительным блоком. Точность измерения уровня в этом устройстве определяется точностью перемещения магнита относительно датчика Холла, т.е. точностью перемещения полой втулки, которая ограничена, в свою очередь, упругими характеристиками тонкой плоской кольцевой пружины. Поскольку упругие характеристики плоской кольцевой пружины - даже при наличии в ней спиралевидных сквозных прорезей - недостаточны высоки, это приводит к ограничению достижимой точности измерения уровня. Недостаточная точность перемещения магнита относительно датчика Холла обусловлена также тем, что пружина контролирует перемещение значительной массы - втулки вместе с чувствительным элементом. Кроме того, наличие двух плоских пружин, одна из которых находится в жидкости, также снижает точность измерения.
Таким образом, недостатком устройства является относительно низкая точность.
Известен также датчик уровня жидкости [RU 2135961, C1, G01F 23/74, 27.08.1999], содержащий магнит и поплавок со сквозным отверстием, охватывающий вертикальную направляющую в виде немагнитной трубы, герметичной с одного конца, с ограничивающим ход поплавка диском на конце трубы, внутри которой дискретно по высоте расположены герконы, причем, внутри трубы на планке закреплены в противоположных направлениях относительно друг друга герконы и магниты, причем герконы расположены в поле действия магнитов, взаимодействующих с внутренней стенкой поплавка при его перемещении.
Недостатком устройства является относительно низкая чувствительность датчика, что предопределяет невозможность измерения уровня жидкости при условии малого расстояния между герконами, поскольку при достижении магнитом уровня одного геркона и при условии нахождения его на расстоянии 2 см и меньше от другого на обоих герконах появляются практически одинаковые напряжения.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения уровня жидкости [RU 2534423, C1, G01F 23/38, 27.11.2014], содержащее чувствительный элемент, погруженный в жидкость, магнитную систему, закрепленную в полой втулке, которая связана с чувствительным элементом с возможностью перемещения при изменении положения чувствительного элемента относительно уровня жидкости, и датчик Холла, подсоединенный к измерительному блоку, причем втулка изготовлена из пружинной стали или сплава, на ее боковой поверхности выполнены кольцевые ряды сквозных прорезей, а между упомянутыми рядами прорезей по высоте втулки образованы ряды сплошных плоских колец, при этом протяженность области плоских колец t по высоте втулки L выбирается из условия t>0,3 L, магнитная система выполнена в виде двух магнитов, расположенных напротив друг друга в области сплошных плоских колец, а датчик Холла размещен в обойме из немагнитного материала, которая расположена между двумя упомянутыми магнитами.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность, что проявляется в случае, когда необходимо четко определить нижний, средний и верхний уровни жидкости в емкостях, что наиболее часто необходимо в практических случаях. Использование трех отдельных датчиков для этих целей не решает проблему, а только усложняет систему датчиком и требует относительно сложной их согласованной настройки. Это сужает арсенал технических средств, которые могут быть использованы в трехуровневых датчиках.
Задачей, которая решается в полезной модели, является создание трехуровневого датчика с повышенной точностью измерений с одновременным расширением арсенала технических средств, которые могут быть использованы в трехуровневых датчиках уровня жидкости. Требуемый технический результат заключается в повышении точности измерения.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что устройство содержит герметичную вертикальную направляющую трубку, выполненную с возможностью установки в емкости для жидкости, а также нижний, средний и верхний поплавки, оснащенные магнитами и установленные, соответственно, последовательно снизу вверх на герметичной вертикальной направляющей трубке с возможностью ее охвата и перемещения в диапазоне, ограниченном для каждого из поплавков стопорными кольцами, закрепленными на герметичной вертикальной направляющей трубке, причем в вертикальной направляющей трубке на уровне верхнего стопорного кольца для каждого из поплавков установлены датчики Холла, выполненные с возможностью формирования сигнала о достигнутом уровне жидкости.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что герметичная вертикальная направляющая трубка выполнена из немагнитного материала диаметром 8 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что герметичная вертикальная направляющая трубка выполнена длиной 200 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что поплавки выполнены цилиндрическими высотой 26 мм и внешним диаметром 30 мм
На чертеже представлен датчик уровня жидкости.
Датчик уровня жидкости содержит герметичную вертикальную направляющую трубку 1, выполненную с возможностью установки в емкости для жидкости, а также нижний 2, средний 3 и верхний 4 поплавки, оснащенные магнитами и установленные, соответственно, последовательно снизу вверх на герметичной вертикальной направляющей трубке 1 с возможностью ее охвата и перемещения в диапазоне, ограниченном для каждого из поплавков стопорными кольцами 5, закрепленными на вертикальной направляющей трубке 1. Кроме того, в герметичной вертикальной направляющей трубке 1 на уровне верхнего стопорного кольца 5 для каждого из поплавков 2, 3, 4 установлены датчики Холла 6, выполненные с возможностью формирования сигнала о достигнутом уровне жидкости.
Герметичная вертикальная направляющая трубка выполнена из немагнитного материала, в частном случае, с диаметром 8 мм и длиной 200 мм, а поплавки выполнены цилиндрическими высотой 26 мм и внешним диаметром 30 мм.
Работает датчик уровня жидкости следующим образом. Устройство относится к измерительной технике и предназначено, преимущественно, для измерения уровня жидкостей при заполнении и опорожнении резервуаров, в частности уровня жидкости и компонентов удобрения в баке и лотках гидропонной установки.
Датчик содержит три поплавка со сквозным отверстием, которые охватывают герметичную вертикальную направляющую трубку с возможностью движения по ней. Каждый поплавок снабжен магнитом и перемещается в заданном для него вертикальном диапазоне, который регулируется стопорными кольцами, закрепленными на трубке. Внутри трубки на уровне верхнего стопорного кольца для каждого из поплавков каждого из уровней находятся датчики Холла. Когда поплавок с магнитом поднимается вдоль герметичной вертикальной направляющей трубки до уровня соответствующего датчика Холла во внешнюю систему, передается сигнал о том, что уровень жидкости достиг определенного уровня. Таким образом, когда необходимо в трехуровневых датчиках четко определить нижний, средний и верхний уровни жидкости в емкостях, предложенное устройство производит это с повышенной точностью измерений. Одновременно это расширяет арсенал технических средств, которые могут быть использованы в трехуровневых датчиках уровня жидкости.