Conductometrische niveausensoren - ontwerp en werkingsprincipe

Een standaardtaak, zeer gebruikelijk in de industrie, met name in de voedingsmiddelenindustrie, is het signaleren wanneer een bepaald vloeistofniveau in een container is bereikt. Er zijn veel methoden om dit probleem op te lossen, maar de eenvoudigste en goedkoopste manier is om conductometrische niveausensoren te gebruiken.

Dergelijke sensoren kunnen succesvol werken met elektrisch geleidende vloeistoffen met een geleidbaarheid van 0,2 S/m of meer. Dergelijke vloeistoffen omvatten drink- en industrieel water, zwakke oplossingen van basen, zuren, afvalwater en voedselvloeistoffen (bijvoorbeeld gist of bier).

Het werkingsprincipe van conductometrische sensoren is gebaseerd op het feit dat wanneer de vloeistof in de container een bepaald niveau bereikt, de werkvloeistof de sensorelektrode sluit naar het lichaam van de metalen tank of naar de extra elektrode van de sensor zelf, waardoor een elektrische stroom in het sensorcircuit. Als gevolg hiervan zorgt het sluiten van het sensorcircuit ervoor dat het relais wordt geactiveerd, dat op zijn beurt het bijbehorende circuit aanstuurt.

Volgens temperatuur- en drukomstandigheden zijn conductometrische niveausensoren in principe in staat om te werken bij temperaturen tot + 350 ° C en bij drukken tot 6,3 MPa, wat wordt bepaald door het materiaal van de elektrode-isolator, en de fabrikant geeft specifieke waarden aan. in de bijbehorende documentatie.

Obstakels voor de normale werking van de conductometrische sensor kunnen zijn: sterke schuimvorming van de vloeistof, sterke verdamping van het werkmedium, vorming van isolerende afzettingen op het gevoelige element van de sensor en geleidende afzettingen op de isolator. De fabrikant probeert al deze obstakels te voorkomen door een geschikter materiaal voor de sensor te kiezen.

Laten we eens kijken naar de fysica van de werkstroom van een conductometrische sensor, dat wil zeggen, we zullen de essentie van conductometrie een beetje raken. De elektrische weerstand van de oplossing, respectievelijk - zijn elektrische geleiding, karakteriseren het vermogen van een gegeven oplossing om elektrische stroom tot op zekere hoogte te geleiden.

Deze parameters zijn sterk gerelateerd aan de fysisch-chemische eigenschappen van de opgeloste stof en het oplosmiddel: de concentratie van opgeloste ionen en hun mobiliteit, de lading van deze ionen, de temperatuur van de oplossing, de druk en vele andere factoren.

Elektrische geleidbaarheid wordt gemeten in Siemens per centimeter (S/cm). Het kenmerk van ultrapuur en puur water is de weerstand uitgedrukt in ohm per centimeter (ohm * cm).

Volgens de terminologie van conductometrie is een conductometrische cel een gevoelig element van een sensor, deze wordt gekenmerkt door een celconstante.

In de klassieke vorm bestaat de conductometrische cel uit twee parallelle elektroden met een oppervlakte van enkele vierkante centimeters, die zijn ondergedompeld in een oplossing, en de afstand daartussen is meestal enkele centimeters.

Voor elke dergelijke geïnstalleerde sensor kunnen de celconstante(s) worden ingevoerd en uitgedrukt in 1/cm. Tegenwoordig hebben steeds meer conductometrische sensoren roestvrijstalen elektroden, terwijl de constanten anders zijn.

Geleidbaarheidsniveausensoren kunnen een of meer gespecificeerde niveaus van een geleidende vloeistof bewaken. En het principe is altijd hetzelfde: de elektrische geleidbaarheid van de vloeistof verschilt van de elektrische geleidbaarheid van de lucht, die de elektroden fixeren.Sensoren kunnen een enkele elektrode of meerdere elektroden zijn, waardoor u meerdere vloeistofniveaus kunt volgen.

In zijn eenvoudigste vorm is een conductometrische niveausensor gemaakt van roestvrijstalen elektroden, waarvan er één als gemeenschappelijk dient in het regelcircuit en in de container is geïnstalleerd zodat het werkende deel constant in contact staat met de vloeistof, in het bijzonder de het geleidende lichaam van de container met de vloeistof kan de gemeenschappelijke elektrode worden ... Andere elektroden zullen een signaal zijn en zich op bepaalde niveaus bevinden om te worden bewaakt.

Tijdens het vullen van de container met vloeistof komen de signaalelektroden achtereenvolgens in contact met deze vloeistof en worden de circuits één voor één gesloten. Dienovereenkomstig worden de signaaluitgangen van het apparaat geactiveerd.

Sensoren met één elektrode zijn geschikt voor gebruik in gesloten of open metalen containers. Sensorbussen kunnen van PTFE, keramiek of kunststof zijn. De staven zijn gemaakt van roestvrij staal.Bij de vervaardiging van sensoren wordt speciale aandacht besteed aan hun structuur, die valse alarmen door vloeistofophoping moet voorkomen.

Conductometrische niveausensoren met vijf elektroden, vier elektroden en drie elektroden worden gebruikt om, zoals hierboven opgemerkt, verschillende vloeistofniveaus in een container te bewaken, zelfs als de wanden van de container niet geleidend zijn, dat wil zeggen gemaakt van een isolerend materiaal zoals als kunststof.