Funcionamento e tecnologia dos sensores do nível de enchimento

Um elétrodo integrado na ponta do sensor forma um capacitador em conjunto com o ambiente. O agente determina o valor da capacitância dependendo da sua constante dielétrica (valor DK). Em conjunto com uma bobina no sistema eletrónico do sensor, é criado um circuito de ressonância. O sinal de comutação é ativado dependendo da frequência de ressonância medida e os limites de acionamento programáveis.

Em princípio, o sensor capacitivo funciona como um capacitador aberto. É formado um campo elétrico entre o elétrodo de medição e o elétrodo GND. Se um material com constante dielétrica εr maior do que o ar penetrar no campo elétrico, a capacitância do campo aumenta dependendo do εr deste material. O sistema eletrónico mede este aumento da capacidade, o sinal gerado é avaliado no adaptador de sinal subsequente e, se o tamanho for adequado, resulta na comutação da saída.

Sensores de nível de enchimento e de fugas com contacto com líquido: o princípio de funcionamento dos sensores óticos de nível de enchimento baseia-se na alteração do ângulo de limite para a reflexão total, dependendo de se a ponta do sensor está rodeada por líquido ou ar. Se a ponta do sensor estiver rodeada por um líquido, o feixe de luz é desviado para o líquido e a saída do sensor muda o seu estado de comutação. O agente líquido pode ser eletricamente condutor, turvo ou transparente. O mesmo princípio de funcionamento é usado para os sensores de fugas.

Sensores de nível de enchimento sem contacto com o líquido: os sensores de nível de enchimento para montagem de mangueira/boia funcionam segundo um princípio semelhante. Assim, o FFDK 16 também usa a propriedade de deflexão de luz dos líquidos. No estado sem líquido, a luz emitida atinge o recetor diretamente. Se entrar líquido na área de deteção, parte da luz emitida é desviada para que menos luz atinja o recetor. Esta alteração da luz pode ser avaliada em conformidade pelo sensor. Com a versão de fibra ótica FSL 500C6Y00 funciona exatamente ao contrário. No estado sem líquido, nenhuma luz atinge o recetor. Só quando entra líquido na área de deteção da matriz é que parte da luz emitida também é desviada para o recetor. Esta alteração da luz no recetor pode ser avaliada em conformidade pelo sensor. A vantagem da construção da matriz com uma área de monitorização de aproximadamente 5 mm é que a interferência da espuma e pequenas bolhas de ar podem ser ocultadas com um potente dispositivo de guia de luz.

Um potenciómetro é um transdutor de ângulo com um princípio de medição raciométrico. A relação matemática mostra a independência da saída digital no conversor AD da tensão de controlo UP e do valor de resistência RP.

A implementação deste princípio como medição do nível de enchimento usa um tubo eletricamente condutor para a rampa de circuito quase fechado, que é alimentada por uma fonte de tensão livre de potencial UP. O fluxo de corrente cria uma queda de tensão linear ao longo deste tubo. O circuito fechado é formado pelo agente no qual é formado um campo dipolo correspondente para a superfície equipotencial da parede do tanque condutor ou um elétrodo auxiliar. As duas resistências equivalentes RM1 e RM2 representam isso como um divisor de tensão 1: 1. A tensão assimétrica entre o tanque ou o elétrodo auxiliar e um polo da fonte de tensão forma o sinal de medição UM. Este é linear ao nível e raciométrico à metade da amplitude da fonte de tensão UP com base no comprimento do tubo.

Cerca de metade de todas as medições de nível de enchimento na automatização de processos em tanques são realizadas com sensores de pressão. São necessários pequenos intervalos de medição de pressão e, ao mesmo tempo, elevada exatidão. A pressão hidrostática por metro de altura de medição é de apenas cerca de 100 mbar para água ou agentes à base de água. Para determinações exatas do nível de enchimento, a densidade do agente deve ser conhecida e calculada ou calibrada dem conformidade. Enquanto o tanque estiver despressurizado, é suficiente um único sensor de pressão relativa, se possível no fundo do tanque ou na sua proximidade. No caso de tanques pressurizados, as informações sobre a chamada pressão de cabeça no tanque devem ser consideradas matematicamente. Para isso é necessário um segundo sensor de pressão. Uma medição exata torna-se cada vez mais exigente quanto menor a altura de medição e maior a pressão de cabeça, uma vez que a informação de pressão hidrostática formada a partir da diferença entre os dois valores de pressão torna-se cada vez menor em comparação com os intervalos de medição selecionados dos sensores de pressão.

Os sensores ultrassom são baseados no tempo de funcionamento medido do sinal ultrassónico. Eles enviam ondas sonoras de alta frequência para a superfície do agente a ser medido. Os agentes podem ser sólidos, líquidos, granulares ou pulverulentos. Objetos transparentes e outros oticamente difíceis de detetar são claramente detetados com sensores ultrassom.

Nos sensores ultrassom para medição contínua do nível de enchimento, o valor de distância medido do sensor até à superfície do agente é emitido como um valor de tensão. A corrente de saída ou a tensão de saída é proporcional ao nível de enchimento ou à distância da superfície do agente.