เซ็นเซอร์วัดระดับความนำไฟฟ้า - การออกแบบและหลักการทำงาน

งานมาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอาหาร คือการส่งสัญญาณเมื่อของเหลวในภาชนะบรรจุถึงระดับหนึ่งแล้ว มีหลายวิธีในการแก้ปัญหานี้ แต่วิธีที่ง่ายและถูกที่สุดคือการใช้เซ็นเซอร์ระดับคอนดักเตอร์เมตริก

เซ็นเซอร์ดังกล่าวสามารถทำงานร่วมกับของเหลวที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีค่าการนำไฟฟ้า 0.2 S/m ขึ้นไปได้สำเร็จ ของเหลวดังกล่าวรวมถึงน้ำดื่มและน้ำอุตสาหกรรม สารละลายเบสอ่อน กรด น้ำเสีย และของเหลวในอาหาร (เช่น ยีสต์หรือเบียร์)

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อของเหลวในภาชนะบรรจุถึงระดับหนึ่ง ของเหลวที่ใช้งานจะปิดอิเล็กโทรดเซ็นเซอร์กับตัวของถังโลหะหรือกับอิเล็กโทรดเพิ่มเติมของเซ็นเซอร์เอง ทำให้เกิด กระแสไฟฟ้าในวงจรเซ็นเซอร์ เป็นผลให้การปิดวงจรเซ็นเซอร์ทำให้รีเลย์ทำงาน ซึ่งจะควบคุมวงจรที่เกี่ยวข้อง

ตามเงื่อนไขอุณหภูมิและความดันเซ็นเซอร์วัดระดับตัวนำไฟฟ้าสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง + 350 ° C และที่ความดันสูงถึง 6.3 MPa ซึ่งกำหนดโดยวัสดุของฉนวนอิเล็กโทรดและผู้ผลิตระบุค่าเฉพาะ ในเอกสารประกอบ

อุปสรรคต่อการทำงานปกติของเซ็นเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าอาจเป็นได้: การเกิดฟองอย่างรุนแรงของของเหลว การระเหยอย่างรุนแรงของตัวกลางการทำงาน การก่อตัวของคราบฉนวนบนองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเซ็นเซอร์ และคราบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าบนฉนวน ผู้ผลิตพยายามป้องกันสิ่งกีดขวางเหล่านี้โดยเลือกวัสดุที่เหมาะสมกว่าสำหรับเซ็นเซอร์

มาดูฟิสิกส์ของเวิร์กโฟลว์ของเซ็นเซอร์วัดความนำไฟฟ้ากัน นั่นคือเราจะสัมผัสแก่นแท้ของการวัดการนำไฟฟ้ากันเล็กน้อย ความต้านทานไฟฟ้าของสารละลาย ตามลำดับ — ของมัน การนำไฟฟ้าระบุความสามารถของโซลูชันที่กำหนดเพื่อนำกระแสไฟฟ้าในระดับหนึ่ง

พารามิเตอร์เหล่านี้เกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของตัวถูกละลายและตัวทำละลาย: ความเข้มข้นของไอออนที่ละลายและการเคลื่อนที่ของไอออน ประจุของไอออนเหล่านี้ อุณหภูมิของสารละลาย ความดัน และปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย

ค่าการนำไฟฟ้าวัดเป็นซีเมนส์ต่อเซนติเมตร (S/cm) ลักษณะของน้ำบริสุทธิ์พิเศษคือความต้านทานที่แสดงเป็นโอห์มต่อเซนติเมตร (โอห์ม * ซม.)

ตามคำศัพท์ของ conductometry เซลล์ conductometric เป็นองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเซ็นเซอร์ มีลักษณะเฉพาะคือค่าคงที่ของเซลล์

ในรูปแบบคลาสสิก เซลล์ conductometric ประกอบด้วยอิเล็กโทรดคู่ขนานสองอันที่มีพื้นที่หลายตารางเซนติเมตรซึ่งแช่อยู่ในสารละลายและระยะห่างระหว่างพวกมันมักจะเป็นหลายเซนติเมตร

สำหรับเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งดังกล่าวแต่ละตัว ค่าคงที่ของเซลล์สามารถป้อนและแสดงเป็น 1/ซม. ทุกวันนี้ เซ็นเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้ามีอิเล็กโทรดสแตนเลสมากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่ค่าคงที่ต่างกัน

เซ็นเซอร์วัดระดับการนำไฟฟ้าสามารถตรวจสอบระดับของของเหลวนำไฟฟ้าหนึ่งหรือหลายระดับที่ระบุได้ และหลักการก็เหมือนกันเสมอ — ค่าการนำไฟฟ้าของของเหลวจะแตกต่างจากค่าการนำไฟฟ้าของอากาศซึ่งอิเล็กโทรดจะแก้ไข เซนเซอร์สามารถเป็นอิเล็กโทรดเดี่ยวหรือหลายอิเล็กโทรด ซึ่งช่วยให้คุณติดตามระดับของเหลวได้หลายระดับ

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด เซ็นเซอร์วัดระดับคอนดักเตอร์เมตริกทำจากอิเล็กโทรดเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งหนึ่งในนั้นทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบทั่วไปในวงจรควบคุม และติดตั้งในคอนเทนเนอร์เพื่อให้ส่วนทำงานสัมผัสกับของเหลวตลอดเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวนำไฟฟ้าของภาชนะบรรจุของเหลวสามารถกลายเป็นอิเล็กโทรดทั่วไปได้ ... อิเล็กโทรดอื่น ๆ จะเป็นสัญญาณและตั้งอยู่ที่ระดับหนึ่งเพื่อตรวจสอบ

ในกระบวนการเติมของเหลวลงในภาชนะ อิเล็กโทรดสัญญาณจะสัมผัสกับของเหลวนี้อย่างต่อเนื่อง และวงจรจะปิดทีละวงจร ดังนั้น เอาต์พุตสัญญาณของอุปกรณ์จะถูกกระตุ้น

เซ็นเซอร์อิเล็กโทรดเดี่ยวเหมาะสำหรับใช้ในภาชนะโลหะแบบปิดหรือแบบเปิด บูชเซ็นเซอร์อาจเป็น PTFE เซรามิกหรือพลาสติก แท่งทำจากสแตนเลสในการผลิตเซ็นเซอร์ ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับโครงสร้างซึ่งต้องป้องกันการเตือนที่ผิดพลาดเนื่องจากการสะสมของของเหลว

เซ็นเซอร์วัดระดับอิเล็กโทรดห้าอิเล็กโทรด สี่อิเล็กโทรด และสามอิเล็กโทรดใช้ในการตรวจสอบระดับของเหลวต่างๆ ในภาชนะ ตามที่ระบุไว้ข้างต้น แม้ว่าผนังของภาชนะจะไม่นำไฟฟ้า กล่าวคือ ทำจากวัสดุฉนวน เช่น เป็นพลาสติก