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技術(shù)文章

液位開關(guān)
液位開關(guān)


簡(jiǎn)介　　液位開關(guān)，也稱水位開關(guān)，液位傳感器，顧名思義，就是用來控制液位的開關(guān)。從形式上主要分為接觸式和非接觸式。
 
　　常用的非接觸式開關(guān)有電容式液位開關(guān),接觸式的浮球式液位開關(guān)應(yīng)用*廣泛。電極式液位開關(guān)，電子式液位開關(guān)(如圖所示BZ2401)，電容式液位開關(guān)也可以采用接觸式方法實(shí)現(xiàn).
  

浮球液位開關(guān)

 

編輯本段常見液位開關(guān)及其原理

MEMS壓阻式液位開關(guān)

　　洗衣機(jī)是全球范圍內(nèi)廣泛使用的白色家電產(chǎn)品。近些年來，隨著水資源的緊缺以及市場(chǎng)對(duì)家電產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保性能要求的提高，特別是歐洲、北美地區(qū)對(duì)于家電產(chǎn)品節(jié)水指標(biāo)已經(jīng)進(jìn)入立法程序，良好的節(jié)水性能已經(jīng)成為了新一代智能、綠色洗衣機(jī)的重要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
 
　　節(jié)水的技術(shù)核心是要**控制洗衣機(jī)筒中的水量，也意味著首先需要**地測(cè)量液位高度。根據(jù)對(duì)全球若干主要制造商的客戶需求調(diào)查，對(duì)于液位測(cè)量的要求如下表：
 
　　
類型 滿量程 精度要求
立式 600mm +/- 15mm
臥式（滾筒式） 400mm +/- 10mm
在目前大多數(shù)的洗衣機(jī)設(shè)計(jì)中，液位測(cè)量是通過機(jī)械觸電開關(guān)或是壓控的LC振蕩器（依靠控制器檢測(cè)振蕩頻率的變化以感知液位高度）。根據(jù)敏芯微電子設(shè)計(jì)人員反復(fù)試驗(yàn)與長(zhǎng)期測(cè)量，大量數(shù)據(jù)表明上述兩種方法是無法適合于**液位控制的應(yīng)用。技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)亟需更高精度、更小分辨率、性能更加穩(wěn)定的壓力傳感器的出現(xiàn)。
 
　　基于微機(jī)電技術(shù)（MEMS）的微型壓力傳感器，由于其具有良好的可靠性、精密的分辨率以及高精度的特點(diǎn)，在工業(yè)、汽車以及白色家電中獲得了廣泛的應(yīng)用。將其應(yīng)用于洗衣機(jī)的液位檢測(cè)，不僅相對(duì)于傳統(tǒng)的方法省去了若干外圍電路，降低了成本；同時(shí)它可以更加**地測(cè)量液位；更進(jìn)一步地，此方案可以同時(shí)提供靜態(tài)液位與動(dòng)態(tài)液位信息，籍此可以實(shí)現(xiàn)更加智能化的水量控制，例如流量監(jiān)測(cè)、注水放水速度監(jiān)測(cè)、泄漏探測(cè)等多種功能。因此，MEMS微型壓力傳感器將成為未來新一代智能、節(jié)水、環(huán)保洗衣機(jī)中不可獲取的核心芯片。
 
　　壓力傳感器MSP10簡(jiǎn)介MSP10系列微型硅壓力傳感器，是中國蘇州敏芯微電子技術(shù)有限公司（MEMSensing Microsystems Co., Ltd.）研發(fā)生產(chǎn)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、基于MEMS技術(shù)的新一代智能壓力傳感產(chǎn)品。它可以提供**的、與外界感測(cè)壓力線性相關(guān)的電壓輸出。
 
　　MSP10系列微型硅壓力傳感器已經(jīng)在內(nèi)部完成了非線性及溫度補(bǔ)償，同時(shí)根據(jù)客戶需求，可提供數(shù)字或是模擬兩種輸出方式為用戶提供了靈活的使用方式，使用戶可以方便地設(shè)計(jì)與添加后續(xù)的A/D采樣電路或是更為復(fù)雜的算法程序

電容式液位開關(guān)

　　電容式液位開關(guān)是采用偵測(cè)液位變化時(shí)所引起的微小電容量（通常為PF)差值變化，并由專用的ADA電容檢測(cè)芯片進(jìn)行信號(hào)處理（可以輸出多種信號(hào)通訊協(xié)議，如：IO,BCD, PWM,UART,IIC…），從而檢測(cè)出水位，并輸出信號(hào)到輸出端。
 
　　電容式液位檢測(cè)的*大優(yōu)勢(shì)在于可以隔著任何介質(zhì)檢測(cè)到容器內(nèi)的水位或液體的變化，大大擴(kuò)展了實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)有效避免了傳統(tǒng)液位檢測(cè)方式的穩(wěn)定性、可靠性差的弊端。
 
　　在某些特殊領(lǐng)域不能檢測(cè)的問題，使用內(nèi)置MCU雙核處理的ADA電容檢測(cè)芯片的電容式液位開關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)很多特殊控制功能，甚至實(shí)現(xiàn)更多的集成化、智能化水位檢測(cè)功能，諸如太陽能熱水器、咖啡壺等應(yīng)用中掉電后的水位變化也能可靠檢測(cè)當(dāng)前水位，電容式液位檢測(cè)是目前液位開關(guān)中*有優(yōu)勢(shì)的檢測(cè)方法。

電纜浮球液位開關(guān)

　　浮球液位開關(guān)是利用微動(dòng)開關(guān)做接點(diǎn)輸出。當(dāng)水平面以上揚(yáng)線角度超過28°時(shí)，浮球液位開關(guān)內(nèi)部的鋼珠會(huì)滾動(dòng)壓到微動(dòng)開關(guān)或脫離微動(dòng)開關(guān)，使液位開關(guān)ON或OFF的接點(diǎn)信號(hào)輸出。
 
　　也有另一類浮球液位開關(guān)，利用水銀開關(guān)做接點(diǎn)輸出，當(dāng)液位上升接觸浮球時(shí)，浮球以重錘為中心隨水位上升角度變化。當(dāng)水面以上揚(yáng)線角度超過10°時(shí)，液位開關(guān)便會(huì)有ON或OFF的接點(diǎn)信號(hào)輸出。
 
　　其主要特點(diǎn)：
 
　　1、使用微動(dòng)開關(guān)做接點(diǎn)輸出，接點(diǎn)容量10A/250VAC可直接起動(dòng)電機(jī)設(shè)備。
 
　　2、歐規(guī)（HAR）橡膠電纜，耐候性佳、價(jià)格低、使用壽命長(zhǎng)。
 
　　3、構(gòu)造簡(jiǎn)單、不需保養(yǎng)、污水凈水皆可使用。
 
　　4、電纜線≦20米的長(zhǎng)度皆可訂制。

電子式液位開關(guān)

　　電子式液位開關(guān)通過內(nèi)置電子探頭對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，再由芯片對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)判斷到有水時(shí)，芯片輸出高電平24V或5V等(PNP型或NPN型均可），當(dāng)判斷到無水時(shí)，芯片輸出0V。高低電平的信號(hào)通過PLC或其它控制電路來讀取，并驅(qū)動(dòng)水泵等用電器工作。
  

電子式液位開關(guān)

電子式液位開關(guān)可以橫向或豎向安裝。
 
　　當(dāng)橫向安裝時(shí)，水位到達(dá)藍(lán)線就動(dòng)作，且精度較高。產(chǎn)品豎向安裝時(shí)，水位到達(dá)紅線就動(dòng)作，有一定的防波浪功能。電子式液位開關(guān)一般采用環(huán)氧樹脂封灌，密封防水，可長(zhǎng)期浸在液體中，外部無機(jī)械活動(dòng)部件，壽命長(zhǎng)。右圖的BZ2401為普通型電子式液位開關(guān)，適用常溫水體環(huán)境。

壓力式液位開關(guān)

　　全自動(dòng)洗衣機(jī)中一般采用的液位開關(guān)就是壓力式水位開關(guān)，它裝在
  

洗衣機(jī)的壓力式水位開關(guān)

洗滌缸的上部，它有一根下端開口的氣管通到缸底，進(jìn)水時(shí)管里的空氣被封閉在里面出不來，就形成比外界稍高的壓力。水位越高壓力越高，這樣根據(jù)壓力就可間接測(cè)知水位。而壓力的測(cè)量仍然用彈性元件，靠元件的變形帶動(dòng)觸點(diǎn)完成通斷動(dòng)作。這種測(cè)液位的方法叫做“靜壓法”，在工業(yè)中用的不少。

浮球式液位開關(guān)

　　浮球式液位開關(guān)*大的特點(diǎn)是有一個(gè)帶桿的浮球，隨著液位的變化，浮球聯(lián)動(dòng)的桿隨著變化，從而控制開關(guān)的閉合。工業(yè)上很早就利用浮子測(cè)量水塔中的水位了。
 
　　目前使用*廣泛的是發(fā)泡浮子式液位開關(guān)、因其安裝簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)而受到歡迎。

水處理中的液位控制

　　在水處理中，液位控制往往關(guān)系到整個(gè)工藝的**性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。
 
　　在一個(gè)水處理的工藝流程中，一般都有原水，中間水箱，產(chǎn)水箱，反洗水箱，甚至廢液箱等。體積有大有小，一般地，產(chǎn)水箱、原水箱等都會(huì)比較大，尤其在大型的生產(chǎn)線，這時(shí)在水箱中往往需要使用多個(gè)液位開關(guān)控制多個(gè)液位。每個(gè)液位對(duì)應(yīng)不同的動(dòng)作，常見的有泵的啟停，產(chǎn)水的啟停等。而有些水箱雖然很大，但是并不一定需要多個(gè)液位開關(guān)。
 
　　例如，在一個(gè)RO純水生產(chǎn)線上，使用RO濃水作為反洗水儲(chǔ)存在反洗水箱內(nèi)。在反洗水箱中，液位開關(guān)只有一個(gè)，既低液位控制開關(guān)，用于檢測(cè)反洗時(shí)水箱中的水量，而不用檢測(cè)水箱是否滿溢。因?yàn)镽O生產(chǎn)純水不停，濃水就不可以停止排放。而對(duì)于產(chǎn)品水箱，則需要設(shè)置低液位和高液位控制開關(guān)。高液位開關(guān)用于檢測(cè)水箱是否裝滿，是則停止產(chǎn)水；低液位開關(guān)用于監(jiān)測(cè)在用水時(shí)，產(chǎn)品水箱內(nèi)產(chǎn)水是否足夠，不足則需停止產(chǎn)水外送。
 
　　對(duì)于一些需要更**控制液位的場(chǎng)合，還可以設(shè)置多個(gè)中液位控制開關(guān)，一般是在高低液位控制開關(guān)之間等距離分布設(shè)置。

外貼式超聲波液位開關(guān)

　　外貼式超聲波液位開關(guān)采用超聲波檢測(cè)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的液位開關(guān)的不足，不受液體表面的泡沫、水汽的影響。側(cè)貼式超聲波液位開關(guān)利用超聲波在管壁介質(zhì)中的余震信號(hào)，大幅度提高了穩(wěn)定性和穿透性，可適用于多種材料的容器，包括：合金鋼、不銹鋼、塑料、玻璃及各種合成材料。
 
　　外貼非接觸式超聲波液位開關(guān)提供了容器尤其是高壓、腐蝕、密閉容器物位測(cè)量的解決方案，將探頭緊貼于容器外側(cè)壁，不需要打孔，即可完成單點(diǎn)物位測(cè)量，這種技術(shù)不受介質(zhì)壓力、溫度、泡沫、氣體、反射系數(shù)等因素的影響，所以適用于醫(yī)藥，石油，化工，電力，食品等行業(yè)的各類液體液位工程控制，對(duì)于有毒的、強(qiáng)腐蝕危險(xiǎn)品液體的檢測(cè)，該產(chǎn)品更是理想的選擇，可滿足多種應(yīng)用需求和適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。同時(shí)，具有極高可靠性，高穩(wěn)定性。
 
　　音叉式液位開關(guān)
 
　　●工作原理：
 
　　音叉式液位開關(guān)是一種新型的液位開關(guān)。它是利用音叉振動(dòng)的原理設(shè)計(jì)制作的。它是在音叉液位開關(guān)的感應(yīng)棒底座，透過壓電晶片驅(qū)動(dòng)音叉棒，并且由另外一壓電晶片接受振動(dòng)訊號(hào)，使振動(dòng)訊號(hào)得以循環(huán)，并且使感應(yīng)棒產(chǎn)生共振。當(dāng)物料與感應(yīng)棒接觸時(shí)，振動(dòng)訊號(hào)逐漸變小，直到停止共振時(shí)，控制電路會(huì)輸出電氣接點(diǎn)信號(hào)。由于感應(yīng)棒感度由前端向后座依次減弱的自然原理，所以當(dāng)桶槽內(nèi)物料與桶周圍向上堆積，觸及感應(yīng)棒底座〈后部〉或排料時(shí)，均不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤訊號(hào)。
 
　　簡(jiǎn)單的說，音叉在壓電晶體激勵(lì)下產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，這種振動(dòng)具有一定的頻率和振幅。當(dāng)音叉被液體或固體浸沒時(shí)，音叉的振動(dòng)頻率和振幅將發(fā)生變化。這個(gè)頻率變化由電子線路檢測(cè)出來并輸出一個(gè)開關(guān)量。
 
　　●適用范圍及特點(diǎn)
 
　　
 
　　音叉液位開關(guān)是一種新型的液位開關(guān)。幾乎適用于所有液體介質(zhì)，同時(shí)也適用于測(cè)量能自由流動(dòng)的中等密度的固體粉末或顆粒。由于音叉液位開關(guān)基本沒有活動(dòng)部件，機(jī)械磨損比較小，因此無需維護(hù)和調(diào)整，使用簡(jiǎn)單方便。
 
　　另外，該液位開關(guān)采用國外的新技術(shù)和原裝進(jìn)口芯片，具有使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、**可靠等優(yōu)點(diǎn)，以及適應(yīng)性強(qiáng)（被測(cè)介質(zhì)不同的電參數(shù)、密度對(duì)測(cè)量均不產(chǎn)生影響）、不需調(diào)校（無論測(cè)量何種介質(zhì)都不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校）和免于維護(hù)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、建材、化工、輕工、糧食等行業(yè)中物位的過程控制。
 
　　
 
　　●主要技術(shù)參數(shù)：
 
　　
 
　　叉體長(zhǎng)度：128mm～200mm（必要時(shí)可做延長(zhǎng)）；
 
　　供電電壓：DC24V 或 AC220V50/60Hz；
 
　　工作溫度：-40～80℃（標(biāo)準(zhǔn)型）、-40～130℃（中溫型）；
 
　　環(huán)境溫度：-20～70℃；
 
　　工作壓力：≤2.5MPa；
 
　　介質(zhì)密度：≥ 0.7g/cm3（液體）、>0.1g/ cm3（固體）；
 
　　輸出方式：AC220V/20mA，DC24V/0.5A；
 
　　功率消耗：1.5W（AC220V供電）、0.25W（DC24V供電）；
 
　　過程連接：螺紋連接、法蘭連接（可以根據(jù)客戶要求選擇過程連接方式）；
 
　　電氣接口：M20×1.5；
 
　　外殼防護(hù)：IP65；
 
　　防爆標(biāo)志：Ex dⅡCT4
 

編輯本段國內(nèi)液位開關(guān)企業(yè)現(xiàn)狀

　　由于生產(chǎn)液位開關(guān)進(jìn)入門檻較低，目前國內(nèi)市場(chǎng)可以形容到泛濫的程度。
 
　　事實(shí)上，要生產(chǎn)出優(yōu)的液位開關(guān)并不是一件很簡(jiǎn)單的事。首先是選材，其次是是生產(chǎn)過程的工藝控制；差的液位開關(guān)普遍表現(xiàn)為位精度低，發(fā)泡浮球吸水率高，環(huán)氧樹脂絕緣耐壓性能差。
 
　　如果希望液位開關(guān)安裝后能可靠的工作，一定要挑選正規(guī)的廠家購買。

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