Co je to kapacitní snímač hladiny?
Co je to kapacitní snímač hladiny. Kapacitní snímač hladiny kapaliny měří výšku hladiny na základě změny kapacity. Jedná se o kovovou tyč zasunutou do nádoby s kapalinou.
Kovová tyč slouží jako jedna z elektrod kondenzátoru a stěna nádoby jako druhá elektroda kondenzátoru. Médiem mezi těmito dvěma elektrodami je kapalina a vzduch.
Dielektrické konstanty kapaliny a vzduchu se liší. Pokud se změní hladina kapaliny, změní se odpovídajícím způsobem i kapacita, což umožňuje měřit hladinu kapaliny.
Když hladina kapaliny stoupne, odpovídajícím způsobem se zvýší celková dielektrická konstanta mezi oběma elektrodami kapacitního hladinoměru, čímž se zvýší kapacita.
Naopak, když hladina kapaliny klesne, hodnota ε se sníží a kapacita se rovněž sníží.
Princip fungování kapacitní snímač hladiny
Kondenzátor se skládá ze dvou vodivých desek, které jsou od sebe odděleny dielektrikem.
Schopnost kondenzátoru akumulovat energii, daná kapacitou C, přímo závisí na ploše desek (A), vzdálenosti mezi nimi (d) a dielektrické konstantě materiálu mezi deskami:
Kapacitní sondy se používají v kapalinách, které nevedou elektřinu a mají vysoká dielektrická konstanta (ε)a lze jej použít k nepřetržitému monitorování hladiny.
Kapacitní sonda, znázorněná níže, se skládá z vnitřní tyče s vnějším pláštěm ponořeného do kapaliny, jejíž hladinu chceme měřit.
Kapacita sondy se měří spíše mezi vnitřní tyčí a vnějším pláštěm pomocí kapacitního můstku. V části, která se nachází mimo kapalinu, slouží jako dielektrikum mezi tyčí a vnějším pláštěm vzduch.
V ponořené části je dielektrikem kapalina, která při změnách hladiny způsobuje výraznou změnu kapacitní hodnoty. Je-li nádrž vyrobena z kovu, může sloužit jako vnější plášť.
Změna kapacity je přímo úměrná množství kapaliny. Pro tento typ měření je nutné znát dielektrickou konstantu kapaliny.
Většina materiálů má při určité teplotě svou specifickou permitivitu. Na obrázku 1.1 jsou uvedeny některé příklady materiálů s jejich vlastnostmi.
Oblast použití
(1) Detekce hladiny v silech, nádržích a zásobnících, a to jak pro detekci překročení mezních hodnot, tak pro kontinuální měření;
(2) Vodivé a izolační kapaliny – chemický průmysl, ropná pole, úprava vody a čištění odpadních vod;
(3) Vodivé a izolační suspenze – papírenský průmysl, farmaceutický průmysl, úprava vody a čištění odpadních vod;
(4) Prášek, popel, elektrárny na spalování prachu, hutnictví, cement;
(5) Pelety, uhlí, obilní elektrárny, hutnictví, obilí;
(6) Rozhraní dvou různých kapalin – ropný průmysl, chemický průmysl.
Jaké jsou výhody kapacitního snímače hladiny?
- Je vhodný pro vysoký tlak, vysoké teploty, silnou korozi, materiály s tendencí ke krystalizaci, má protiblokovací a protimrazové vlastnosti a je vhodný pro pevné práškové a granulované materiály
- Nemají žádné pohyblivé části a snadno se čistí
- Relativně levné a spolehlivé
- Snadná instalace a možnost jednoduchého přizpůsobení pro nádoby různých velikostí
- Široký rozsah měření, od několika centimetrů až po přibližně 100 m
- Snadné použití
Abychom lépe pochopili, “co je to kapacitní snímač hladiny kapaliny?”, Kacise rozděluje to pro lepší vysvětlení na tři části.
