Che cos’è un sensore di livello capacitivo?
Che cos’è un sensore di livello capacitivo. Il sensore capacitivo di livello del liquido misura l'altezza del liquido rilevando la variazione di capacità. Si tratta di un'asta metallica inserita nel contenitore che contiene il liquido.
L'asta metallica funge da uno dei due elettrodi del condensatore, mentre la parete del contenitore costituisce l'altro elettrodo. Il mezzo tra i due elettrodi è costituito da liquido e aria.
Le costanti dielettriche del liquido e dell'aria sono diverse. Se il livello del liquido varia, la capacità varia di conseguenza, consentendo così di misurare il livello del liquido.
Quando il livello del liquido sale, la costante dielettrica totale tra i due elettrodi del misuratore di livello capacitivo aumenta di conseguenza, determinando un aumento della capacità.
Al contrario, quando il livello del liquido scende, il valore di ε diminuisce e anche la capacità diminuisce.
Principio di funzionamento di sensore di livello capacitivo
Un condensatore è costituito da due piastre conduttrici separate l'una dall'altra da un dielettrico.
La capacità di accumulo di un condensatore, definita dalla capacità C, dipende direttamente dall'area delle piastre (A), dalla distanza tra di esse (d) e dalla costante dielettrica del materiale presente tra le piastre:
Le sonde capacitive vengono utilizzate in liquidi non conduttivi e che presentano una elevata costante dielettrica (ε)e può essere utilizzato per il monitoraggio continuo del livello.
Una sonda capacitiva, illustrata di seguito, è costituita da un'asta interna con un involucro esterno immerso nel liquido di cui si intende misurare il livello.
La capacità della sonda viene misurata tra l'asta interna e il rivestimento esterno con l'ausilio di un ponte di capacità. Nella parte che si trova fuori dal liquido, l'aria funge da dielettrico tra l'asta e il rivestimento esterno.
Nella sezione immersa, il dielettrico è costituito dal liquido, che provoca una variazione capacitiva significativa al variare del livello del liquido. Se il serbatoio è in metallo, può fungere da involucro esterno.
La variazione di capacità è direttamente proporzionale alla quantità di liquido. Per questo tipo di misurazione è necessario conoscere la costante dielettrica del liquido.
La maggior parte dei materiali presenta una permittività propria a una determinata temperatura. Nella Figura 1.1 sono riportati alcuni esempi di materiali con le relative proprietà.
Campo di applicazione
(1) Rilevamento del livello in silos, serbatoi e bunker, sia per il rilevamento dei valori limite che per la misurazione continua;
(2) Settore dei liquidi conduttivi e isolanti, industria chimica, giacimenti petroliferi, trattamento delle acque e delle acque reflue;
(3) Impasti conduttivi e isolanti – industria cartaria, farmaceutica, trattamento delle acque e delle acque reflue;
(4) Polveri, ceneri, centrali a polveri, metallurgia, cemento;
(5) Pellet, carbone, centrali a cereali, metallurgia, cereali;
(6) Interfaccia tra due liquidi diversi: settore petrolifero, industria chimica.
Quali sono i vantaggi dei sensori di livello capacitivi?
- È adatto per condizioni di alta pressione, alta temperatura, forte corrosione, facile cristallizzazione, anti-bloccaggio, antigelo, nonché per polveri solide e materiali granulari
- Non presentano parti mobili e sono facili da pulire
- Relativamente economico e affidabile
- Facile da installare e facilmente adattabile a imbarcazioni di diverse dimensioni
- Buon intervallo di misurazione, da pochi cm a circa 100 m
- Facile da usare
Per comprendere meglio cosa sia un “sensore capacitivo di livello del liquido”, Kacise lo suddivide in tre parti per spiegarlo.
