لول سوئیچ خازنی

لول سوئیچ خازنی (Capacitance Level Switch)

اندازه گیری میزان سطح سیال در مخازن به روش های مختلفی انجام می شود. در بسیاری از موارد نیاز به اطلاع از میزان دقیق سطح نیست و فقط یک سیگنال سوییچ برای قطع و وصل جریان سیال بر اساس رسیدن سطح آن به میزان معینی نیاز داریم و یا در برخی موارد در کنار اندازه گیری سطح یک سیگنال سوییچ هم احتیاج داریم. در این مواقع از لول سوییچ ها یا سوییچ های سطح استفاده می کنیم.
همانطور که گفته شد براساس روش های مختلف اندازه گیری سطح، ابزارهای مختلفی نیز وجود دارد که متناسب با میزان سطح، سیگنال آنالوگ یا دیجیتال را تولید می کنند. یکی از این ابزارها که می توان از آن سیگنال دیجیتالی برای کنترل سطح مخازن دریافت کرد لول سوییچ خازنی یا سوییچ سطح خازنی است.

نحوه عملکرد لول سوئیچ خازنی

هر ماده ای یک ثابت دی الکتریک دارد. سوییچ های خازنی از این ثابت دی الکتریک برای تکمیل مدار خازنی بین یک سنسور و یک مرجع استفاده می کنند. وجود یا عدم وجود متریال بین این دو المان موجب تغییر در ظرفیت خازن و ایجاد سیگنال سوییچ می شود. این تجهیزات در داخل یک مخزن توسط یک سوراخ نصب می شوند و یک الکترود در آن قرار می گیرد و بعدد از نصب به محض تشخیص حضور سیال سیگنال سوییچ را تولید می کنند. جهت نصب آنها می تواند به هر سه صورت افقی، عمودی و یا زاویه دار باشد.

همانطور که پیشتر اشاره شد المان اندازه گیری این لول سوییچ ها دارای دو الکترود تشخیص و زمین است. مطابق شکل زیر زمانی که مخزن خالی است، مقاومت بین دو الکترود Ro بی نهایت و میزان ظرفیت خازن بین دو الکترود Co مقدار مشخصی است که بستگی به شکل نصب لول سوییچ دارد. زمانی که مخزن به وسیله سیال پر می شود، این مقاومت و ظرفیت خازنی به ترتیب تبدیل به Rs و Cs خواهند شد و این تغییر، توسط سوییچ به خروجی داده می شود.

نکات مربوط به نحوه عملکرد لول سوئیچ های خازنی (Capacitive Level Switch)

1- اگر سیال رسانا نباشد یا به عبارتی عایق (Isolative) باشد، مقاومت بین دو الکترود بی نهایت باقی مانده و فقط ظرفیت خازنی بین آن ها تغییر می کند و سوییچ بر این اساس عمل می کند.

2- اگر سیال رسانا (Conductive) باشد مقاومت بین دو الکترود کوچکتر می شود و سوییچ بر اساس این تغییر عمل می کند.

3- سیالات نیمه رسانا (Semi-Conductive) نیز در هردو مقدار مقاومت و خازن تغییر ایجاد می کنند و سوییچ براساس تغییرات هر دوی آن ها سیگنال را تولید می کند.

ملاحظات مربوط به نصب لول سوئیچ خازنی

برای نصب این تجهیز حتما به نکات زیر باید توجه کرد:

1- لول سوییچ خازنی باید حداقل 50mm از هر گونه نازل (Nozzle) و یا دیواره مخزن دور باشد.

2- اگر از چند واحد برای نصب روی مخازن استفاده شود، برای جلوگیری از تداخل بین واحدها و متعاقبا تاثیر آن روی دقت کار سوییچ، باید حداقل 100mm بین آن ها فاصله باشد.

3- اتصالات الکتریکی آن ها باید از هرگونه اجسام افتادنی دور نگه داشته شود و همچنین در برابر رسوبات در جاهایی که انباشت متریال اتفاق می افتد، محافظت شود.

کالیبراسیون لول سوییچ های خازنی (Capacitive Level Switch Calibration)

در این قسمت به توضیح نحوه کالیبره کردن این تجهیزات می پردازیم. قبل از توضیح این مورد، ابتدا لازم است که کاربردها و شرایط اندازه گیری سطح بررسی گردد. شرایط مختلف اندازه گیری و تشخیص سطح سیال مخازن در جدول زیر به خوبی نشان داده شده است.

لول سوییچ خازنی دارای نقطه تنظیم است که توسط دو پتانسیومتر و کلید های قطع و وصل تنظیم می گردد و به کمک آن می توان میزان ورودی که به ازای آن سیگنال سوییچ تولید می شود را تنظیم کرد. یکی از پتانسیومترها مربوط به نقطه تنظیم و دیگری مربوط به تاخیر است.

حالت اول : کاربرد متداول یا General

در این حالت ابتدا کلید مربوط به مد تنظیم فشرده شده و سوییچ در حالت تنظیم قرار می گیرد. سپس سنسور در حالت نیمه غوطه ور در سیال قرار گرفته و پتانسومتر نقطه تنظیم را به صورت پادساعتگرد می چرخانیم تا جایی که LED مربوط به آن اول روشن شود، سپس ساعتگرد می چرخانیم تا لحظه ای که خاموش شود و مد سوییچ را توسط کلید مربوطه روی حالت اجرا قرار می دهیم. سطح مورد نظر به عنوان نقطه تنظیم شناخته شود.

حالت دوم : کاربرد مخصوص

در این حالت ابتدا سوییچ در مد تنظیم قرار گرفته، پتانسیومتر تاخیر تا انتها به صورت پادساعتگرد می چرخد و سپس سنسور را به طور کامل در سیال غوطه ور کرده و در می آوریم و در حالت نیمه غوطه ور قرار می دهیم تا جایی که بیشترین تجمع سیال در بالای سنسور تشکیل شود. سپس پتانسیومتر تنظیم را مثل حالت قبل تا جایی که LED مربوطه روشن شود به صورت پادساعتگرد می چرخانیم و مجددا تا لحظه ای که خاموش گردد ساعتگرد می چرخانیم و سوییچ را در مد اجرا قرار می دهیم.

حالت سوم : در حالت دوفازی

در این حالت ابتدا سوییچ در مد تنظیم قرار می گیرد. سپس پتانسیومتر تاخیر تا انتها به صورت پادساعتگرد چرخانده می شود. در مرحله بعد سنسور به طور کامل در سیال با گرانروی کمتر غوطه ور شده و بعد از آن مانند قبل، پتانسیومتر نقطه تنظیم تا جایی که LED روشن شود پادساعتگرد چرخانده می شود و مجددا تا لحظه خاموش شدن LED، ساعتگرد چرخانده می شود و سوییچ د ر مد اجرا قرار می گیرد.

 

مزایای لول سوییچ های خازنی (Capacitive Level Switch)

مزایای اصلی استفاده از لول سوییچ های خازنی به شرح زیر است:

• نصب و استفاده به راحتی انجام می شود.
• تنوع کاربرد دارد
• برای سیالات چسبناک و با گرانروی بالا نیز استفاده می شود.
• جبرانسازی فعال برای حالت انباشت توده ای سیال که در قسمت کالیبراسیون توضیح داده شد.
• در هر زاویه موقعیتی می توانند در مخازن برای تشخیص سطح به کار روند.
• در تشخیص سیالات تمام عایق و یا خورنده هم به کار می رود.
• در کاربردهایی که نیازمند عدم تعمیرات و نگهداری هستند، روش کم هزینه ای برای تشخیص سطح هستند.
• منبع تغذیه هم جریان مستقیم و هم متناوب در مدل های این تجهیزات وجود دارد.
• دمای کارکرد آن ها می تواند تا 250ºC باشد.

معایب لول سوییچ های خازنی

به شدت به تغییرات پارامترهای محیط مانند دما و رطوبت حساس است و عملکرد آن می تواند تحت تاثیر قرار گیرد.

ایراد دوم آن این است که اندازه گیری خازنی در مقایسه با اندازه گیری مقاومتی سخت تر است.

کاربردهای سوییچ های سطح خازنی (Capacitive Level Switch)

تعدادی از مهمترین کاربردهای سوییچ های خازنی عبارتند از:

در صنایع شکر
برای جلوگیری از هدر روی و کنترل میزان شکر در این کارخانه ها استفاده می شود.
در صنایع غذایی
برای کنترل میزان ترکیبات مواد خام تشکیل دهنده مواد غذایی از لول سوییچ های خازنی استفاده می شود.
در صنایع شیشه و سرامیک
مانند صنایع غذایی، در این صنایع نیز برای ترکیب مواد خام تشکیل دهنده شیشه و سرامیک اجزاء مونیتورینگ و کنترل باید استفاده گردد. لول سوییچ های خازنی می توانند به این منظور برای تشخیص سطح در 2 نقطه به کار روند.