فروش و مشاوره

سنسور سطح شناوری

سنسور سطح شناوری برای تشخیص سطح بالا و پایین مایعات در مخازن و کنترل پمپ استفاده می‌شود. این سنسورها در مدل‌های عمودی، افقی، کابلی و مغناطیسی با خروجی‌های NO و NC عرضه می‌شوند و باید بر اساس نوع و چگالی مایع، جنس بدنه، دمای کاری، فشار و نحوه نصب انتخاب شوند.

سنسور سطح شناوری

سنسور سطح شناوری یکی از ساده‌ترین و پرکاربردترین تجهیزات برای تشخیص و کنترل سطح مایعات در مخازن است. این سنسور با استفاده از حرکت یک شناور روی سطح سیال، افزایش یا کاهش سطح مایع را تشخیص داده و متناسب با ساختار خود یک سیگنال الکتریکی در اختیار سیستم کنترل قرار می‌دهد.

در بسیاری از مدل‌ها، شناور دارای آهنربا است و با حرکت در امتداد Stem، یک Reed Switch داخلی را فعال می‌کند. در مدل‌های دیگر ممکن است حرکت شناور مستقیماً یک مکانیزم مکانیکی را تغییر دهد. به همین دلیل سنسور سطح شناوری در مخازن آب، روغن، مواد شیمیایی، سیستم‌های خنک‌کاری، تجهیزات صنعتی و کنترل پمپ کاربرد گسترده‌ای دارد.

سادگی ساختار، هزینه مناسب و عدم نیاز به فناوری اندازه‌گیری پیچیده باعث شده سنسورهای شناوری برای تشخیص نقاط مشخصی مانند سطح بالا و پایین یکی از انتخاب‌های رایج باشند.

سنسور سطح شناوری چیست؟

سنسور سطح شناوری یا Float Level Sensor تجهیزی است که با استفاده از نیروی شناوری، تغییر سطح مایع را تشخیص می‌دهد.

شناور روی سطح مایع یا در نزدیکی آن قرار می‌گیرد و همراه با افزایش یا کاهش سطح حرکت می‌کند. این حرکت توسط بخش الکتریکی سنسور تشخیص داده شده و به یک وضعیت خروجی تبدیل می‌شود.

بسته به نوع سنسور، خروجی می‌تواند برای:

  • اعلام پر بودن مخزن
  • اعلام خالی بودن مخزن
  • روشن و خاموش کردن پمپ
  • کنترل High Level
  • کنترل Low Level
  • ایجاد Alarm

استفاده شود.

نحوه عملکرد سنسور سطح شناوری

عملکرد سنسور سطح شناوری بر اساس اختلاف چگالی شناور و مایع انجام می‌شود.

شناور طوری طراحی می‌شود که در سیال موردنظر شناور بماند. با بالا آمدن سطح مایع، Float نیز حرکت می‌کند.

در یک مدل مغناطیسی، آهنربای داخل شناور هنگام رسیدن به نقطه مشخص Reed Switch داخل Stem را فعال کرده و وضعیت کنتاکت تغییر می‌کند.

در نتیجه حرکت مکانیکی سطح مایع به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.

نیروی شناوری در سنسور سطح

عملکرد Float به چگالی مایع وابسته است. اگر چگالی سیال بسیار پایین باشد، یک شناور خاص ممکن است در موقعیت متفاوتی نسبت به حالتی که در آب استفاده می‌شود قرار گیرد.

به همین دلیل در انتخاب سنسور سطح شناوری باید Minimum Specific Gravity یا حداقل چگالی قابل استفاده بررسی شود.

تفاوت سنسور سطح شناوری و فلوتر سوئیچ

این دو اصطلاح در بازار گاهی به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

فلوتر سوئیچ معمولاً برای تشخیص یک یا چند نقطه مشخص سطح و ایجاد خروجی ON/OFF استفاده می‌شود.

عبارت سنسور سطح شناوری می‌تواند مفهوم گسترده‌تری داشته باشد و علاوه بر Float Switch، برخی تجهیزات اندازه‌گیری پیوسته سطح بر اساس Float را نیز شامل شود.

در صفحات محصول، مدل دقیق و نوع خروجی تعیین می‌کند تجهیز موردنظر یک Level Switch است یا Level Sensor پیوسته.

تفاوت سنسور سطح شناوری و لول سوئیچ

لول سوئیچ یک دسته کلی از تجهیزات تشخیص نقطه‌ای سطح است.

سنسور شناوری یکی از فناوری‌های مورد استفاده در این دسته محسوب می‌شود.

لول سوئیچ می‌تواند علاوه بر شناوری از فناوری‌هایی مانند:

  • خازنی
  • دیاپازونی
  • رسانایی
  • نوری
  • روتاری

نیز استفاده کند.

انواع سنسور سطح شناوری

سنسور سطح شناوری در طراحی‌های مختلفی تولید می‌شود:

  • سنسور شناوری عمودی
  • سنسور شناوری افقی
  • سنسور Float مغناطیسی
  • سنسور شناوری کابلی
  • سنسور چندنقطه‌ای
  • سنسور سطح شناوری پیوسته
  • مدل نصب از بالا
  • مدل نصب از پایین
  • مدل Side Mount
  • مدل مخصوص مواد شیمیایی
  • مدل استنلس استیل
  • مدل پلاستیکی

انتخاب نوع مناسب به شکل مخزن و کاربرد بستگی دارد.

سنسور سطح شناوری عمودی

Vertical Float Level Sensor یکی از رایج‌ترین مدل‌ها است.

در این ساختار یک Float در امتداد یک Stem عمودی بالا و پایین می‌رود.

با رسیدن شناور به نقطه مشخص، Reed Switch داخلی تغییر وضعیت می‌دهد.

این مدل می‌تواند از بالا یا پایین مخزن نصب شود.

سنسور سطح شناوری افقی

در Horizontal Float Switch سنسور معمولاً روی دیواره جانبی مخزن نصب می‌شود.

شناور حول یک محور حرکت کرده و با تغییر سطح مایع، مکانیزم داخلی را فعال می‌کند.

این مدل برای تعیین یک نقطه مشخص روی ارتفاع مخزن بسیار مناسب است.

سنسور شناوری مغناطیسی

در بسیاری از مدل‌ها از Magnet و Reed Switch استفاده می‌شود.

آهنربا داخل Float قرار گرفته و بدون تماس مستقیم مکانیکی با Reed Switch آن را فعال می‌کند.

این ساختار باعث می‌شود بخش Switching بتواند درون Stem و دور از تماس مستقیم با مایع قرار گیرد.

Reed Switch چیست؟

Reed Switch یک سوئیچ کوچک حساس به میدان مغناطیسی است.

با نزدیک شدن آهنربای شناور، Contactهای داخلی آن تغییر وضعیت می‌دهند.

این روش در تعداد زیادی از سنسورهای سطح شناوری استفاده می‌شود.

سنسور سطح شناوری کابلی

Cable Float Switch دارای یک شناور متصل به کابل است.

با تغییر سطح مایع، زاویه شناور تغییر کرده و سوئیچ داخلی فعال می‌شود.

این مدل در مخازن آب، چاه، فاضلاب و کنترل Pump کاربرد بسیار زیادی دارد.

فلوتر کابلی چگونه کار می‌کند؟

شناور کابلی آزادانه با سطح مایع حرکت می‌کند.

زمانی که سطح بالا یا پایین می‌رود، بدنه Float تغییر زاویه داده و مکانیزم داخلی Switching تغییر وضعیت می‌دهد.

طول کابل آزاد و محل مهار کابل روی اختلاف سطح ON/OFF تأثیر می‌گذارند.

سنسور چندنقطه‌ای شناوری

Multi-Point Float Sensor می‌تواند چند Float یا چند Reed Switch روی یک Stem داشته باشد.

به کمک این ساختار می‌توان چند نقطه مانند:

  • Low
  • Low-Low
  • High
  • High-High

را با یک مجموعه تشخیص داد.

این مدل برای مخازنی که نیاز به چند فرمان سطح دارند کاربردی است.

سنسور سطح شناوری پیوسته

برخی سنسورهای Float برای اندازه‌گیری پیوسته Level طراحی می‌شوند.

در این تجهیزات موقعیت شناور به مقدار متغیر تبدیل می‌شود و می‌توان به جای یک وضعیت ON/OFF، مقدار تقریبی یا دقیق‌تر سطح را دریافت کرد.

نوع خروجی می‌تواند بسته به مدل متفاوت باشد.

خروجی آنالوگ سنسور شناوری

در برخی مدل‌های Continuous Float Level Sensor خروجی می‌تواند به شکل:

  • 4-20 mA
  • 0-10 V
  • Resistance
  • رابط دیجیتال

باشد.

این مدل‌ها با Float Switchهای ساده نقطه‌ای تفاوت دارند.

نصب از بالای مخزن

Top Mount یکی از روش‌های متداول نصب سنسور سطح شناوری است.

Stem از بالای Tank وارد مایع شده و Float در امتداد آن حرکت می‌کند.

این روش در مخازنی که دسترسی مناسبی به قسمت فوقانی دارند بسیار رایج است.

نصب از پایین

برخی Vertical Float Switchها از پایین مخزن نصب می‌شوند.

در این شرایط آب‌بندی Connection اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا محل نصب مستقیماً تحت فشار مایع قرار دارد.

نصب جانبی

Side Mount Sensor روی دیواره مخزن قرار می‌گیرد.

این مدل برای تشخیص سطح در ارتفاع مشخص بسیار کاربردی است و نیاز به Stem بلند ندارد.

سطح بالا

یکی از کاربردهای اصلی سنسور سطح شناوری تشخیص High Level است.

زمانی که مایع به ارتفاع تعیین‌شده می‌رسد، سنسور می‌تواند:

  • Alarm ایجاد کند
  • ورودی سیال را متوقف کند
  • Pump را خاموش کند
  • وضعیت مخزن را به PLC اعلام کند

High-High Level

High-High یک سطح حفاظتی بالاتر است که می‌تواند برای تشخیص شرایط غیرعادی یا جلوگیری از Overflow استفاده شود.

در سیستم‌های مهم ممکن است High Level و High-High با نقاط جداگانه تعریف شوند.

سطح پایین

Low Level برای تشخیص کاهش سطح مایع استفاده می‌شود.

این سیگنال می‌تواند برای روشن کردن پمپ پرکننده یا اعلام نیاز به شارژ مخزن استفاده شود.

Low-Low Level

Low-Low معمولاً نقطه‌ای پایین‌تر از Low است و می‌تواند برای حفاظت تجهیزات در شرایط کمبود شدید سیال استفاده شود.

برای مثال در برخی سیستم‌ها از آن برای حفاظت در برابر Dry Running استفاده می‌شود.

جلوگیری از سرریز مخزن

یکی از کاربردهای مهم سنسور سطح شناوری جلوگیری از Overflow است.

با رسیدن سطح به نقطه تعیین‌شده، سیستم می‌تواند شیر ورودی یا پمپ پرکننده را متوقف کند.

در کاربردهای حساس، طراحی حفاظت سرریز باید متناسب با ریسک فرایند انجام شود.

حفاظت خشک‌کار کردن پمپ

اگر Pump بدون وجود مایع کافی کار کند، در برخی کاربردها ممکن است آسیب ببیند.

Float Level Sensor می‌تواند سطح پایین را تشخیص داده و اطلاعات لازم را به سیستم کنترل ارسال کند تا Pump در شرایط نامناسب کار نکند.

کنترل پمپ

یکی از رایج‌ترین کاربردها استفاده از سنسور سطح شناوری در کنترل Pump است.

برای مثال:

سطح پایین → Pump روشن
سطح بالا → Pump خاموش

یا بسته به وظیفه پمپ، منطق می‌تواند برعکس باشد.

کنترل مخزن ذخیره

در مخزن Storage می‌توان از دو Sensor استفاده کرد.

یکی Low Level را تشخیص می‌دهد و دیگری High Level را.

PLC یا مدار کنترل بر اساس این دو وضعیت فرآیند پر شدن مخزن را مدیریت می‌کند.

کنترل مخزن آب

سنسورهای شناوری در Water Tank بسیار رایج هستند.

سادگی، قیمت مناسب و عملکرد مکانیکی قابل فهم باعث شده این تجهیزات در سیستم‌های آب صنعتی و عمومی بسیار مورد استفاده قرار گیرند.

کاربرد در فاضلاب

Cable Float Switchها در مخازن و چاه‌های فاضلاب نیز کاربرد زیادی دارند.

در این محیط باید Float به اندازه‌ای بزرگ و طراحی آن مناسب باشد تا مواد معلق باعث گیر کردن مکانیزم نشوند.

کاربرد در روغن

سنسور سطح شناوری می‌تواند برای روغن نیز استفاده شود، اما چگالی مایع و سازگاری متریال اهمیت زیادی دارد.

Float طراحی‌شده برای آب الزاماً برای هر Oil مناسب نیست.

کاربرد در سیستم هیدرولیک

در Hydraulic Tank از Float Level Switch برای کنترل سطح روغن استفاده می‌شود.

کم شدن Oil می‌تواند از طریق سوئیچ به PLC یا Alarm System گزارش شود.

کاربرد در سیستم خنک‌کاری

در مخزن Coolant ماشین‌آلات می‌توان از Sensor شناوری برای تشخیص کم شدن یا پر بودن سیال استفاده کرد.

متریال Float و Seal باید با Coolant سازگار باشند.

کاربرد در صنایع غذایی

در صنایع غذایی باید جنس قطعات در تماس با مایع، قابلیت شست‌وشو و الزامات بهداشتی بررسی شوند.

هر سنسور سطح شناوری معمولی برای تماس با مواد غذایی مناسب نیست.

کاربرد در صنایع شیمیایی

برای Acid، Alkali یا سایر مواد شیمیایی، Compatibility متریال بسیار مهم است.

در این شرایط ممکن است از Float و Stem ساخته‌شده از پلاستیک‌های مقاوم شیمیایی یا Stainless Steel مناسب استفاده شود.

سنسور شناوری استیل

Stainless Steel Float Sensor برای محیط‌هایی که به استحکام مکانیکی یا مقاومت در برابر خوردگی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود.

نوع Grade استیل باید با سیال و محیط سازگار باشد.

سنسور شناوری پلاستیکی

مدل‌های Plastic می‌توانند از موادی مانند PP، PVDF یا سایر پلیمرهای صنعتی ساخته شوند.

این تجهیزات در برخی محیط‌های شیمیایی مقاومت مناسبی دارند.

نوع متریال باید با ماده واقعی بررسی شود.

جنس PP

Polypropylene در بسیاری از تجهیزات سطح و Chemical Handling استفاده می‌شود.

این ماده در برابر تعداد زیادی از مواد شیمیایی مقاومت مناسبی دارد، اما سازگاری دقیق با سیال، غلظت و دما باید بررسی شود.

جنس PVDF

PVDF در برخی کاربردهای شیمیایی سخت‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این متریال مقاومت شیمیایی بالایی در برابر بسیاری از مواد دارد، اما هزینه آن معمولاً بیشتر است.

چگالی مایع

چگالی یا Specific Gravity یکی از مهم‌ترین پارامترهای سنسور سطح شناوری است.

اگر Float برای مایع با چگالی بالاتر طراحی شده باشد و در سیال بسیار سبک استفاده شود، ممکن است به اندازه کافی شناور نماند یا نقطه عملکرد تغییر کند.

ویسکوزیته

Viscosity نیز می‌تواند روی حرکت Float تأثیر داشته باشد.

مایعات بسیار غلیظ ممکن است حرکت شناور را کند کنند یا روی آن رسوب ایجاد کنند.

برای این سیالات، فناوری‌های سطح دیگر ممکن است گزینه مناسب‌تری باشند.

رسوب و چسبندگی

اگر مایع روی Stem یا Float رسوب ایجاد کند، حرکت شناور می‌تواند محدود شود.

این مسئله یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های سنسور سطح شناوری در سیالات چسبناک یا رسوب‌زا است.

مواد جامد معلق

در مایعات دارای ذرات زیاد، Float ممکن است گیر کند.

انتخاب شکل و ابعاد مناسب شناور و محل نصب مناسب اهمیت زیادی دارد.

کف روی سطح مایع

Float معمولاً موقعیت واقعی مایع را بر اساس نیروی شناوری تشخیص می‌دهد و کف سبک الزاماً همان تأثیر مایع اصلی را ندارد.

با این حال Foam شدید می‌تواند در حرکت مکانیکی یا آلودگی Sensor اثر بگذارد.

تلاطم سطح

در مخازنی که سطح مایع دائماً موج دارد، Float می‌تواند مرتب حرکت کند.

این شرایط ممکن است باعث Switching مکرر شود.

برای کاهش این مشکل می‌توان از طراحی مکانیکی مناسب، Delay در کنترلر یا روش‌های دیگر متناسب با فرآیند استفاده کرد.

Hysteresis

در برخی Float Switchها فاصله‌ای میان نقطه فعال شدن و Reset وجود دارد.

این اختلاف از تغییر وضعیت سریع و پی‌درپی در نزدیکی نقطه سطح جلوگیری می‌کند.

طول Stem

در سنسورهای عمودی، Stem Length یکی از مشخصات مهم است.

طول Stem تعیین می‌کند Float در چه محدوده‌ای حرکت کرده و محل Switching در چه ارتفاعی قرار گیرد.

قطر شناور

Float Diameter روی نیروی شناوری و فضای نصب تأثیر دارد.

مخازن کوچک ممکن است فضای کافی برای Float بزرگ نداشته باشند.

در مقابل، Float بزرگ‌تر می‌تواند در بعضی سیالات نیروی شناوری بیشتری ایجاد کند.

فضای حرکت شناور

در زمان نصب باید مطمئن شد Float آزادانه حرکت می‌کند.

دیواره مخزن، لوله، کابل یا سایر تجهیزات نباید در مسیر حرکت شناور قرار گیرند.

Mounting Position

جهت نصب سنسور سطح شناوری اهمیت زیادی دارد.

برخی مدل‌ها فقط برای نصب عمودی طراحی شده‌اند و بعضی مدل‌ها باید از کنار مخزن نصب شوند.

نصب خارج از جهت مجاز می‌تواند باعث عملکرد نادرست شود.

رزوه اتصال

سنسورهای شناوری می‌توانند با Process Connectionهای مختلف عرضه شوند.

مانند:

  • رزوه متریک
  • BSP
  • NPT
  • سایر اتصالات اختصاصی

رزوه باید با محل نصب مخزن هماهنگ باشد.

فلنج

برای برخی مخازن بزرگ‌تر یا تجهیزات Process ممکن است از Flange Mounting استفاده شود.

نوع فلنج باید با فشار، جنس مخزن و شرایط فرآیند متناسب باشد.

آب‌بندی اتصال

در محل نصب سنسور باید Seal مناسب استفاده شود.

نوع Gasket یا O-Ring باید با:

  • سیال
  • دما
  • فشار

سازگار باشد.

فشار کاری

هر سنسور سطح شناوری حداکثر فشار قابل تحمل مشخصی دارد.

مدل‌های ساده مخزن باز را نباید بدون بررسی در مخزن تحت فشار استفاده کرد.

دمای سیال

Temperature مایع روی Float، Stem، Reed Switch و Seal تأثیر می‌گذارد.

مدل انتخابی باید برای Maximum Process Temperature مناسب باشد.

دمای محیط

اگر بخش الکتریکی سنسور خارج مخزن در محیط گرم یا سرد قرار دارد، Ambient Temperature نیز باید بررسی شود.

نوع خروجی

خروجی سنسور سطح شناوری بسته به مدل می‌تواند شامل:

  • Reed Contact
  • NO
  • NC
  • Changeover
  • Relay Interface
  • Analog Output
  • سایر Interfaceهای الکترونیکی

باشد.

خروجی NO

Normally Open در حالت عادی باز است و با رسیدن Float به موقعیت مشخص بسته می‌شود.

وضعیت واقعی می‌تواند بسته به جهت نصب Float متفاوت باشد.

خروجی NC

Normally Closed در حالت عادی بسته است و با حرکت Float تغییر وضعیت می‌دهد.

در انتخاب NO یا NC باید منطق مدار کنترل بررسی شود.

تغییر NO و NC با برعکس کردن شناور

در بعضی مدل‌های Vertical Float Switch می‌توان با برعکس نصب کردن Float روی Stem، منطق عملکرد Reed را تغییر داد.

این قابلیت عمومی نیست و تنها در مدل‌هایی که سازنده اجازه داده است باید انجام شود.

کنتاکت Reed

Reed Contact برای جریان‌های محدود طراحی می‌شود.

بنابراین Rating الکتریکی باید دقیقاً بررسی شود.

نباید فرض کرد یک Float Switch کوچک می‌تواند مستقیماً یک Pump یا Motor را قطع و وصل کند.

اتصال مستقیم پمپ

در بسیاری از کاربردهای صنعتی بهتر است سنسور سطح شناوری فقط فرمان را به PLC، Relay یا Contactor مناسب ارسال کند.

توان موتور یا Pump ممکن است بسیار بیشتر از ظرفیت Contact سنسور باشد.

بار القایی

Coil کنتاکتور، Solenoid و Relay بارهای القایی هستند.

Switching این بارها می‌تواند شرایط سخت‌تری نسبت به بار مقاومتی برای Contact ایجاد کند.

Rating محصول برای نوع Load باید بررسی شود.

اتصال به PLC

Float Sensor با خروجی مناسب می‌تواند به Digital Input PLC متصل شود.

در این ساختار PLC وضعیت Level را دریافت کرده و بر اساس برنامه:

  • Pump
  • Valve
  • Alarm
  • HMI

را کنترل می‌کند.

سنسور سطح شناوری چند سیمه

تعداد Wire بسته به نوع Contact و خروجی متفاوت است.

مدل‌های ساده ممکن است دو سیم داشته باشند و مدل Changeover یا دارای مدار الکترونیکی تعداد بیشتری Wire داشته باشند.

Cable Length

در مدل‌های کابل‌دار، طول Cable باید متناسب با فاصله Junction Box یا PLC انتخاب شود.

محل اتصال کابل نیز باید در برابر رطوبت محافظت شود.

جنس کابل

Cable Jacket باید با شرایط محیطی مانند:

  • روغن
  • آب
  • مواد شیمیایی
  • UV
  • دما

سازگار باشد.

درجه حفاظت IP

قسمت بیرونی و اتصال الکتریکی سنسور سطح شناوری باید حفاظت مناسب محیط را داشته باشد.

در محیط مرطوب، Cable Entry و Connector اهمیت زیادی دارند.

سنسور سطح شناوری و IP68

برخی Float Switchهای کابلی برای غوطه‌وری طراحی شده‌اند.

اما IP68 بودن و شرایط مجاز عمق و مدت غوطه‌وری باید برای مدل دقیق بررسی شود.

عمر مکانیکی

حرکت Float یک عملکرد مکانیکی ایجاد می‌کند.

رسوب، ضربه، تلاطم و تعداد سیکل بالا می‌توانند روی Mechanical Life اثر بگذارند.

عمر الکتریکی

Electrical Life بیشتر به نوع Load و Current کنتاکت وابسته است.

اگر Reed Contact با جریان نزدیک Maximum Rating کار کند، عمر آن می‌تواند کاهش یابد.

دقت سنسور شناوری

Float Switch بیشتر برای Point Level Detection مناسب است و معمولاً برای اندازه‌گیری بسیار دقیق ارتفاع مایع استفاده نمی‌شود.

تلرانس Float، چگالی و وضعیت سطح می‌توانند روی نقطه Switching اثر بگذارند.

تکرارپذیری

Repeatability مشخص می‌کند Sensor در سیکل‌های مختلف تا چه حد در Level مشابه تغییر وضعیت می‌دهد.

برای کاربردهای کنترلی معمول، تکرارپذیری مناسب از دقت مطلق مهم‌تر است.

تفاوت سنسور سطح شناوری و سنسور خازنی

سنسور سطح خازنی می‌تواند در برخی کاربردها بدون قطعه متحرک سطح را تشخیص دهد.

Float Sensor دارای بخش مکانیکی متحرک است.

برای سیالات تمیز، Float می‌تواند ساده و اقتصادی باشد؛ در حالی که برای محیط‌های رسوب‌زا یا کاربردهای خاص، Capacitive یا فناوری دیگر ممکن است مناسب‌تر باشد.

تفاوت سنسور شناوری و سنسور اولتراسونیک

Ultrasonic Level Sensor بدون تماس با مایع فاصله تا سطح را اندازه‌گیری می‌کند.

Float Sensor مستقیماً با سیال تماس دارد.

Ultrasonic برای Continuous Measurement و مخازن بزرگ می‌تواند مناسب باشد، در حالی که سنسور سطح شناوری برای Point Detection ساده معمولاً اقتصادی‌تر است.

تفاوت سنسور شناوری و راداری

Radar Level Sensor برای اندازه‌گیری پیوسته و بدون تماس سطح در کاربردهای پیشرفته‌تر استفاده می‌شود.

هزینه و پیچیدگی آن معمولاً بیشتر از Float Switch است.

برای یک فرمان ساده High/Low، استفاده از Radar ممکن است ضروری نباشد.

تفاوت سنسور شناوری و دیاپازونی

Vibrating Fork Level Switch فاقد Float آزاد است و با تغییر وضعیت ارتعاش Fork حضور مایع را تشخیص می‌دهد.

در سیالاتی که Float ممکن است گیر کند، دیاپازونی می‌تواند مزیت داشته باشد.

تفاوت سنسور شناوری و رسانایی

Conductive Level Switch برای مایعات رسانا قابل استفاده است.

Float Sensor وابستگی مستقیم به رسانایی الکتریکی مایع ندارد.

به همین دلیل می‌تواند در سیالات نارسانا مانند برخی Oilها نیز استفاده شود، مشروط به سازگاری چگالی و متریال.

مزایای سنسور سطح شناوری

مهم‌ترین مزایای سنسور سطح شناوری عبارت‌اند از:

  • ساختار ساده
  • قیمت مناسب
  • نصب نسبتاً آسان
  • مناسب برای High و Low Level
  • مصرف انرژی بسیار کم در مدل‌های Reed
  • قابلیت استفاده در مایعات مختلف
  • وجود مدل‌های استیل و پلاستیکی
  • امکان نصب عمودی و افقی
  • وجود مدل‌های چندنقطه‌ای
  • مناسب برای کنترل پمپ
  • قابلیت اتصال به PLC

محدودیت‌های سنسور سطح شناوری

این فناوری در همه کاربردها بهترین گزینه نیست.

محدودیت‌های احتمالی شامل:

  • وجود قطعه متحرک
  • حساسیت به رسوب
  • احتمال گیر کردن Float
  • تأثیر چگالی مایع
  • محدودیت در سیالات بسیار ویسکوز
  • نیاز به تماس مستقیم با سیال
  • مناسب نبودن بعضی مدل‌ها برای فشار یا دمای بالا

هستند.

خرابی‌های رایج سنسور سطح شناوری

مشکلات متداول عبارت‌اند از:

  • گیر کردن Float
  • رسوب روی Stem
  • خرابی Reed Switch
  • نفوذ مایع به کابل
  • خرابی Seal
  • خوردگی Stem
  • شکستن Float
  • انتخاب چگالی نامناسب
  • نصب در جهت اشتباه
  • جریان بیش از ظرفیت Contact
  • گیر کردن شناور به دیواره مخزن

سنسور همیشه فعال است

اگر سنسور سطح شناوری همیشه ON باقی مانده است، موارد زیر باید بررسی شوند:

  • گیر کردن Float
  • وضعیت Magnet
  • نوع NO یا NC
  • سیم‌بندی
  • نصب معکوس Float
  • خرابی Reed

سنسور سطح را تشخیص نمی‌دهد

دلایل احتمالی عبارت‌اند از:

  • چگالی مایع کمتر از حد موردنیاز Float
  • Float گیر کرده است
  • Reed Switch خراب است
  • مسیر حرکت محدود شده
  • Wiring اشتباه است
  • Sensor در ارتفاع نادرست نصب شده است

Float آزادانه حرکت نمی‌کند

رسوب، خوردگی، تغییر شکل Stem یا وجود جسم خارجی می‌تواند حرکت Float را محدود کند.

در سرویس دوره‌ای باید حرکت آزاد شناور بررسی شود.

تمیزکاری سنسور

در سیالات رسوب‌زا بهتر است سنسور سطح شناوری به‌صورت دوره‌ای بررسی و در صورت نیاز مطابق شرایط محصول تمیز شود.

نباید از ماده‌ای استفاده شود که به Float، Seal یا Stem آسیب وارد کند.

تست سنسور شناوری

در مدل‌های ساده Reed Switch می‌توان تغییر وضعیت Contact را با ابزار مناسب بررسی کرد.

همچنین باید حرکت فیزیکی Float کنترل شود.

مشخصات NO/NC مدل باید برای تفسیر نتیجه در نظر گرفته شود.

انتخاب محل نصب

محل نصب باید تا حد امکان از:

  • ورودی مستقیم سیال
  • جریان شدید
  • همزن
  • تلاطم شدید
  • دیواره بسیار نزدیک
  • رسوبات سنگین

دور باشد.

این کار عملکرد پایدارتر Float را امکان‌پذیر می‌کند.

استفاده از محفظه آرام‌کننده

در مخازن دارای تلاطم زیاد ممکن است از Stilling Tube یا ساختار مکانیکی مشابه برای ایجاد ناحیه آرام‌تر استفاده شود.

این راهکار باید متناسب با طراحی فرآیند و Sensor انتخاب شود.

انتخاب ارتفاع نصب

ارتفاع سنسور سطح شناوری باید بر اساس نقطه واقعی موردنیاز برای فرمان تعیین شود.

برای کنترل Pump باید فاصله مناسب میان Start و Stop در نظر گرفته شود تا Pump دائماً روشن و خاموش نشود.

تعداد سنسور موردنیاز

یک مخزن می‌تواند فقط یک Float Sensor داشته باشد یا از چند نقطه استفاده کند.

برای مثال:

  • Low
  • High
  • High-High

می‌توانند توسط چند Switch یا یک مدل چندنقطه‌ای کنترل شوند.

نکات مهم هنگام خرید سنسور سطح شناوری

برای خرید سنسور سطح شناوری بهتر است موارد زیر بررسی شوند:

  • نوع مایع
  • چگالی سیال
  • ویسکوزیته
  • دمای مایع
  • فشار مخزن
  • جنس Float
  • جنس Stem
  • جنس Seal
  • عمودی یا افقی بودن
  • Top Mount یا Side Mount
  • طول Stem
  • قطر Float
  • نوع Process Connection
  • نوع رزوه
  • NO یا NC
  • ظرفیت Contact
  • نوع بار
  • تعداد نقاط اندازه‌گیری
  • طول کابل
  • IP Rating
  • مقاومت شیمیایی
  • شرایط رسوب
  • میزان تلاطم مخزن
  • اتصال به PLC یا Relay

انتخاب بر اساس نوع سیال

اولین مرحله مشخص کردن مایع است.

سنسور مناسب برای آب ممکن است برای اسید، روغن یا Solvent مناسب نباشد.

همزمان باید چگالی و سازگاری شیمیایی بررسی شوند.

انتخاب بر اساس چگالی

Minimum Specific Gravity باید با مایع تطابق داشته باشد.

اگر مایع سبک‌تر از محدوده طراحی Float باشد، عملکرد سنسور قابل اعتماد نخواهد بود.

انتخاب بر اساس دما

برای سیال داغ باید Float، Seal و Stem تحمل دمای موردنظر را داشته باشند.

دمای بالا می‌تواند باعث تغییر خواص برخی Polymerها شود.

انتخاب بر اساس فشار

در مخزن تحت فشار، Maximum Pressure Rating اهمیت زیادی دارد.

Float Switch مخصوص مخزن باز نباید در سیستم Pressurized بدون بررسی استفاده شود.

انتخاب بر اساس جنس

برای آب معمولی طیف وسیعی از متریال‌ها قابل استفاده است.

برای Chemicalها باید Material Compatibility Chart مربوط به Sensor و سیال بررسی شود.

انتخاب عمودی یا افقی

Vertical Sensor برای نصب از بالا یا پایین و استفاده از Stem مناسب است.

Horizontal Sensor برای تشخیص Level مشخص از دیواره مخزن بسیار ساده و کاربردی است.

انتخاب نقطه‌ای یا پیوسته

اگر تنها High/Low مهم است، Float Switch نقطه‌ای معمولاً کافی است.

اگر مقدار Level در کل ارتفاع مخزن موردنیاز باشد، باید سنسور سطح پیوسته مناسب انتخاب شود.

برندهای معروف سنسور سطح شناوری

برندهای مختلفی در حوزه تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل سطح فعالیت دارند. بسته به نوع کاربرد می‌توان محصولات شناوری یا تجهیزات مرتبط با Level را از برندهایی مانند IFM، SICK، Siemens، ABB و Pepperl+Fuchs و همچنین تولیدکنندگان تخصصی تجهیزات سطح بررسی کرد.

در انتخاب برند، نوع فناوری واقعی محصول، متریال، فشار و دمای مجاز و سازگاری آن با سیال اهمیت بیشتری از صرفاً نام سازنده دارد.

جمع‌بندی

سنسور سطح شناوری راهکاری ساده و اقتصادی برای تشخیص سطح مایعات است که با حرکت Float و معمولاً استفاده از Reed Switch، تغییر Level را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.

این سنسورها در مدل‌های عمودی، افقی، کابلی، مغناطیسی و چندنقطه‌ای تولید می‌شوند و برای کنترل مخازن آب، روغن، مواد شیمیایی، سیستم‌های خنک‌کاری و حفاظت Pump کاربرد دارند.

برای انتخاب صحیح سنسور سطح شناوری باید چگالی و نوع مایع، متریال Float و Stem، دمای کاری، فشار، نوع نصب، خروجی NO/NC، ظرفیت کنتاکت و شرایط رسوب یا تلاطم مخزن به‌صورت هم‌زمان بررسی شوند.