سطح سنج خازنی چیست؟

سطح سنج خازنی 

مبنای کار سطح سنج خازنی تشکیل یک خازن مابین میله سنسور (PROBE) و بدنه منبع است. سطح سنج های خازنی به صورت پیوسته و گسسته میتوانند سطح مخزن شما را مانیتور کنند . برای سطح سنجی مخازن حاوی مواد پودری و گرانول یا پرک یکی از گزینه های شما انتخاب لول سوئیچهای خازنی است. عملکرد این لول مترها همانگونه که از اسم آنها بر می آید بر اساس خاصیت خازنی که معمولا بین سطح مخزن و الکترود سنسور برقرارمی شود می باشد .

هر چقدر مقدار مواد بین الکترود و سطح مخزن بیشتر باشد خاصیت دی الکتریک خازن بیشتر شده و بر اساس آن می توان خروجی متناسب با ارتفاع مخزن به دست آورد.

لول سنج خازنی، جهت اندازه گیری سطوح روی مخازن نصب می شوند و مقادیر سطح را به صورت پیوسته و گسسته اندازه گیری می کنند. سیالی که در مخازن وجود دارد یا رسانا هستند و یا نارسانا و ضریب دی الکتریک برای سیالات رسانا بیشتر از 10 و برای سیالات نارسانا کمتر از 10 می باشد. در سیالات نارسانا از یک سنسور خازنی استفاده می شود و خازن را باپراب خازنی و جداره مخازن فلزی ایجاد می کنند، در سیالات رسانا از دو سنسور خازنی استفاده می شود.

پیکاتک | تامین کننده سوئیچ سطح در بازار | جهت مشاوره و خرید تلفنی با شماره : 87700142-021 تماس بگیرید

سطح سنج های خازنی در اندازه گیری سطوح جداگانه مانند آب و امولیسیون کننده و روغن نیز کاربرد دارند. در این حالت سیالات قابلیت حل شدن در یکدیگر را ندارند و هر یک دارای ضریب دی الکتریک مختص به خود می باشند.

اصول عملکرد سطح سنج خازنی

سطح سنج خازنی بر اساس اصل تغییر ظرفیت خازنی عمل می‌کند. ظرفیت خازنی بین دو الکترود، به عواملی مانند فاصله بین الکترودها، سطح الکترودها و ثابت دی‌الکتریک ماده بین الکترودها بستگی دارد. در سطح سنج خازنی، الکترودها به عنوان حسگر عمل می‌کنند و ماده‌ای که سطح آن اندازه‌گیری می‌شود، به عنوان دی‌الکتریک عمل می‌کند.

با تغییر سطح ماده، فاصله بین الکترودها یا ثابت دی‌الکتریک ماده تغییر می‌کند و در نتیجه، ظرفیت خازنی تغییر می‌کند. این تغییرات ظرفیت خازنی توسط یک مدار الکترونیکی اندازه‌گیری شده و به سیگنال الکتریکی متناسب با سطح ماده تبدیل می‌شود.

به طور خلاصه، فرآیند عملکرد به شرح زیر است:

1. قرارگیری الکترودها: الکترودها در مخزن یا ظرف حاوی ماده قرار می‌گیرند.
2. ایجاد میدان الکتریکی: یک میدان الکتریکی بین الکترودها ایجاد می‌شود.
3. تغییر ظرفیت خازنی: با تغییر سطح ماده، ظرفیت خازنی بین الکترودها تغییر می‌کند.
4. اندازه‌گیری تغییرات: تغییرات ظرفیت خازنی توسط مدار الکترونیکی اندازه‌گیری می‌شود.
5. تبدیل به سیگنال الکتریکی: تغییرات ظرفیت خازنی به سیگنال الکتریکی متناسب با سطح ماده تبدیل می‌شود.

این اصل ساده، اما بسیار مؤثر، امکان اندازه‌گیری دقیق و مطمئن سطح مواد را در شرایط مختلف فراهم می‌کند.

کاربرد سطح سنج خازنی

در تانکهای مخروطی و یا تانکهای کروی حتی اگر تانک از فلز ساخته شده باشد، به دلیل اینکه فاصله بین دیواره تانک و الکترود در طول این خازن ثابت نمی ماند و در نتیجه خطی نخواهد شد، یک مرجع موازی با الکترود لازم است. همچنین در سیالاتی که دارای ثابت دی الکتریک کم هستند، نیز باید از الکترود مرجع استفاده کرد، زیرا این مرجع به الکترود نزدیکتر است و تغییر ظرفیت بر واحد طول در مقایسه با حالتی که دیواره تانک، مرجع می باشد، بیشتر خواهد بود .

معمولاً در مواردی که نیاز به الکترود دوم می باشد، از الکترودهای هم مرکز به شکل استوان های، در این سیستم ها استفاده میشوند.

مزایای سطح سنج های خازنی

• قابلیت اطمینان بالا
• هزینه های نگهداری پایین
• تغییرات کم ثابت دی الکتریک تحت تاثیر عواملی چون دما، چگالی و ویسکوزیته
• مناسب برای سیالات دوغابی
• مناسب برای سیالات جامدات پودری وگرانولی
• قابلیت کالیبره در خارج از مخزن و قبل نصب

کاربرد لول متر خازنی:

سطح سنج های خازنی جهت اندازه گیری سطح مایعات، پودرها، مواد جامد، گرانول، پرک و دوغاب و غیره کاربرد دارند. استفاده از سطح سنج خازنی در سیالات توده ای (امکان شکستن و آسیب دیدن پراب) و سیالات با ویسکوزیته بالا (به دلیل خوردگی پراب) مناسب نمی باشد.

کلیه مایعات dielectric constant بالا تر از هوا دارند  بنابراین ظرفیت خازن با افزایش سطح مایع در منبع تعقیر میکند هر خازن از دو صفحه هادی به فاصله معین با عایقی مابین دو صفحه ساخته میشود میله سنسور و بدنه منبع خازنی را تشکیل میدهند که صفحات ان به فاصله ثابتی از هم قرار دارند که عایق مابین انها هوا است با افزایش سطح مایع این عایق تعقیر میکند در نتیجه ظرفیت خازن افزایش می یابد.

مزایا و کاربردهای سطح سنج خازنی

سطح سنج خازنی به دلیل مزایای متعدد، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارند. در اینجا به برخی از مهم‌ترین مزایا و کاربردهای آنها اشاره می‌کنیم:

مزایا:

• دقت بالا: اندازه‌گیری دقیق و مطمئن سطح مواد.
• قابلیت اطمینان بالا: عملکرد پایدار و بدون خطا در شرایط مختلف.
• تنوع در طراحی و مواد: قابلیت انتخاب مدل مناسب با توجه به نوع ماده و شرایط محیطی.
• قابلیت استفاده در دما و فشار بالا: قابلیت کار در دماها و فشارهای بالا.
• قابلیت استفاده در محیط‌های خورنده: قابلیت کار در محیط‌های اسیدی و قلیایی.
• عدم نیاز به تماس مستقیم با ماده: اندازه‌گیری سطح بدون تماس مستقیم با ماده.
• نصب آسان: نصب و راه‌اندازی ساده و سریع.
• نگهداری کم: نیاز به نگهداری و تعمیرات کم.
• قیمت مناسب: هزینه پایین نسبت به سایر روش‌های اندازه‌گیری سطح.

کاربردها:

• صنایع شیمیایی: اندازه‌گیری سطح مواد شیمیایی خورنده و خطرناک در مخازن و راکتورها.
• صنایع غذایی و دارویی: اندازه‌گیری سطح مواد غذایی و دارویی در مخازن و سیلوها.
• صنایع آب و فاضلاب: اندازه‌گیری سطح آب، فاضلاب و لجن در مخازن و تصفیه‌خانه‌ها.
• صنایع سیمان و معدن: اندازه‌گیری سطح سیمان، آهک و سایر مواد معدنی در سیلوها و مخازن.
• صنایع پلاستیک و پلیمر: اندازه‌گیری سطح گرانول‌ها و پودرهای پلاستیکی در سیلوها و مخازن.
• صنایع کاغذ و چوب: اندازه‌گیری سطح خرده چوب و سایر مواد جامد در سیلوها و مخازن.
• صنایع نفت و گاز: اندازه‌گیری سطح نفت خام، گاز مایع و سایر مواد در مخازن و خطوط لوله.
• سیستم‌های گرمایش و سرمایش: اندازه‌گیری سطح آب و سایر سیالات در مخازن و تجهیزات.

سطح سنج خازنی با توجه به مزایا و کاربردهای فراوان، به یکی از پرکاربردترین تجهیزات در صنایع مختلف تبدیل شده است. انتخاب مدل مناسب، با توجه به نوع ماده، شرایط محیطی و نیازهای کاربردی، از اهمیت بالایی برخوردار است.

نکات مهم در انتخاب و نصب سطح سنج خازنی

برای انتخاب و نصب صحیح سطح سنج خازنی، باید به نکات زیر توجه کرد:

• نوع ماده: نوع ماده (مایع، جامد، پودر، گرانول) و خواص آن (چگالی، رطوبت، هدایت الکتریکی).
• شرایط محیطی: دما، فشار، رطوبت و سایر شرایط محیطی.
• نوع مخزن: شکل، اندازه و جنس مخزن.
• نوع اتصال: نوع اتصال مناسب با توجه به نوع مخزن و شرایط محیطی.
• طول الکترود: طول مناسب با توجه به عمق مخزن یا سطح مورد نظر.
• نوع سیگنال خروجی: نوع سیگنال خروجی مناسب با توجه به سیستم کنترل.
• استانداردهای ایمنی: رعایت استانداردهای ایمنی مربوط به محیط‌های خطرناک یا قابل انفجار.
• برند و کیفیت: انتخاب برند معتبر و با کیفیت برای اطمینان از عملکرد صحیح و طول عمر دستگاه.
• نصب صحیح: نصب صحیح و مطابق با دستورالعمل‌های تولید کننده.
• بازرسی دوره ایی: بازرسی دوره ایی و اطمینان از عملکرد صحیح دستگاه.