در تمام فرآیندهای صنعتی که از مخزن آب، سیلوها، یا مخازن نگهداری استفاده می‌شود، شما باید ارتفاع سطح عنصر نگهداری شده را بدانید یا حداقل بتوانید میزان سطوح مهم را شناسایی کنید (مانند مخزن پر یا مخزن خالی). به همین دلیل از دیتکتور (تشخیص‌دهنده) و سنسورهای سطح استفاده می‌شود. با این که شاید به نظر برسد این دو اصطلاح هم‌معنا هستند، اما بین این دو دستگاه تفاوتی بنیادی وجود دارد:
یک دیتکتور مشخص میکند که آیا سطح، به ارتفاع خاصی رسیده یا خیر اما یک سنسور، اندازه‌گیری پیوسته‌ای از ارتفاع سطح انجام داده و ارائه میکند. در نتیجه از دیتکتورها برای مدیریت هشدارها و ست‌پوینت‌های سطح (سطوح خاص از پیش تعیین شده) استفاده می‌شود. سنسورها با چندین تکنولوژی مختلف اندازه‌گیری به بازار عرضه می‌شوند و مهم است که شما تکنولوژی مرتبطی را انتخاب کنید که برای کاربرد مورد نظرتان، بیش از بقیه مناسب باشد.
چطور یک سنسور سطح انتخاب کنیم؟
سنسور سطح VEGA
برای این که تکنولوژی سنسوری را انتخاب کنید که بیش از بقیه مناسب فرآیند شما باشد، مهم است که فرآورده‌ی اندازه‌گیری شده را بشناسید. آیا مایع است یا خمیر یا جامدی روان؟ اگر مایع است، آیا روی سطح مایع کف وجود دارد؟
تکنولوژی‌های اندازه‌گیری سطح را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: تماسی و غیر تماسی.
تکنولوژی‌های غیرتماسی برای استفاده در شرایط محیطی سخت و همچنین با فرآورده‌های خورنده و آسیب‌زا، مناسب‌تر هستند. اندازه‌گیری غیرتماسی سطح همچنین این مزیت را دارد که فرآورده‌ی مورد نظر آلوده نخواهد شد.
مثل هر سنسوری، بازه‌ی اندازه‌گیری بسیار مهم است و برای تعیین موقعیت قرارگیری سنسور نسبت به فرآورده، باید با دقت بالایی عمل کرد. به طور مثال، اگر یک سنسور را در بالای یک سیلو نصب کنید و بین محل نصب سنسور و نهایت ارتفاع فرآورده در سیلو، یک متر فاصله وجود داشته باشد، باید این یک متر را در ارزیابی بازه‌ی سطحی که قرار است اندازه‌گیری شود، در نظر بگیرید.
مهم است که سنسور سطحی را انتخاب کنید که در برابر فشار و دمای شرایط فرآیند مورد نظر، مقاوم باشد و سیگنال خروجی آن با سیستم اندازه‌گیری شما سازگاری داشته باشد: خروجی آنالوگ یا دیجیتال؛ با یا با نمایشگر؛ خروجی رله و مواردی از این دست.
| نوع سنسور | فرآورده | مزایا | معایب |
|
Float sensor سنسور شناور (فلوت) |
مایع |
اندازه‌گیری دقیق. تحت تاثیر کف و گران‌وری قرار نمی‌گیرد. قیمت ارزان، بدون نیاز به نگهداری. |
حساس به امواج. بازه اندازه‌گیری کوچک. (۱m<) نامناسب برای فرآورده‌های خورنده. |
| Hydrostatic sensor
سنسور هیدرواستاتیک |
مایع | اندازه‌گیری دقیق.
تحت تاثیر کف و گران‌وری قرار نمی‌گیرد. نصب آسان. بازه‌ی اندازه‌گیری وسیع. |
نیاز به نگهداری پیوسته دارد.
برای مداخله، نیاز به تخلیه دارد. |
|
Radar sensor سنسور رادار |
مایع
جامد خمیر |
اندازه‌گیری غیرتماسی. بدون نیاز به نگهداری، نصب آسان. اندازه‌گیری بسیار دقیق. بازه‌ی اندازه‌گیری قابل تنظیم. می‌تواند دمای بسیار بالا را تحمل کند (تا سقف ۴۵۰ درجه سلسیوس). |
حساس به فرآورده‌های رسانای الکتریکی |
| Guided radar sensor
سنسور رادار هدایت شده |
مایع
جامد خمیر |
اندازه‌گیری غیرتماسی.
اندازه‌گیری بسیار دقیق. بدون تداخل با سطح فرآورده. حساسیت پایین نسبت به محیط. بازه‌ی اندازه‌گیری وسیع. |
حساس به فرآورده‌های رسانا |
|
Ultrasonic sensor سنسور التراسونیک |
مایع جامد |
اندازه‌گیری غیرتماسی. اندازه‌گیری دقیق. تمیزکاری خودکار، بدون نیاز به نگهداری. بازه‌ی اندازه‌گیری وسیع. نصب آسان. |
حساس به تغییرات دمایی. حساس به دمای بسیار بالا. نامناسب برای فرآورده‌هایی که کف یا گرد و غبار ایجاد می‌کنند. حساس به فرآورده‌های رسانای الکتریکی. |
| Capacitive sensor
سنسور خازنی |
مایع
محصولات دانه دانه (گرانول) پودر |
نصب آسان.
می‌تواند فشار و دمای بالا را تحمل کند. بسیار محکم و قوی. عدم حساسیت در برابر فرآورده‌های چسبناک و چسبنده. |
|
| Radiometric sensor
سنسور رادیومتریک (تابش‌سنجی) |
همه نوع سیالات | مناسب تمام کاربردها.
اندازه‌گیری غیرتماسی. عدم حساسیت در برابر خصیصه‌های فرآورده‌ها. مقاوم در برابر فرآورده‌های مخرب. مقاومت بسیار بالا در برابر دما و فشار. |
تکنولوژی گران‌قیمت.
نیاز به نگهداری منظم دارد. |
بیشتر بخوانید: انتخاب کلاه ایمنی مناسب
بیشتر بخوانید: راهنمای انتخاب چرخ صنعتی (Caster)
بیشتر بخوانید: انتخاب باتری مناسب
چرا یک سنسور سطح شناور (float) انتخاب کنیم؟
سنسور سطح شناور WIKA
اصل کار سنسور سطح شناور (float)، نسبتا ساده است: یک شناور در محور عمودی با تغییر سطح مایع، حرکت میکند. برای اندازه‌گیری سطح مایع، فقط کافی است موقعیت شناور در محور عمودی اندازه‌گیری شود.
این نوع سنسور یک سنسور دقیق است و از یک فرآیند ساده و ثابت شده بهره می‌گیرد و اندازه‌گیری این سنسور، تحت تاثیر چسبناکی مایع یا حضور کف روی سطح آن، قرار نمی‌گیرد. اما از طرف دیگر، به اندازه‌گیری در برابر تداخلات در سطح مایع، حساس است، تداخلاتی همچون امواج. این سنسورها ارزان قیمت هستند و نیاز به نگهداری و رسیدگی منظم ندارند اما برای محصولات خورنده و مخرب مناسب نیستند.
بازه‌ی اندازه‌گیری، بسته به لوله‌ی نشانگر، محدود است و معمولا کمتر از یک متر است.
چرا یک سنسور هیدرواستاتیک انتخاب کنیم؟
سنسور سطح هیدرواستاتیک BinMaster
سنسورهای سطح هیدرواستاتیک، سنسورهای فشار غوطه‌ور هستند. این سنسورها، فشار هیدرواستاتیک را اندازه می‌گیرند که متناسب با ارتفاع مایع بالای سنسور است. این تکنولوژی برای مایعات مناسب است.
سطح مایع همچون مخزن آب یا روغن یا یک محفظه را می‌توان به شکل غیرمستقیم اندازه‌گیری کرد که با فشار هیدرواستاتیکِ به اصطلاح «ستون مایع» ممکن می‌شود. فشار هیدرواستاتیک زیر ستون مایع استاتیک، با ارتفاع ستون مایع افزایش پیدا میکند.
سنسورهای سطح هیدرواستاتیک، بازه‌ی اندازه‌گیری وسیعی دارند و تشکیل کف روی مایع، تاثیری روی عملکرد آن‌ها ندارد. اما از طرفی اندازه‌گیری، به چگالی مایع و فشار داخل مخزن، وابسته است. این نوع سنسور، دقیق است و نصب آن ساده است (معمولا این نوع سنسور در انتهای مخزن نصب می‌شود)، این تکنولوژی به شکل گسترده در صنعت غذا و مراکز تصفیه‌ی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع سنسور نیاز به نگهداری و رسیدگی دارد چون روی دیافراگم سنسور، ته‌نشین‌هایی می‌چسبند و اندازه‌گیری دچار خطا می‌شود. همچنین برای هرگونه تداخل، دستکاری، تعویض و تنظیم سنسور، نیاز است که کل مخزن تخلیه شود، چون سنسور معمولا در انتهای مخزن نصب می‌شود.
چرا سنسور رادار انتخاب کنیم؟
سنسور رادار AMETEK Drexelbrook
سنسور سطح رادار، بالای مخزن نصب می‌شود؛ بالای فرآورده. این سنسور، امواج مایکروویو به سطح فرآورده می‌فرستد و این امواج به سنسور بازگردانده می‌شود. با احتساب زمان رفت و برگشت موج، فاصله ی بین سنسور و سطح فرآورده قابل اندازه‌گیری است. به این شکل، ارتفاع سطح محصول محاسبه می‌شود.
مزیت اصلی این نوع سنسور این است که می‌تواند سطح هر نوع فرآورده‌ای را اندازه‌گیری کند (مایع، جامد، خمیر و …)، البته به این شرط که آن فرآورده، رسانای الکتریکی نباشد. سنسورهای رادار به شدت دقیق هستند و ویژگی‌ها و خصیصه‌های فرآورده (دما، فشار، چگالی، میزان رسانایی و …) تاثیری روی عملکرد آن‌ها ندارد.
از آن جایی که این نوع تکنولوژی، یک فناوری کاملا غیرتماسی است، این نوع سنسورها را می‌توان در شرایط سخت محیطی و یا برای فرآورده‌های مورد استفاده قرار داد که خواصی خورنده یا مخرب دارند.
یک مزیت دیگر این است که این سنسورها بالای سطح محصول نصب می‌شوند، معمولا در بالاترین بخش مخزن، بنابراین بدون نیاز به تخلیه‌ی مخزن، به راحتی می‌توان سنسور را تعویض کرد.
یک تکنولوژی جایگزین هم برای سنسورهای رادار وجود دارد: سنسور رادار هدایت شده یا سنسور موج هدایت شده. اصول عملکرد این نوع سنسور، مشابه همان نوع رادار است، اما امواج مایکرویو ارسال شده، همسو با یک میله یا کابل هدایت می‌شوند که داخل فرآورده قرار گرفته است. با هدایت کردن امواج در هر دو جهت، سنسور، حساسیت کمتری نسبت به اختلال خواهد داشت، به خصوص اختلال سطح فرآورده (همچون سطح متلاطم، تشکیل کف، وجود مخروط تخلیه برای جامد روان و …) و عناصر موجود در مخزن (عناصر سازه‌ای داخلی و یا تجهیزاتی که سطوح بازتاب‌کننده‌ی موج دارند).
چرا سنسور التراسونیک سطح انتخاب کنیم؟
سنسور التراسونیک سطح Microsonic
همچون سنسورهای رادار سطح، سنسورهای التراسونیک سطح، بالای فرآورده نصب می‌شوند. اصل عملکرد آن‌ها مشابه است، پالس‌های التراسونیک منتشر می‌کنند که سطح فرآورده آن‌ها را بازمی‌گرداند. با اندازه‌گیری زمان سفر موج بین زمان انتشار تا زمان دریافت موج بازگردانده شده، فاصله ی بین سنسور و سطح فرآورده قابل محاسبه است.
این تکنولوژی، اندازه‌گیری غیرتماسی است و مزایای سنسورهای رادار را دارد: نصب و تعویض این نوع سنسور ساده است و نیاز نیست که مخزن تخلیه شود.
یک مزیت دیگر این است که لرزش‌های التراسونیک سنسور، باعث می‌شود که سنسور به شکل پیوسته، خود را به شکل خودکار، تمیز کند، در نتیجه سنسور کثیف و گرفته نمی‌شود و گرد و غبار روی آن جمع نمی‌شود.
این نوع سنسورها، بازه‌ی اندازه‌گیری وسیعی دارند و برای بسیاری از کاربردها، انتخاب مناسبی هستند.
سنسورهای التراسونیک برای اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات مورد استفاده قرار می‌گیرند اما برای فرآورده‌های کف‌دار و پرگرد و غبار مناسب نیستند چون این مسایل، باعث تداخل در امواج می‌شوند. این سنسورها همچنین در برابر تغییرات دما، حساس هستند و برای کاربردهایی که دما و فشار بالا می‌رود، مناسب نیستند.
چرا سنسور خازنی سطح انتخاب کنیم؟
سنسور سطح خازنی UWT
اصول عملکرد سنسور خازنی به این شکل است که سنسور و مخزن، با هم یک خازن الکتریکی می‌سازند که مقدار ظرفیت الکتریکی آن، مستقیما به ارتفاع فرآورده در مخزن بستگی دارد.
سنسورهای خازنی به شدت محکم و قوی است و می‌تواند دما و فشارهای بسیار بالا را تحمل کند. نصب ساده‌ای دارند و قابل اطمینان هستند، حتی اگر فرآورده‌های شما به شدت چسبناک و با ویسکوزیته بالا باشند.
از این سنسورها می‌توان برای مایعات، فرآورده‌های گرانولار (دارای دانه دانه‌های ریز) و پودرها استفاده کرد. برخلاف سنسورهای رادار و التراسونیک، سنسورهای خازنی به فرآورده‌هایی که رسانای الکتریکی باشند، حساس نیستند.
از این سنسورها عموما در صنایع شیمیایی، غذا و پلاستیک استفاده می‌شود.
چرا سنسور سطح رادیومتریک سطح انتخاب کنیم؟
سنسورهای سطح رادیومتریک، از یک منبع رادیواکتیو بهره می‌گیرند که پرتوهای گاما منتشر می‌کنند و این پرتوها با عبور از ماده، تضعیف می‌شوند. این تکنولوژی نیازمند چیدمانی ترکیبی از یک منبع و یک سنسور است تا پرتوهای گاما بتوانند از مخزن عبور کنند. بر این اساس که ارتفاع فرآورده در مخزن چقدر باشد، پرتوهای گاما بیشتر یا کمتر، تضعیف می‌شوند.
مزیت اصلی این نوع سنسور سطح این است که از آن می‌توان برای تمام کاربردها استفاده کرد. اندازه‌گیری این سنسور، غیرتماسی است و هیچ تاثیری روی فرآورده نمی‌گذارد، چون این سنسورها خارج از مخزن نصب می‌شوند (پرتوهای گاما از دیواره‌ها عبور می‌کنند)، که این یعنی نیاز نیست تولید را متوقف کنید.
خصیصه‌های فرآورده، هیچ تاثیری روی عملکرد این نوع سنسور ندارد و در نتیجه می‌توان از این سنسور با فرآورده‌های مخرب و خورنده و در شرایط محیطی بسیار سخت (از نظر دما و فشار) بهره گرفت.
این تکنیک بسیار قابل اطمینان است و با این که از پرتوهای گاما استفاده می‌شوند، برای کاربر این تکنیک، ایمن است. با این که می‌توان از این تکنولوژی در هر جا و کاربردی استفاده کرد، اما فناوری آن گران‌قیمت است و در نتیجه تنها در زمانی از آن استفاده می‌شود که هیچ نوع سطح دیگری قابل استفاده نباشد.
بیشتر بخوانید: چگونه می توان یک پمپ وکیوم مناسب انتخاب کرد؟
بیشتر بخوانید: کمپرسور چیست؟ چگونه کمپرسور مناسب انتخاب کنیم؟
