سوئیچ سطح سنسوری است که وجود مایعات، پودر یا مواد دانه بندی شده را در یک نقطه ی خاص از مخزن یا سیلو را تشخیص می دهد. نام دیگر سوئیچ سطح لول سوئیچ می باشد که این وسیله نسبت به تغییرات ارتفاع سیالات و جامدات بسیار حساس هستند و سطوح مخازن را کنترل می کنند. مکانیزم اصلی لول سوئیچ، تعیین مقدار مواد، تنظیم و کنترل قطع و وصل خروجی در ست پوینت است. سوئیچ های سطح از پر کاربرد ترین سنسورها در صنعت محسوب می شوند و در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، دارویی و… کاربرد گسترده ای دارند.
عملکرد سوئیچ سطح چگونه است؟
به طور کلی در یک برنامه سطح، روش های مختلفی برای کنترل وجود دارد. یک برنامه مداوم دارای فرستنده ای است که اطلاعات آنلاین را به سیستم کنترل ارسال می کند. در یک فرآیند ساده، اگر ۵۰ یا ۱۰۰ درصد سطح داشته باشیم، ممکن است از یک سوئیچ سطح استفاده کنیم. سوئیچ سطح به سیستم سیگنال می دهد که آیا سطح ماده اندازه گیری شده در پارامترهای مورد انتظار است یا خیر. اگر این طور نباشد ، سیستم سوپاپ را باز می کند ، پمپ را شروع می کند یا برای تغییر سطح اقدام دیگری انجام می دهد. کارخانه ها، صنایع بزرگ و کوچک، رودخانه ها و مخازن آب همگی نیاز به نظارت و کنترل سطوح و حجم باقی مانده مواد دارند. سوئیچ سطح می تواند الکترونیکی یا مکانیکی نیز باشد.
انواع سوئیچ سطح در صنعت به شرح زیر می باشند:
لول سوئیچ دیافراگمی
لول سوئیچ خازنی
لول سوئیچ نوری
لول سوئیچ القایی
لول سوئیچ دیسپلیسری یا جابجایی
لول سوئیچ شناوری یا فلوتری
لول سوئیچ پره ای
لول سوئیچ ارتعاشی یا دیاپازونی یا فورک
لول سوئیچ دیافراگمی
از جمله سوئیچ های بسیار حساس و مقرون به صرفه هستند که دارای سنسورهایی تماسی می باشند. لول سوئیچ های دیافراگمی به صورت مکانیکی عمل می کنند و به منبع تغذیه نیاز ندارند و فشار وارد بر دیواره نازک دیافراگمی را به یک میکروسوئیچ منتقل کرده و وضعیت مخازن از نظر پر یا خالی بودن مانیتور می کنند. طیف گسترده ای از دیافراگم ها متناسب با تراکم حجم محصول، جریان پذیری، سایش و درجه حرارت موجود می باشد. این لول سوئیچ ها در کاربردهایی چون استخراج معادن، سیلوها، قیف ها و نوشیدنی های غذایی مورد استفاده قرار می گیرند.
لول سوئیچ خازنی
سوئیچ های سطح خازنی، مدلی دیگر از سنسورهایی تماسی هستند و برای اندازه گیری سطح مایعات، جامدات پودری و مواد غیر فلزی به کار برده می شوند و در صنایع پلاستیک، شیمیایی، چوب، سرامیک و شیشه و صنایع بسته بندی کاربرد دارند. مزیت این سوئیچ ها این است که به تعمیر و نگهداری نیاز ندارند.
این مدل جهت اندازه گیری سطوح، روی مخازن نصب می شود 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 با پراب خازنی و جداره مخازن فلزی ایجاد می کنند، در سیالات رسانا از دو سنسور خازنی استفاده می شود.
لول سوئیچ نوری
برای اشکار سازی نقطه ای سطح از سوئیچ سطح نوری استفاده می شود. این سنسور دارای نوک مخروطی شکل است که باعث افزایش دقت آشکار سازی می شود. پاسخ سوییچ های نوری از پارامترهای گوناگون فیزیکی مایع مانند چگالی ثابت دی الکتریک رسانایی رنگ و شاخص انکساری مستقل است. این مشخصه امکان استفاده از تجهیز را در سوییچینگ مطمئن سطح ایجاد می کند و می توان از آن درکنترل دقیق سطح استفاده کرد. اگر سنسور دارای نوک U شکل باشد قادر خواهد بود تغییرات در شاخص انکساری را تشخیص دهد. بنابراین می توان از آن به عنوان سوئیچ سطح واسط در مایعات نیز استفاده نمود.
لول سوئیچ القایی
سوئیچ سطح القایی یا سوییچ های تراز مایع رسانا (Conductive) برای نظارت بر میزان متوسط مایعات با رسانایی بالا مورد استفاده قرار می گیرند (> ۲۰ uS / cm). این سوئیچ ها از طریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی بین یک الکترود سنجش و الکترود مرجع کار می کنند. در واقع این سوئیچ ها غیر تماسی هستند.
لول سوئیچ دیسپلیسری یا جابجایی
سوئیچ سطح دیسپلیسری بر اساس اصول شناوری عمل می کند، به این صورت که توپی شناور به یک فنر متصل بوده و در انتهای دیگر آن یک آهنربا قرار دارد. وقتی سطح سیال بالا می رود فنر جمع شده و آهنربا را کمی هل می دهد و همین فعل و انفعال باعث ایجاد اتصال الکتریکی و سوئیچ می شود. کنترل کننده سطح دیسپلیسری تحت تأثیر تلاطم یا فشار قرار نمی گیرد. این سوئیچ های سطح برای استفاده در مایعات چسبناک یا کثیف بسیار مناسب هستند. سوئیچ های سطح جابجایی در پالایشگاه های روغن سنگین، لاک های رنگ و گیاهان شیمیایی کاربرد دارند.
لول سوئیچ شناوری یا فلوتری
سوئیچ سطح شناوری یا فلوتی یک سنسور سطح مکانیکی مایعات است و از شناور برای کار استفاده می کند. مثال پرکاربرد این سوئیچ در مخزن توالت است! وقتی محصول شما به شناور رسید، سنسور به سیستم هشدار می دهد تا جریان را متوقف کند. سوئیچ های شناور یک سوئیچ سطح مقرون به صرفه و قابل اعتماد هستند که می توانند با طیف گسترده ای از رسانه ها استفاده شوند.
در واقع این مدل یک کلید مکانیکی است که روی سطح محیط شناور می شود و با بالا یا پایین رفتن محیط به سمت بالا یا پایین حرکت می کند. آنها معمولاً با پمپ ها، شیرها یا آلارم ها استفاده می شوند.
لول سوئیچ پره ای
لول سوئیچ پره ای، از پره فلزی تشکیل شده است که توسط یک موتور الکتریکی به گردش در می آید. به محض رسیدن سطح مواد به پره در حال چرخش، مانع از دوران پره می شود و نیروی ناشی از ایستادن پره باعث می شود موتور از محور خود حرکت کند و میکروسوییچ موجود در لول سوییچ دورانی را فعال کند. میکروسوییچ، سیگنال الکتریکی پر یا خالی بودن مخزن را با ارسال می کند. مدل پره ای سنسورهایی تماسی بوده و در مواردی همچون استخراج معادن، سیلوها، قیف ها، نوشیدنی های غذایی و سیلوهای غلات مورد استفاده قرار می گیرند.
سوئیچ سطح ارتعاشی یا دیاپازونی یا فورک
لول سوئیچ دیاپازونی سنسورهایی ارتعاشی با یک تیغه می باشند که تیغه با فرکانس مشخص نوسان می کند، در صورتیکه تیغه با سیال داخل مخزن برخورد نماید فرکانس نوسان آن تغییر خواهد کرد، می توان با اندازه گیری این تغییر فرکانس، سطح سیال را در ارتفاع مورد نظر اندازه گیری کرد و سطح را کنترل نمود. سوئیچ سطح ارتعاشی، سنسورهای تماسی هستند. این لول سوئیچ ها مقرون به صرفه بوده و برای کنترل سطح پودرها و مواد جامد ریزدانه مناسب هستند و در کاربردهایی مانند استخراج معادن، فرآوری مواد شیمیایی و نوشیدنی های غذایی مورد استفاده قرار می گیرند.
نکاتی برای طول عمر بیشتر سوئیچ ها
از تکان دادن و رها کردن لول سوئیچ خودداری کنید.
سوئیچ ها را نزدیک خروجی مربوط به تخلیه یا ورودی آب به منظور اجتناب از سوء عملکرد نصب نکنید.
از نصب در نزدیکی یک میدان مغناطیسی قوی باید خودداری شود.
سوئیچ سطح نباید برای مایعات حاوی ذرات آهن یا دیگر مواد مغناطیسی قوی مورد استفاده قرار گیرد.