Skrevet af Morten B. Jensen, Product Manager – Instrumenter hos KLINGER Danmark
En af de simpleste metoder til niveaumåling i væske er baseret på flydere, som følger væskeoverfladens bevægelse.
Er der først valgt en flyder, som ikke synker til bunds, udmærker flydersystemerne sig ved at være uafhængige af mediets fysiske egenskaber som ledningsevne, dielektricitetskonstant, bobler og skumdannelse.
Umiddelbart lyder det dog ikke som en metode der er anvendelige til industrielle formål, men gennem udvikling er det i dag muligt at producere driftsikkert og nøjagtigt måleudstyr, der elektrisk kan kommunikere med omverdenen – baseret på flydere med magnetisk aftastning.
Flyder switche
Antalsmæssigt udgøres den største del af flyder switche for vertikal montage, til overvågning af væskeniveauer i tanke og bassiner. Switchen opbygges omkring et styrerør hvorpå der er monteret en flyder, som følger væskeoverfladens variationer. Aftastnings princippet er enkelt, idet flyderen har en indbygget magnet der, ved passage, aktiverer en reedkontakt monteret indeni styrerøret.
Konstruktionen sikrer at skiftekontakten ikke er i direkte kontakt med mediet, så den slides og ældes ikke.
Samtidig kan såvel flyder, som styrerør, fremstilles i forskellige materialer, hvilket gør niveau switchen anvendelig til stort set alle væsker, indenfor anvendelsesområdet:
Ved større længder kan den bestykkes med op til 4 flydere (switch punkter) for indikation af 4 individuelle niveauer.
Kontinuerlig måling
Systemet anvendes også til kontinuerlig måling, i dette tilfælde erstattes reedkontakten i styrerøret dog af en række kontakter, som indkobler en række serieforbundne modstande når flyderen passerer. Modstandene er forbundet således at værdien ændres lineært med flyderens placering.
Det er let at ændre en modstandsværdi til et elektrisk udgangssignal, og det er derfor muligt at benytte standard transmittere til at omforme signalet til det ønskede udgangssignal, standard er 4…20mA i 2-wire teknologi, men der findes mange andre muligheder f.eks. Profibus PA. Foundation Fieldbus osv..
Som et ekstra kuriosum er det er muligt at anvende princippet til interface måling, ved brug af 2 flydere med forskellig vægt, det kræver dog at på der er en forskel på de 2 mediers vægtfylde på min. 50kg/m3.
Det skal dog bemærkes at aftastnings princippet med reedkontakter ikke giver et ”ægte” kontinuerligt udgangssignal, men derimod et signal med en opløsning, der er afhængig af hvor tæt kontakterne er monteret i styrerøret - typisk er dette fra 5 til 20mm.
Til nogle opgaver er flyderprincippet det bedst egnede, men der ønskes samtidig en bedre opløsning. Her er løsningen det magnetostriktive målesystem.
Denne målertype benyttes også til vertikal montage, og består af et styrerør med en flyder, indeholdende en permanent magnet, monteret. Selve sensoren i den magnetostriktive måler er dog ferromagnetisk tråd, som er anbragt inden i styrerøret.
Når den ferromagnetiske (magnetostriktive) tråd påtrykkes en kort strømimpuls dannes der et cirkulært magnetfelt omkring tråden. Det sted hvor magnetfeltet møder flyderens magnetfelt, vil der ske en indsnøring af tråden (Wiedermann-effekten), hvilket udløser en torsionsimpuls. Denne torsionsimpuls breder sig i trådens længderetning fra det sted hvor magnetfelterne krydser. Den tid, det tager torsionsimpulsen at bevæge sig til en piezoelektrisk detektor, ved enden af tråden, er et mål for svømmerens placering, og dermed for væskestanden.
Karakteristika for målesystemer baseret på flydere:
Læs mere om flyderbaserede målesystemer hér