کنترل سطح یکی از مفاهیم اساسی در زمینه های مختلف از فناوری تا ایمنی و مدیریت است. این مفهوم در تضمین کارایی، ایمنی و کاربردی بودن فعالیت ها بسیار مهم است. با این سنسور، افراد یا سیستم‌ها تنها حداقل دسترسی لازم برای انجام کار خود را دارند که به حفظ امنیت و کاهش خطرات مختلف کمک می‌کند.

کنترل سطح (LEVEL CONTROL) چیست؟

کنترل سطح سنسوری است که برای اندازه گیری و نظارت بر عمق و حجم مواد داخل مخزن یا محیط مشابه استفاده می شود.به  کنترل سطح، سنسور تشخیص سطح، سطح سنج یا لول سنج نیز می گویند. به عبارت دیگر، این دستگاه از سنسورها برای اندازه‌گیری ارتفاع مواد و کنترل‌کننده‌ها برای تنظیم و کنترل سطح استفاده می‌کند. سنسور مذکور، اطلاعات مربوط به ارتفاع مواد را به کنترلر ارسال می کند. سپس با توجه به این اطلاعات، کنترلر به اپراتورها (مانند شیرها، پمپ ها و …) دستور می دهد تا سطح مواد را در محدوده مورد نظر تنظیم کنند.

کاربرد کنترل سطح

این سنسورها با در نظر گرفتن اهمیت ،عملکرد و کاربردهای متفاوتشان به دو دسته تقسیم میشوند:

کنترل سطح الکتریکی (Electrical level control)

نوع الکتریکی شامل سوئیچ‌های ساده و سوئیچ‌های اضافی هستند. این دستگاه‌ها با سیستم ترکیب شده‌اند و کنترل بیشتری را ارائه می‌دهند. سوئیچ ساده امکان کنترل اخطار سطح بالا (H) یا سطح پایین (L) یا بین دو سطح بالا و پایین را فراهم می کند.اما سوئیچ اضافی کنترل اضافی را در صورت خرابی در کلید ساده فراهم می کند.برای اینکه بتوانید با وجود تغییرات سیال، نظارت دائمی داشته باشید، باید از فرستنده یا فرستنده های دارای سیستم کنترل (pid) استفاده کنید. چنین دستگاه‌هایی به راحتی حالت تک سطح را بررسی و مهار می‌کنند، اما همیشه باید سوئیچ‌های سطح جداگانه را برای پوشش هرگونه خرابی فرستنده داشته باشند.

کنترل سطح مکانیکی (Mechanical level control)

نوع مکانیکی در مواقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به کنترل الکتریکی نیازی نبوده و با قطعی برق ازکار نمی‌افتد. در واقع ساده ترین حالتی است که برای نگهداری کنترل سطوح بکار می‌رود و از هزینه ی کمتری برخوردار می‌باشد. اما در مقابل فقط دارای یک کنترل بوده و مانند هر دستگاه مکانیکی دیگری در نهایت از کار می‌افتد.

لینک مفید:انواع سنسور کنترل سطح مایعات

سیستم‌های مکانیکی از اجزای ساده‌ای مانند شناور، فلوتر، شیر برقی، وزنه و اهرم تنظیم عمق و حجم مواد استفاده می‌کنند.

• شناور،جسمی توخالی است که بر روی سطح مایع قرار می‌گیرد و با بالا و پایین رفتن حجم مایع، حرکت می‌کند.
• فلوترنوعی شناور است که به یک سوئیچ متصل شده است وبا بالا و پایین رفتن سطح مایع، فلوتر ،سوئیچ را فعال یا غیرفعال می‌کند.
• شیر برقی دریچه‌ای است که با استفاده از یک سیم‌پیچ الکتریکی باز و بسته می‌شود. 
• از وزنه و اهرم برای تنظیم نقطه عمل فلوتر و شیر برقی استفاده می‌شود.

نحوه ی عملکرد کنترل سطح

عموما سنسورهای سطح در ابزاردقیق دارای انواع متفاوتی می‌باشند که این انواع در راستای دو دسته عمل  می‌کنند که عبارتند از:

لول ترانسمیترها

لول ترانسمیترها یا ترانسمیترهای سطح، دستگاه‌هایی هستند که برای اندازه‌گیری سطح مایعات و جامدات در مخازن و دیگر محفظه‌ها به کار می‌روند. این ترانسمیترها از سنسورها برای اندازه‌گیری ارتفاع مواد و تبدیل سیگنال سنسور به سیگنال الکتریکی در سیستم‌های نظارتگر استفاده می‌کنند.درواقع لول ترانسمیترها توانایی اندازه گیری مداوم سطح یک محدوده را دارا بوده و می‌توانند  گزارش دقیقی از مقدار معین مواد درون یک محدوده ی خاص و موارد مذکور ارائه دهند.

لینک مفید:انواع ترانسمیتر

لول سوئیچ ها (اندازه گیری سطح نقطه)

لول سوئیچ یا سطح سنج، ابزاری کارآمد و دقیق جهت پایش و نظارت بر ارتفاع مایعات، جامدات و مواد خمیری در مخازن، لوله‌ها و سایر محفظه‌ها است. این ابزار با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های نوین، قادر به اندازه‌گیری و گزارش سطح مواد با سرعت و دقت بالا بوده و در صورت نیاز، سیگنالی برای تنظیم یا هشدار ارسال می‌کند.

انواع سنسورهای کنترل سطح

سنسورهای کنترل سطح به دلیل کاربرد فراوان و گستردگی تجهیزات و ابزارات در زمینه ی اندازه گیری سطح دارای انواع گوناگونی می‌باشند که هر یک از این انواع به تنهایی برای تمام جریانات صنعتی کاربرد نداشته و مناسب نیست؛ بنابراین با توجه به این امر باید متناسب با هر فرایند و هر کاربرد بهترین گزینه را مورد توجه قرار داد.

انواع سنسورهای کنترل سطح عبارتند از:

• سنسورهای التراسونیک
• سنسورهای خازنی
• سنسورهای لیزری 
• سنسورهای رادیومتریک یا گاما
• سنسورهای رادار
• سنسورهای فشار یا تفاضلی
• سنسورهای هیدرواستاتیک
• سنسورهای القایی 

سنسور کنترل سطح التراسونیک (Ultrasonic level gauge)

سنسورهای اولتراسونیک زیرمجموعه‌ای از فرستنده‌های سطح هستند و برای اندازه‌گیری سطح مداوم استفاده می‌شوند. این حسگرها غیر تماسی هستند و حاوی امواج الکتریکی هستند. در این دستگاه، امواج الکتریکی به داخل مخزن فرستاده شده و پس از برخورد به سطح مواد، منعکس می شوند. پس از اتمام این فرآیند؛ سنسورهای سطح سنج اولتراسونیک طیفی از اطلاعات را دریافت می کنند که این اطلاعات را تفسیر و بررسی می کند تا ارتفاع و سطح محتویات داخل مخزن را به طور دقیق تعیین کند. انواع مختلفی از سنسورهای اولتراسونیک برای اندازه‌گیری سطوح جامد و مایع استفاده می‌شود، اما با توجه به اینکه مواد جامد معمولاً حاوی گرد و غبار زیادی هستند و این می‌تواند برای سنسور مشکل‌ساز باشد، این دستگاه اغلب برای اندازه‌گیری سطح مایعات استفاده می‌شود.

سنسور کنترل سطح خازنی (Capacitance level meter)

حسگر خازنی زیرمجموعه ای از سوئیچ های سطح است و همانطور که قبلا در این مقاله ذکر شد، سوئیچ های سطح برای اندازه گیری سطح نقطه ای استفاده می شوند. یک حسگر خازنی از یک سنسور الکتریکی تشکیل شده است. داخل خازن از دو سطح منفی و مثبت به نام های (انتها و کاتد) تشکیل شده است. وزن الکتریکی در این دو سطح انباشته و در صورت نیاز از کل بار در این دو سطح در مدار استفاده می شود. حال اگر بار دی الکتریک در این دو لایه جمع شود، بسته به ضریب خاص این ماده، ظرفیت الکتریکی خازن تغییر می کند.

مطالعه کنید:سنسور خازنی تشخیص سطح آب

ویژگی های سنسورهای خازنی به لحاظ ظاهری به دو دسته ی ویژگی های فیزیکی و نوع اتصالات تقسیم میشوند و همین سنسورها از نظر ویژگی های فیزیکی دارای چهار دسته بندی می‌باشند که عبارتند از:

سنسور خازنی مینیاتوری:

سنسورهای خازنی مینیاتوری به دلیل فعالیت در محیط های متراکم در اشکال مکعبی یا استوانه ای تولید می‌شوند .همچنین دارای کاربردهای گوناگونی از قبیل کنترل و نظارت بر روند ماشین هستند.

سنسورهای خازنی سیلندری یا استوانه ای:

این نوع سنسورها نسبت به سنسورهای مینیاتوری بزرگتر بوده و قابلیت تنظیم دارند.

سنسورهای خازنی دما بالا:

این سنسورها در شرایطی که درجه ی حرارت به شدت بالاست مورد استفاده قرار می گیرند.همچنین قادر به اندازه گیری سطح مایعاتی با مواد داغ یا مذاب نیز می‌باشند.

سنسورهای خازنی آنالوگ:

سنسورهای آنالوگ به تولید سیگنال های آنالوگ می پردازند. همچنین با توجه به عملکرد و کاربردی که در فرایندهای مختلف دارند می‌توانند دارای مزیت های گوناگون باشند. این سنسورها در جهت انتخاب مواد، نظارت بر ضخامت و انحراف غلظت مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنسور کنترل سطح لیزری (Laser level meter)

سنسور لیزری در مواقعی که نیاز به اندازه گیری میزان مایعات باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع آنها برای اندازه گیری سطح مواد از پالس های لیزری استفاده می‌کنند.این دستگاه ها یک پالس کوتاه لیزری را به قسمت پایینی مخزن و به بخش داخلی مایع می‌فرستد. در این حالت پالس ارسال شده با سطح مایع برخورد و به سمت حسگر منعکس می‌شود.

زمانی که توسط این پالس لیزری برای طی کردن روند ذکر شده صرف می‌شود توسط سیستم تشخیص و در خروجی نمایش داده می‌شودواما یک نکته ی منفی در جهت بکار بردن این دستگاه قابل ذکر است و آن عدم استفاده از سنسور در مخازن دارای گرد و غبار یا بخارات غلیظ می‌باشد؛ چرا که این گرد و غبار باعث پراکنده شدن نور لیزر و ضعیف شدن سیگنال و در نهایت منجر به سخت شدن تشخیص اندازه سطح می‌شود.

کلیک کنید:اندازه گیری سطح مخزن با سنسور فشار

کنترل سطح پره ای

سنسور پره ای یا لول سوئیچ پره ای، نوعی لول سوئیچ مکانیکی است که با اتکا به سادگی، قابلیت اطمینان و قیمت مناسب، به عنوان نگهبانی دقیق و کارآمد در قلب صنایع مختلف عمل می‌کند. این سنسور با حرکتی هوشمندانه، مقدار مایعات، جامدات و مواد خمیری را در مخازن، لوله‌ها و دیگر محفظه‌ها رصد و پایش می‌کند و اطلاعات حیاتی را در اختیار سیستم‌های کنترلی قرار می‌دهد تا با تنظیم و مدیریت میزان مواد، فرآیندی ایمن و بهینه را رقم بزنند. اصول عملکرد سنسور پره ای به این گونه می باشد که پره در داخل مخزن یا لوله نصب می‌شود.با تغییر میزان مواد، پره نیز به حرکت در می‌آید.حرکت پره، میکروسوئیچ را فعال یا غیرفعال می‌کند.میکروسوئیچ، اطلاعات را به کنترلر ارسال می‌کند.کنترلر با توجه به اطلاعات دریافتی، مقدار و میزان مواد را تنظیم می‌کند.

کنترل سطح جیوه ای

حسگر جیوه ای از خاصیت رسانایی الکتریکی جیوه استفاده می کند. فلوتر یا شناوری که در داخل مخزن قرار می‌گیرد، با بالا و پایین رفتن میزان سیال، جیوه را در یک محفظه ی شیشه ای جابجا می کند. جابجایی جیوه، مدار الکتریکی را قطع یا وصل می کند و در نتیجه، پمپ، شیر یا دیگر تجهیزات مرتبط با سیال را خاموش یا روشن می کند.

کنترل سطح دیگ بخار

کنترل سطح دیگ بخار یک فرآیند کنترلی است که در آن سطح بخار درون یک دیگ بخار یا یک سیستم تولید بخار کنترل می‌شود. این نظارت برای حفظ سطح بخار در مقادیر مشخص و ایده‌آل، اطمینان از عملکرد صحیح دیگ بخار و اجتناب از افزایش یا کاهش ناگهانی فشار بخار به کار می‌رود. به طور کلی، کنترل سطح بخار از طریق کنترل دبی بخاری، سوپاپ‌های کنترل، یا دستگاه‌های سنجش سطح ، اطلاعات لازم برای تنظیم دبی و فشار بخار را فراهم می‌کنند. این کنترل به طور گسترده در صنایع مختلفی مانند صنایع پتروشیمی، صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی و غیره استفاده می‌شود.

کنترل سطح چرخشی

نوعچرخشی معمولاً به نظارت بر مقدار مایعات در یک ظرف چرخشی اشاره دارد.در این سیستم‌ها، مایع داخل ظرف چرخشی به وسیله یک یا چند مکانیسم حرکت داده می‌شود، که می‌تواند به وسیله موتورها، پمپ‌ها یا سیستم‌های دیگری کنترل شود.این دستگاه معمولاً برای حفظ میزان مایع در محدوده مشخصی، جلوگیری از سرازیری یا سرریز مایع، و به طور کلی، برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای این کار، اغلب از سنسورهای سطح، وسایل کنترلی مانند شیرهای کنترل، و الگوریتم‌های کنترلی استفاده می‌شود تا میزان مایع درون ظرف چرخشی را تنظیم کنند. این کنترل معمولاً در برنامه‌های صنعتی مانند فرآیندهای تولید، پرورش مخلوط‌ها، و تولید مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کنترل سطح جامدات

کنترل سطح جامدات به معنای نظارت بر مقدار مواد جامد در یک سیستم یا دستگاه است. این مواد جامد می‌توانند ذرات، پودرها، گلوله‌ها، قطعات یا سایر اشیاء مشابه باشند.از این نوع معمولاً در فرآیندهای صنعتی مانند جمع‌آوری، حمل و نگهداری مواد جامد استفاده می‌کنند.برای نظارت بر سطح جامدات، ابزارها و تجهیزات مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله سنسورهای فشار، سنسورهای وزن، لیزرها، رادارها، و حتی سیستم‌های تصویربرداری. با استفاده از این ابزارها، می‌توان سطح و میزان مواد جامد درون یک مخزن یا سیستم را اندازه‌گیری کرده و سپس با استفاده از سیستم‌های کنترلی مناسب، مانند پمپ‌ها، بندها، و الگوریتم‌های کنترلی، میزان مواد را تنظیم و کنترل کرد.

کنترل سطح دیجیتال

در دستگاه دیجیتال، سنسورهای دیجیتال استفاده می‌شوند تا اطلاعاتی مانند مقدار مایع یا مواد جامد، دما، فشار و غیره را به صورت دیجیتال اندازه‌گیری کنند و به وسیله میکروکنترلرها و یا سیستم‌های کنترلی دیجیتال، این اطلاعات را پردازش و تحلیل کنند. سپس بر اساس این اطلاعات، الگوریتم‌های کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرند تا عملکرد و وضعیت سیستم را کنترل و تنظیم کنند.

کنترل سطح میله ای

نوع میله‌ای به معنای نظارت برمیزان مایع یا جامد در ارتباط با یک میله است. این میله معمولاً یک ستون میله است که درون یک مخزن یا وسیله‌ای مانند یک مخزن جای گرفته است.برای مهار میزان میله‌ای، معمولاً از یک سنسور میله‌ای استفاده می‌شود که موقعیت میله را اندازه‌گیری می‌کند. این سنسور معمولاً با مبنای تکنولوژی مختلفی مانند فشار، لیزر، سونار یا اولتراسونیک عمل می‌کند. بعد از اندازه‌گیری، اطلاعات به یک واحد کنترلی ارسال می‌شود که میزان مایع در سطح میله را بررسی می‌کند. در صورت لزوم، سیستم کنترلی می‌تواند اقدام به تنظیم و مهار جریان مایع درون مخزن نماید تا میزان مایع مطابق با میله تنظیم شود.استفاده از کنترل سطح میله‌ای برای مخازن و مخازنی که نیاز به نظارت دقیق و استاندارد سطح مایع دارند، بسیار معمول است.

کنترل سطح نوری

کنترل سطح نوری به معنای استفاده از نور و سنسورهای نوری برای نظارت بر میزان مایع یا جامد است. در این روش، از انتشار یا انعکاس نور توسط سطح مایع یا جامد برای تشخیص موقعیت و مقدار آن استفاده می‌شود.یک سنسور نوری معمولاً به سطح مخزن یا محیطی که قرار است بر میزان آن نظارت شود، نصب می‌شود. سپس نوری از یک منبع نور به سنسور فرستاده می‌شود. اگر سطح مایع یا جامد با سنسور همخوانی داشته باشد، نور به سنسور بازتاب می‌شود یا به سنسور نفوذ می‌کند. این تغییرات در نوری که به سنسور بازمی‌گردد، توسط سنسور تشخیص داده می‌شود و اطلاعات مربوط به میزان مایع یا جامد به واحد کنترلی ارسال می‌شود.

چرا کنترل سطح مهم است؟

1. جلوگیری از سرریز شدن:سرریز شدنِ مواد، علاوه بر اتلافِ منابع، می تواند خطراتِ جانی و مالیِ زیادی به همراه داشته باشد. به عنوان مثال، سرریز شدنِ موادِ شیمیایی می تواند منجر به آلودگیِ محیط زیست شود.

2. حفاظت از تجهیزات:نوساناتِ سطحِ مواد می تواند به تجهیزاتِ مربوطه آسیب برساند. به عنوان مثال، نوساناتِ سطحِ آب در دیگ بخار می تواند منجر به رسوب و خوردگیِ لوله ها شود.

3. بهینه سازیِ مصرف:کنترل دقیقِ سطح، به مصرفِ بهینه و اقتصادیِ مواد کمک می کند. به عنوان مثال، با کنترل سطحِ آب در سیستم های آبیاری، می توان از هدر رفتنِ آب جلوگیری کرد.

4. افزایشِ راندمان:با کنترل سطح، می توان راندمانِ سیستم های صنعتی را به طور قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال، با کنترل سطحِ مواد در فرآیندهای صنعتی، می توان از ضایعات و دوباره کاری جلوگیری کرد.

5. حفظِ سلامتی و ایمنی:کنترل سطح در برخی موارد برای حفظِ سلامتی و ایمنی افراد ضروری است. به عنوان مثال، در مخازنِ موادِ سمی و خطرناک، باید از سیستم های کنترل سطحِ دقیق استفاده کرد تا از نشت و انتشارِ موادِ سمی جلوگیری شود.

6. بهبودِ کیفیتِ محصولات:کنترل دقیقِ سطح در برخی از فرآیندهای صنعتی، مانند تولید مواد غذایی و دارویی، برای حفظِ کیفیتِ محصولات ضروری است.

7. کاهشِ هزینه ها:کنترل سطح می تواند با جلوگیری از هدر رفتنِ مواد، آسیب به تجهیزات و ضایعات، به طور قابل توجهی هزینه ها را کاهش دهد.

8. بهبودِ مدیریتِ منابع:کنترل سطح می تواند به مدیریتِ بهترِ منابع، مانند آب و انرژی، کمک کند.

مشاوره قبل از خرید

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: