اگر همیشه با پر شدن یا خالی شدن بیش‌ازحد مخازن آب و مایعات سروکار دارید، وقت آن رسیده که با یک نقشه ساده و کاربردی، سیستم کنترل سطح مایعات را خودتان طراحی کنید!
در این مقاله، بدون نیاز به دانش تخصصی، شما را قدم‌به‌قدم با نقشه‌ی مدار فرمان کنترل سطح مایعات آشنا می‌کنیم؛ سریع، عملی و قابل اجرا حتی در خانه یا کارگاه!
در سیستم‌های تاسیساتی، صنعتی، کشاورزی و حتی خانگی، کنترل سطح مایعات در مخازن یکی از حیاتی‌ترین عملیات‌های کنترلی است. عملکرد نادرست در این بخش ممکن است منجر به سرریز شدن مخزن، سوختن پمپ به دلیل خشک‌کاری، هدر رفت مایع یا آسیب به تجهیزات شود. برای حل این چالش، از مدار فرمان کنترل سطح مایعات استفاده می‌شود. این مدار یک سیستم منطقی الکتریکی است که با بهره‌گیری از حسگرهای سطح (نظیر فلوتر، پروب یا سطح‌سنج) و اجزای فرمان مانند رله یا کنتاکتور، عملیات پر و خالی شدن مخزن را به‌صورت خودکار مدیریت می‌کند.
تعریف مدار فرمان کنترل سطح مایعات
مدار فرمان کنترل سطح مایعات یک مدار کنترلی بر پایه اصول الکترومکانیکی یا الکترونیکی است که وظیفه دارد با استفاده از اطلاعات دریافت‌شده از سنسورهای سطح، عملکرد اجزای اجرایی مثل پمپ یا شیر برقی را مدیریت کند. این مدار در دو سطح فرمان و قدرت تعریف می‌شود:
- مدار فرمان: بخشی از مدار که وظیفه پردازش ورودی‌ها و صدور فرمان را دارد (مثلاً فلوتر و رله).
- مدار قدرت: بخشی که انرژی لازم برای راه‌اندازی بار (مثل پمپ) را فراهم می‌کند.
ما در این مقاله به تعریف کنترل سطح مایعات و انواع سنسورهای کنترل سطح مایعات پرداخته ایم.
اجزای اصلی مدار فرمان کنترل سطح مایعات
هدف نهایی این مدار، روشن و خاموش‌کردن پمپ یا شیر برقی به‌صورت خودکار و ایمن، با توجه به سطح سیال در مخزن است.
در این مدار معمولاً از قطعات زیر استفاده می‌شود. هر قطعه وظیفه مشخص و جایگاه ویژه‌ای در عملکرد صحیح مدار دارد:
1. فلوتر (Float Switch)
یک کلید مکانیکی شناور است که با بالا یا پایین رفتن سطح مایع در مخزن، وضعیت اتصال داخلی‌اش را تغییر می‌دهد. فلوترها ممکن است به‌صورت عمودی، افقی یا معلق در داخل مخزن نصب شوند. فلوتر در اصل به‌عنوان ورودی مدار فرمان عمل کرده و بسته به موقعیت سطح مایع، مدار را باز یا بسته می‌کند.
جهت آشنایی با انواع فلومتر کلیک کنید.
2. رله (Relay)
یک سوئیچ الکترومغناطیسی است که در مدار فرمان برای صدور فرمان قطع و وصل به بار استفاده می‌شود. فلوتر مستقیماً به بوبین رله متصل شده و در صورت فعال شدن، کنتاکت‌های رله مدار قدرت را فعال یا غیرفعال می‌کنند.
3. کنتاکتور (در بارهای صنعتی)
در صورت استفاده از پمپ‌هایی با جریان بالا (معمولاً بیش از ۱۰ آمپر)، به‌جای رله از کنتاکتور استفاده می‌شود. این وسیله برای کلیدزنی مطمئن بارهای بزرگ طراحی شده است و بوبین آن توسط مدار فرمان کنترل می‌شود.
4. پمپ یا شیر برقی
عملگر سیستم است که در پاسخ به فرمان صادر شده از مدار، مایع را به داخل یا خارج از مخزن منتقل می‌کند. پمپ‌های تکفاز یا سه‌فاز می‌توانند از طریق کنتاکتور یا رله کنترل شوند.
5. منبع تغذیه
برق ورودی مدار معمولاً ۲۲۰ ولت AC یا ۲۴ ولت DC است. انتخاب نوع ولتاژ وابسته به نوع تجهیزات کنترلی و محیط عملیاتی دارد.
6. جعبه فرمان و سیم‌کشی
برای نگهداری منظم قطعات فرمان و ایزوله‌سازی آن‌ها از مدار قدرت، از تابلوی فرمان استفاده می‌شود. سیم‌کشی نیز باید طبق استاندارد و با رعایت رنگ‌بندی و سطح مقطع مناسب انجام شود.
خواندن این مقاله را از دست ندهید: کنترل سطح دیگ بخار چیست؟ نحوه تنظیم کنترل سطح دیگ بخار
ساختار کلی نقشه مدار فرمان کنترل سطح مایعات
در مدار پایه‌ای کنترل سطح مایعات با دو فلوتر، ساختار به‌صورت زیر تعریف می‌شود:
- فلوتر پایین به‌عنوان حسگر سطح کم عمل کرده و اگر سطح مایع از حد مجاز کمتر شود، مسیر بوبین رله را برقرار می‌سازد.
- فلوتر بالا به‌عنوان حسگر سطح بالا، با رسیدن مایع به سطح بالا، مدار بوبین را قطع کرده و پمپ خاموش می‌شود.
مدار معمولاً به‌صورت زیر سیم‌کشی می‌شود:
- سیم فاز از طریق کلید ایمنی وارد مدار می‌شود.
- به‌ترتیب از فلوتر پایین، فلوتر بالا، و بوبین رله عبور می‌کند.
- بوبین در صورت بسته بودن مسیر، تحریک شده و کنتاکت قدرت را بسته و پمپ روشن می‌شود.
- وقتی فلوتر بالا فعال شود، مسیر بوبین قطع و پمپ خاموش می‌شود.
این مدار به‌صورت خودکار بین دو نقطه حداقل و حداکثر کار می‌کند و نیازی به حضور انسان ندارد.
انواع مدار فرمان کنترل سطح مایعات
مدارهای فرمان کنترل سطح مایعات در اشکال مختلفی بسته به نوع حسگر و سیستم کنترلی تقسیم‌بندی می‌شوند:
1. مدار فلوتر-رله
متداول‌ترین و ساده‌ترین نوع مدار است که از فلوتر مکانیکی و رله الکترومغناطیسی برای کنترل پمپ استفاده می‌کند.
2. مدار فلوتر با کنتاکتور
برای بارهای بالاتر از ۱۰ آمپر یا استفاده صنعتی از فلوتر و کنتاکتور در ترکیب با حفاظت‌های جانبی (مانند بی‌متال و فیوز) استفاده می‌شود.
3. مدار کنترل سطح با PLC
در سیستم‌های پیشرفته، از سنسورهای سطح خازنی، راداری یا هدایتی استفاده شده و سیگنال‌ها وارد PLC می‌شود. این نوع سیستم‌ها قابلیت تنظیم نقطه‌چین، ذخیره اطلاعات و اتصال به SCADA یا HMI را دارند.
مطالعه کنید: PLC چگونه کار می کند؟
4. مدار با سطح‌سنج رسانا (Conductive Level Sensor)
در این روش به‌جای فلوتر، از میله‌های رسانا (پروب) استفاده می‌شود که با استفاده از هدایت الکتریکی بین الکترود و زمین، وجود یا عدم وجود مایع را تشخیص می‌دهند.
نحوه عملکرد مدار فرمان به‌صورت مرحله‌به‌مرحله
- سطح مایع کاهش می‌یابد و فلوتر پایین بسته می‌شود.
- مسیر بوبین رله یا کنتاکتور بسته شده و پمپ روشن می‌شود.
- پمپ مایع را به داخل مخزن می‌فرستد.
- با رسیدن سطح به فلوتر بالا، فلوتر قطع شده و بوبین رله خاموش می‌شود.
- پمپ متوقف می‌شود و منتظر کاهش سطح مجدد می‌ماند.
در این سیستم، فلوترها به‌صورت سری در مدار فرمان قرار دارند. برای افزایش قابلیت اطمینان، می‌توان از تایمرهای تأخیری، حفاظت خشک‌کار، یا کلیدهای حرارتی نیز در مدار استفاده کرد.
ما در این مقاله به بررسی اینکه خازن چیست و چطور کار می‌کند؟ به صورت مفصل پرداخته ایم.
نکات مهم در طراحی و نصب
- ارتفاع نصب فلوترها باید با توجه به حجم مفید مخزن و نرخ جریان پمپ تنظیم شود.
- از فیوزهای مینیاتوری، ارت و حفاظت نشتی جریان برای ایمنی کامل استفاده شود.
- در محیط‌های صنعتی، از فلوتر یا سنسورهایی با استاندارد ضد انفجار یا ضد خوردگی استفاده شود.
- مسیر فرمان را از مسیر قدرت جداگانه سیم‌کشی و شماره‌گذاری کنید.
- استفاده از تابلوی برق استاندارد و دارای شینه ارت الزامی است.
- در کاربردهای حیاتی، اضافه‌کردن سیستم هشدار صوتی یا نوری برای سطح بحرانی توصیه می‌شود.
کاربردهای عملی مدار فرمان کنترل سطح مایعات
- سیستم‌های آبرسانی منازل، ویلاها و برج‌های مسکونی
- کنترل سطح در مخازن موتورخانه‌های مرکزی
- کنترل فرآیند در صنایع غذایی، دارویی و پتروشیمی
- مخازن اسید، باز، نفت و روغن با سنسورهای خاص
- اتوماسیون در سیستم‌های تصفیه آب و پساب
- محافظت از پمپ در برابر خشک‌کاری یا سوختگی
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: