سوئیچ سطح چیست؟ انواع سوئیچ های سطح

این مقاله سوئیچ های سطح و انواع سوئیچ های سطح را توضیح می دهد. سوئیچ های سطح ابزارهای اندازه گیری هستند که در یک نقطه مشخص از سطح نصب می شوند. آنها عمدتاً برای تشخیص پر شدن سطح محصولات ذخیره شده در قیف ها، سیلوها و سایر مخازن ذخیره سازی استفاده می شوند.
هنگامی که سوئیچ سطح وضعیت خود را تغییر می دهد (باز/بسته)، یک هشدار امنیتی (مخزن پر یا کم) را راه اندازی می کند یا یک عمل خاص را در این فرآیند ایجاد می کند. به عنوان مثال، عمل خاص ممکن است راه اندازی یک پمپ برای پر کردن یا خالی کردن مخزن باشد.

تفاوت بین سوئیچ سطح و سنسور سطح

اگرچه هر دو نام اغلب به عنوان مترادف استفاده می شوند، اما اهداف متفاوتی دارند. آنها از بسیاری جهات به دستگاه های مختلف اشاره می کنند.
سنسورهای سطح یک اندازه گیری مداوم سطح محصول را انجام می دهند، از طرف دیگر، سوئیچ های سطح یک اندازه گیری دقیق را انجام می دهند. این بدان معنی است که آنها وجود یا عدم وجود محصول را در یک سطح از پیش تعریف شده تشخیص می دهند.
سوئیچ های سطح دستگاه هایی از نوع روشن/خاموش هستند که بین دو موقعیت متناوب قرار می گیرند. سوئیچ تراز دو حالت دارد یکی باز شدن و دیگری بسته شدن مدار.

چگونه یک سوئیچ سطح انتخاب کنیم؟

سوئیچ های سطح با در نظر گرفتن نوع محصول (مایع، دانه ای یا جامد به صورت فله)، خواص آن (رسانا یا نارسانا، ساینده، تهاجمی و غیره)، تلاطم روی سطح یا وجود فوم انتخاب می شوند.
پس از انتخاب نوع سوئیچ، انتخاب را به مدل هایی محدود کنید که قادر به تحمل شرایط عملیاتی فرآیند (فشار، دما) هستند و با مواد سازگار با محصول ساخته شده اند.

انواع مختلف سوئیچ های سطح

سوئیچ‌های سطح را می‌توان با فناوری استفاده از آنها برای عملکردشان متمایز کرد. سوئیچ سطح بر اساس نوع محصولی که سطح آن اندازه گیری می شود انتخاب می شود. این به طور خاص به مایع، خمیری یا جامد بودن محصول بستگی دارد.

1. سوئیچ سطح شناور

سوئیچ های سطح شناور از یک شناور فلزی یا پلاستیکی متصل به شفت مکانیکی یا سوئیچ REED (دستگاه مغناطیسی) تشکیل شده اند .
سوئیچ های سطح شناور بر اساس اصول ساده عمل می کنند. یک شناور روی سطح مایع یک مخزن شناور است. شناور با توجه به بالا و پایین رفتن مایع داخل مخزن بالا و پایین می رود. پس از رسیدن به یک موقعیت از پیش تعیین شده، سوئیچ آن را شناسایی کرده و باعث تغییر وضعیت سوئیچ می شود.

انواع سوئیچ شناور

1A. سوئیچ سطح با شناور معلق

شناور از انتهای دیگر کابل آویزان است. داخل آن یک دستگاه محرک است، عموماً یک کلید مکانیکی در آن است. شناور با رسیدن سطح مایع به آن بالا می رود و کج می شود. کج شدن باعث تغییر حالت سوئیچ می شود.

سوئیچ شناور ساده و آسان برای کار است، اما تشخیص سطح دقیق نیست. به طور گسترده در پمپ ها به عنوان یک وسیله ایمنی برای جلوگیری از عملکرد خشک پمپ استفاده می شود.

1B. سوئیچ سطح برای نصب عمودی

شناور مغناطیسی در امتداد یک محور عمودی حرکت می کند که یک reed switch را ادغام می کند. هنگامی که شناور به ارتفاع reed switch می رسد، وضعیت سوئیچ تغییر می کند.
سوئیچ سطح نوع Displacer نیز مشابه یک سوئیچ شناور مغناطیسی است. این شامل یک شناور است که در مخزن آویزان است. هنگامی که سطح محصول افزایش می یابد، وزن جابجایی کم می شود و در نتیجه سوئیچ سطح فعال می شود.

1C. سوئیچ سطح برای نصب افقی

این دستگاه شامل یک شناور است که به انتهای یک محور افقی متصل شده است. با افزایش سطح مایع، شناور شیب محور مفصل را تغییر می دهد و تماس را فعال می کند.

2. سوئیچ سطح خازنی

عملکرد سوئیچ های سطح خازنی مشابه خازن های الکتریکی است.
این کلید همراه با دیواره مخزن به عنوان خازن الکتریکی عمل می کند. کلید سطح خود به عنوان یک الکترود عمل می کند و الکترود دیگر دیواره مخزن است. خازن بین دو الکترود تشکیل می شود. ظرفیت بین آنها با رسیدن به سطح از پیش تعیین شده تغییر می کند و باعث تغییر حالت سوئیچ می شود.
افزایش سطح محصول باعث تغییر در ظرفیت خازن می شود. همان توسط سوئیچ سطح شناسایی شده و به سیگنال سوئیچینگ تبدیل می شود.

مزایا

• هم تشخیص سطح جامد و هم سطح مایع.
• سطوح مواد رسانا و غیر رسانا قابل تشخیص است.
• ویسکوزیته محصول و ماهیت چسبنده بر اندازه گیری تأثیر نمی گذارد.
• سوئیچ های سطح مقاوم در برابر فشارها و دماهای بالا.

3. سوئیچ سطح رسانا

سوئیچ های سطح رسانا به طور مشخص با مایعات رسانا استفاده می شوند. پیکربندی اصلی آن شامل دو الکترود از یک مدار الکتریکی باز است، بنابراین هیچ جریانی بین آنها عبور نمی کند.

هنگامی که مایع رسانا بالا می آید و با الکترودها تماس پیدا می کند، مدار را می بندد. این باعث می شود که جریان بین الکترودها جریان یابد و باعث تغییر حالت سوئیچ شود. سوئیچ های سطح فقط با مایعات رسانا مانند مواد شوینده، اسیدها و محلول های مبتنی بر آب کار می کنند. برای هیدروکربن ها، حلال ها یا روغن هایی که رسانایی آنها معمولاً بسیار کم است مناسب نیست.
سوئیچ های رسانایی نیز وجود دارد که از مواد مقاوم در برابر مایعات خورنده ساخته شده اند.

مزایا

• سوئیچ های سطح رسانا ساده، ارزان و قوی هستند.
• انواع مختلفی از نصب امکان پذیر است.
• کالیبراسیون لازم نیست.
• سوئیچ های دارای چندین الکترود امکان تشخیص سطوح مختلف را دارند.

4. سوئیچ سطح دیاپازونی

عنصر حسگر از یک چنگال تشکیل شده است. با استفاده از یک سیستم پیزوالکتریک در فرکانس تشدید خاصی ارتعاش می کند . هنگامی که محصول با پروب های ارتعاشی تماس پیدا می کند، سرعت ارتعاش کند می شود یا متوقف می شود.
این نوع سوئیچ با مواد جامد دانه ای و مایعات سازگار است. ویژگی های محصول بر حساسیت سوئیچ تأثیر نمی گذارد. یکی دیگر از مزایای این آشکارسازها این است که می توان از آنها در مناطق بالقوه انفجار استفاده کرد. این ویژگی آن را برای مخازن ذخیره سازی مواد خام، مواد غذایی و صنایع شیمیایی مناسب می کند.

مزایا

• پارامترهای فرآیند مانند ویسکوزیته، رسانایی و اندازه ذرات بر اندازه‌گیری تأثیر نمی‌گذارند.
• شرایط عملیاتی مانند فشار، دما، فوم و گرفتگی محصول تاثیری ندارند.
• مقاوم در برابر سایش، نصب آسان و بدون نیاز به کالیبراسیون.
• بدون اثر سایش و پارگی، نیازی به نگهداری ندارد.

5. سوئیچ سطح پارو دوار

میله با سنگریزه توسط یک موتور الکتریکی رانده می شود . سوئیچ های سطح پارو دوار از یک شفت تشکیل شده اند که یک پدال دیگر به آن متصل است. با حرکت یک موتور الکتریکی، چرخش آن با سرعت کم است.
هنگامی که محصول در سیلو یا مخزن با پاروها تماس پیدا می کند، سرعت چرخش آن کاهش می یابد. موتور متوقف می شود و باعث تغییر وضعیت سوئیچ می شود.
هر دو سطح بالا و پایین مواد جامد فله در سطل‌ها، قیف‌ها و سیلوهای غلات، خوراک دام، سیمان، خرده‌های چوب، مواد شوینده و سطح قند قرار دارند.

مزایا

• مزیت اصلی این است که نیازی به کالیبراسیون ندارد
• مناسب برای کاربردهای ساده

6. سوئیچ سطح نوری

عملکرد سوئیچ های سطح الکترونیکی نوری بر اساس یک فرستنده LED مادون قرمز و گیرنده است.

یک پرتو نور مادون قرمز ساطع شده از منبع توسط( LED) روی منشور می افتد. با عبور از مایع منعکس می شود و با شدت کمتری به گیرنده می رسد. باعث می شود وضعیت سوئیچ تغییر کند. فقط نوک منشور با مایع در تماس است.

مزایا

• این نوع سوئیچ سطح با تمام مایعات سازگار است.
• سوئیچ سطح تحت تأثیر ویژگی های فیزیکی محصول مانند هدایت، چگالی، ثابت دی الکتریک، ضریب شکست (RI) یا رنگ قرار نمی گیرد.
• عدم وجود قطعات متحرک در ساخت سوئیچ
• مناسب ترین در یک محیط خطر.
• کالیبراسیون مورد نیاز نیست.

7. سوئیچ سطح رادار و لیزر

سوئیچ های سطح رادار و لیزر پرتوهای رادار فرابنفش و امواج مایکروویو را ساطع می کنند و امواج منعکس شده را دریافت می کنند.
پرتوهای رادار فرابنفش و امواج مایکروویو به جسم برخورد کرده و به فرستنده منعکس می شوند. موج منعکس شده را اندازه گیری می کند و کل زمان سفر موج را محاسبه می کند. سرعت موج برابر با سرعت نور است. کنترل کننده مسافت را با در نظر گرفتن سرعت و زمان محاسبه می کند.