Was ist ein kapazitiver Flüssigkeitsstandsensor? Und wie funktioniert er?

Was ist ein kapazitiver Flüssigkeitsstandsensor?

Der kapazitive Flüssigkeitsstandsensor ist ein Instrument zur kontinuierlichen Messung von Flüssigkeiten und deren Umwandlung in ein elektrisches Signal.

Kapazitive Flüssigkeitsstandsensoren spielen eine entscheidende Rolle bei der präzisen, kontinuierlichen Messung von Flüssigkeiten in Behältern. Vielseitig genug, um nahtlos mit Kraftstoffen, Ölen, Wasser und Kühlflüssigkeiten zu arbeiten. Im Kern misst dieser Sensor die Höhe der Flüssigkeit und wandelt diese Daten in ein elektrisches Signal um. Dieses wertvolle Signal kann dann mit verschiedenen Instrumenten verbunden werden, sodass Benutzer den Flüssigkeitsstand visualisieren, überwachen, aufzeichnen und verwalten können.

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Wie funktioniert ein kapazitiver Flüssigkeitsstandsensor?

Kapazitiver Flüssigkeitsstandsensor mit guter Struktur und Installationsmethode kann bei hohen Temperaturen, hohem Druck, starker Korrosion, leicht zu kristallisierenden, verstopfungs- und frostsicheren Materialien sowie festen Pulver- und Granulatmaterialien eingesetzt werden.

Kapazitiver Flüssigkeitsstand von Sino-Inst Der Sensor kann den Flüssigkeitsstand eines stark korrosiven Stoffes messen Mittel. Es misst den Flüssigkeitsstand eines Hochtemperaturmediums. Es misst den Flüssigkeitsstand verschlossener Behälter. Es hat nichts mit der Viskosität, Dichte und dem Arbeitsdruck des Mediums zu tun.

Merkmale kapazitiver Flüssigkeitsstandsensoren

Der Aufbau ist einfach, ohne bewegliche oder elastische Komponenten. Daher ist die Zuverlässigkeit äußerst hoch und der Wartungsaufwand minimal. Unter normalen Umständen ist es nicht erforderlich, regelmäßig große, mittlere und kleine Wartungsarbeiten durchzuführen.
Verschiedene Signalausgänge. Erleichtern Sie die Konfiguration verschiedener Systeme.
Geeignet für die Füllstandsmessung von Hochtemperatur- und Hochdruckbehältern. Und der Messwert wird nicht durch die Temperatur, das spezifische Gewicht der zu messenden Flüssigkeit sowie die Form und den Druck des Behälters beeinflusst.
Es eignet sich besonders für die Messung stark korrosiver Flüssigkeiten wie Säuren und Laugen.
Perfekter Überstrom-, Überspannungs- und Polaritätsschutz.

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Typen kapazitiver Flüssigkeitsstandsensoren

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Wie funktioniert ein kapazitiver Flüssigkeitsstandsensor?

Kondensator definieren

Was ist ein Kondensator?

Ein Kondensator ist ein passives elektronisches Bauteil, das elektrische Energie speichert und abgibt. In seiner einfachsten Form besteht ein Kondensator aus zwei leitenden Platten, die durch ein isolierendes Material, das sogenannte Dielektrikum, getrennt sind.

Wenn an die Platten Spannung angelegt wird, entsteht ein elektrisches Feld, wodurch sich positive und negative Ladungen auf den Platten ansammeln.

Diese gespeicherte Energie kann später bei Bedarf entladen werden. Die Fähigkeit eines Kondensators, Energie zu speichern, wird in Farad (F) gemessen und als Kapazität bezeichnet.

Verbindung zwischen einem Kondensator und einem kapazitiven Flüssigkeitsstandsensor:

Das Prinzip eines kapazitiven Flüssigkeitsstandsensors ist untrennbar mit dem Konzept der Kapazität verbunden. So hängen sie zusammen:

Bildung eines Kondensators:

Im Zusammenhang mit einem kapazitiven Flüssigkeitsstandsensor fungiert die Sonde (oder die eingetauchte Elektrode) als eine Platte des Kondensators und die gegenüberliegende Elektrode (häufig die Behälter- oder Tankwand) dient als andere Platte.

Rolle der Flüssigkeit (Dielektrikum):

Die Flüssigkeit, deren Füllstand gemessen wird, fungiert in diesem Kondensatoraufbau als dielektrisches Medium. Unterschiedliche Flüssigkeiten haben unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten, die sich auf die Kapazität auswirken können.

Kapazität ändern:

Wenn sich der Flüssigkeitsspiegel ändert, variiert der in die Flüssigkeit eingetauchte Teil der Sonde. Dadurch verändert sich das wirksame Dielektrikum zwischen den Kondensatorplatten, was zu einer Kapazitätsänderung führt. Diese Kapazitätsänderung ist direkt proportional zum Flüssigkeitsstand.

Messprinzip:

Die Elektronik im Sensor erkennt diese Kapazitätsänderungen. Durch die Überwachung dieser Änderungen kann der Sensor den Flüssigkeitsstand bestimmen und ihn in ein lesbares Signal umwandeln.

Während ein Kondensator eine grundlegende Komponente in der Elektronik zur Energiespeicherung ist, ist es das Prinzip der Kapazität, das die Funktion eines kapazitiven Flüssigkeitsstandsensors ermöglicht. Der Sensor erzeugt effektiv einen dynamischen Kondensator, dessen Eigenschaften sich je nach Flüssigkeitsstand ändern, was ihn zu einer genialen Anwendung grundlegender elektronischer Prinzipien auf reale Messherausforderungen macht.

Funktionsprinzip des kapazitiven Flüssigkeitsstandsensors

Der kapazitive Flüssigkeitsstandsensor dient zur Messung der Kapazitätsänderung zur Messung des Flüssigkeitsstands. Der kapazitive Flüssigkeitsstandsensor wird zur Messung der Kapazitätsänderung verwendet, um die Unebenheit des Flüssigkeitsstands zu messen.

Der kapazitive Flüssigkeitsstandsensor ist ein Metallstab, der in den Flüssigkeitsbehälter eingestochen wird. Der Metallstab dient als Pol des Kondensators. Als anderer Pol des Kondensators dient die Behälterwand. Das Medium zwischen den beiden Elektroden ist die Flüssigkeit und das darüber befindliche Gas.

Denn die Dielektrizitätskonstante ε1 der Flüssigkeit unterscheidet sich von der Dielektrizitätskonstante ε2 an der Flüssigkeitsoberfläche. Zum Beispiel ε1>ε2.
Wenn dann der Flüssigkeitsspiegel steigt, erhöht sich die Gesamtdielektrizitätskonstante zwischen den beiden Elektroden des kapazitiven Flüssigkeitsstandmessers entsprechend, sodass die Kapazität zunimmt.
Umgekehrt sinkt bei sinkendem Flüssigkeitsspiegel der Wert von ε und damit auch die Kapazität.

Daher kann der kapazitive Flüssigkeitsstandsensor die Unebenheit des Flüssigkeitsstands messen, indem er die Kapazität zwischen den beiden Elektroden ändert. Die Empfindlichkeit des kapazitiven Flüssigkeitsstandsensors hängt hauptsächlich von der Differenz zwischen den beiden Dielektrizitätskonstanten ab.

Darüber hinaus ist die Messung des Flüssigkeitsstands genau, solange ε1 und ε2 stabil sind. Denn das Messmedium besitzt eine Leitfähigkeit. Daher ist die Metallstabelektrode von einer Isolierschicht bedeckt.

Der kapazitive Flüssigkeitsstandsensor ist klein, lässt sich einfach aus der Ferne übertragen und planen und eignet sich für die Flüssigkeitsstandmessung von korrosiven Medien und Hochdruckmedien.

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Schauen wir uns ein Video an. Es wird Ihnen helfen, das Funktionsprinzip des kapazitiven Flüssigkeitsstandsensors zu verstehen.

Videoquelle: https://www.youtube.com/watch?v=0du-QU1Q0T4

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Vorteile kapazitiver Füllstandsensoren:

Vielseitigkeit: Diese Sensoren funktionieren gut mit verschiedenen dielektrischen Flüssigkeiten und eignen sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen.
Haltbarkeit: Dank ihres robusten Designs, bei dem häufig Edelstahl verwendet wird, sind sie den meisten Flüssigkeiten und rauen Bedingungen beständig. Dies gewährleistet eine lange Lebensdauer.
Keine beweglichen Teile: Durch das Fehlen beweglicher Komponenten ist ein minimaler Wartungsaufwand gewährleistet, was besonders in anspruchsvollen Umgebungen von Vorteil ist.
Hochtemperaturkompatibilität: Da keine empfindlichen Komponenten in die Flüssigkeit eingetaucht sind, können sie in heißeren Flüssigkeiten betrieben werden, wo andere Sensoren möglicherweise Probleme haben.
Kompatibilität mit abgedichteten Systemen: Ihr Design ermöglicht einen effizienten Betrieb in abgedichteten Druck- oder Vakuumbehältern ohne wesentliche Auswirkungen auf die Leistung.
Einfachheit: Aufgrund ihrer unkomplizierten mechanischen Struktur sind sie weniger anfällig für mechanische Ausfälle.

Nachteile kapazitiver Füllstandsensoren:

Einschränkung bei leitfähigen Flüssigkeiten: Bei diesen Sensoren kann es bei leitfähigen Flüssigkeiten zu Problemen kommen, es sei denn, sie verfügen über ein isoliertes Außenrohr.
Probleme mit der Beschichtung: Dicke oder klebrige Medien können die Sonde bedecken und eine Isolierschicht bilden, die zu Fehlfunktionen oder Leistungseinbußen führen kann.
Kalibrierungsnotwendigkeit: Sie erfordern eine Kalibrierung, um den Unterschied zwischen Flüssigkeit und Luft genau zu unterscheiden. Dies kann je nach Medium eine gelegentliche Neukalibrierung erfordern.
Empfindlichkeit der Dielektrizitätskonstante: Änderungen im Medium, die zu einer Verschiebung der Dielektrizitätskonstante führen, können sich auf die Leistung des Sensors auswirken.
Mögliche Verstopfung: Die Sonde könnte in die Flüssigkeit hineinragen, was zu Verstopfungen, Verschmutzungen und bei bestimmten Anwendungen sogar zu Hygieneproblemen führen könnte.

Anwendungen für kapazitive Füllstandsensoren

Der kapazitive Flüssigkeitsstandsensor dient zur Messung des Flüssigkeitsstandes (Pegel) von unter Druck stehenden leitfähigen und nichtleitenden Flüssigkeiten (Feststoffen) in Druckbehältern.

Ein kapazitiver Flüssigkeitsstandsensor kann die Änderungen verschiedener Flüssigkeitsstandparameter in Standardstromsignale umwandeln. Fernübertragung in den Operationssaal. Für das sekundäre Instrument oder Computergerät zur zentralen Anzeige, Start-Notsignal oder automatische Steuerung.

Kombinieren Sie die spezifischen Prozessbedingungen, die Gerätestruktur und die Nutzungsanforderungen des Benutzers. Durch die flexible Kombination von Material, Aufbau und Einbauart des Füllstandmessgerätes. Es eignet sich zur kontinuierlichen Erkennung des Flüssigkeitsstands, des Materialstands oder des Materialstands unter besonderen Bedingungen wie hohem Druck, hoher Temperatur, starker Korrosion, leichter Kristallisation, Antiblockierung, Frostschutz sowie festen Pulver- und Granulatmaterialien. Es kann umfassend zur Erkennung und Steuerung verschiedener industrieller Prozesse eingesetzt werden.

Anwendung kapazitiver Füllstandsensoren:

Leitfähige, isolierende flüssigchemische Industrie, Ölfeld, Wasser- und Abwasseraufbereitung
Leitfähige und isolierende Schlämme für die Papierherstellung, Arzneimittel-, Wasser- und Abwasseraufbereitung
Pulver, Asche, Pulverkraftwerk, Metallurgie, Zement
Pellets, Kohle, Getreidekraftwerke, Metallurgie, Getreide
Schnittstelle, zwei verschiedene Flüssigkeiten – Ölfeld, chemische Industrie

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Kapazitiver Ölstandsensor

Der kapazitive Kraftstoffstandsensor bezieht sich auf einen kapazitiven Flüssigkeitsstandgeber, der zur Messung des Ölstands verwendet wird. Gemäß dem Prinzip der Kapazitätsmessung ändert sich die Kapazität der gemessenen Elektrode, wenn die Höhe der gemessenen Elektrode absinkt und sich ändert. Es kann die Änderung des Ölstands in ein Standardstromsignal umwandeln. Es wird aus der Ferne an den Betriebskontrollraum des Sekundärinstruments oder Computergeräts übertragen, wo es zentral angezeigt, alarmiert oder automatisch gesteuert wird.

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Kapazitiver Sensor zur Wasserstandsmessung

Zur Messung des Wasserstandes wird häufig ein kapazitiver Wasserstandssensor eingesetzt Füllstand des Wasserspeichers. Die kapazitive Wasserstandssensor nutzt die Änderung des Messkapazitätswerts, um die Höhe des Flüssigkeitsspiegels zu messen. Die Hauptfunktion besteht darin, den Flüssigkeitsstand der gemessenen Mediumflüssigkeit kontinuierlich zu messen. Übliche Medien sind beispielsweise Abwasser, Schlamm, Papierbrei, Acht-Schätze-Brei und so weiter. Möglicherweise haben Sie auch schon von einem berührungslosen kapazitiven Wasserstandsensor gehört. Es handelt sich um eine Art kapazitiven Wasserstandsensor, der extern installiert wird.

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Kapazitiver Niveauschalter

Das Prinzip eines kapazitiven Niveauschalters ist ein Positionssensor mit Schaltausgang.

Der kapazitive Füllstandsschalter besteht aus einer elektronischen Schaltungsmoduleinheit und einem Sensorstab. Als zwei Elektroden des Kondensators dienen der Induktionspol und die Trommelwand.

Wenn sich das Material zwischen den beiden Elektroden ändert, ändert sich der Kapazitätswert. Danach erkennt die elektronische Schaltungseinheit diese Kapazitätswertänderung. Die Analyse- und Verarbeitungseinheit wird mit dem eingestellten Kapazitätswert verglichen. Wenn er höher als der eingestellte Wert ist, wird ein Schaltsignal ausgegeben.

Es wird häufig zur Positionserkennung in verschiedenen Hochtemperatur-, Hochdruck-, starken Säure- und Alkaliumgebungen sowie in verschiedenen Pulver- und Partikelumgebungen in der Erdöl-, Chemie-, Metallurgie-, Leichtindustrie-, Kohle-, Zement-, Getreide- und anderen Industrien eingesetzt.

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