Grensstandmeting: zo kiest u de juiste grensschakelaar!

5.1 Vibronisch meetprincipe voor vloeistofmeting

Vibratieniveauschakelaars op basis van het vibronische meetprincipe zijn geschikt voor media-contacterend gebruik in vloeistoffen die niet kleven en bezinken. Ze kunnen ongeacht de vloeistofeigenschappen zoals geleidbaarheid, dichtheid, druk en temperatuur worden gebruikt. Bovendien zijn ze ongevoelig voor schuim- en belvorming en turbulentie.

Het vibronische meetprincipe, ook wel het stemvorkprincipe genoemd, is, zoals de naam al doet vermoeden, gebaseerd op de basisfunctionaliteit van stemvorken. Deze gaan bij bepaalde frequenties resoneren en produceren daarbij karakteristieke trillingen. Bij vibratieniveauschakelaars dient de resonantiefrequentie als referentie voor de grensstandmeting. Wanneer de stemvork bedekt wordt met vloeistof, vindt frequentieverandering plaats. Deze verandering maakt het mogelijk om conclusies te trekken over het grensniveau. Dit verklaart waarom de uiteinden van de vibratieniveauschakelaars op stemvorken lijken.

Vibratieniveauschakelaars zijn ook verkrijgbaar in een gecoate uitvoering en zijn daardoor ook geschikt voor gebruik in de chemische industrie.

Afhankelijk van gebruik worden de schakelaars gewoonlijk op de buitenwanden van containers aangebracht, rechtstreeks in geschikte containeropeningen geplaatst, via een flens geïnstalleerd of aan pijpleidingen bevestigd.

Naar de vibratieniveauschakelaars

Afb. 2: het meetpunt van de vibratieniveauschakelaar lijkt op een stemvork

Afb. 3: een vlotterschakelaar heeft geen stroomvoorziening nodig om te kunnen werken

5.2 Mechanisch meetprincipe

De vlotterschakelaars, die volgens het mechanische meetprincipe werken, zijn geschikt voor gebruik in geleidende en niet-geleidende vloeistoffen. Ze zijn ook bedoeld voor omgevingen die niet geschikt zijn voor het gebruik van elektronische sensoren en als er bijvoorbeeld directe aansturing van pompen of kleppen vereist zijn.

Deze voordelige, media-contacterende schakelaars hebben geen stroomvoorziening nodig en kunnen het niveau van een vloeistof detecteren met behulp van een vlotter of via mechanische bewegingen. Wanneer een bepaald niveau bereikt wordt, wordt de schakelaar geactiveerd en wordt er een signaal afgegeven, zodat actuatoren direct in- of uitgeschakeld kunnen worden.

De vlotterschakelaars zijn gemaakt van eenvoudige materialen en daarom mogen de door de fabrikant aanbevolen druk- en temperatuurlimieten niet worden overschreden. Verder is het belangrijk dat het schakelvermogen van de vlotterschakelaar niet overmatig wordt belast om het schakelcontact niet te beschadigen.

Maak kennis met vlotterschakelaars

5.3 Conductief meetprincipe

Als u met geleidende vloeistoffen zoals water, zuren of logen werkt, kies dan een voordelige oplossing voor grensstandmeting met media-contacterende grenstandschakelaars die werken volgens het geleidende meetprincipe.

De in de vloeistof ondergedompelde elektroden van de sensoren genereren daarbij wisselstroom. Als de elektrische weerstand tussen de elektroden verandert, kan op basis hiervan het grensstand bepaald worden. Wanneer de elektroden in contact komen met de geleidende vloeistof, vermindert de elektrische weerstand. De verandering van de wisselstroomsterkte die daardoor veroorzaakt wordt, genereert een schakelsignaal.

Om een correcte werking van de geleidende niveauschakelaar te garanderen, moet bij de keuze van het juiste model rekening worden gehouden met de betreffende temperatuur- en drukgrenzen.

Conductieve niveauschakelaar ontdekken

Afb. 4: opbouw van een conductieve grensstandschakelaar

Afb. 5: installatie van een capacitieve grensstandschakelaar voor het detecteren van de grensstand van vloeistoffen

5.4 Capacitief meetprincipe voor het detecteren van de grensstand van vloeistoffen

De voordelige, capacitieve grensstandsensoren zijn geschikt voor het detecteren van geleidende en niet-geleidende vloeistoffen.

Deze werken volgens het capacitieve principe doordat hun elektroden, telkens één bedekte en één onbedekte sonde, een condensator vormen met de betreffende container. Door het vulniveau te veranderen, wordt de capaciteit van de condensator veranderd. Dankzij deze verandering in capaciteit is het weer mogelijk om conclusies te trekken over de grensstand van de vloeistof.

Om schade aan de gebruikte capacitieve grensschakelaars te voorkomen, moeten deze worden geselecteerd op basis van de informatie van de fabrikant met betrekking tot druk- en temperatuurlimieten.

Capacitieve niveauschakelaars kunnen ook in een speciale uitvoering met een extra elektrode worden aangeschaft en zijn daarom ook geschikt voor gebruik in klevende media..

Capacitieve niveauschakelaar bekijken

5.5 Optisch meetprincipe

Voor uiteenlopende toepassingen waarbij u op contactloze wijze of via mediacontact grensstanden van geleidende en niet-geleidende vloeistoffen wilt detecteren, zijn grensschakelaars geschikt die werken volgens het optische meetprincipe.

De overige eigenschappen van de vloeistof zoals de temperatuur, druk, dichtheid, geleidbaarheid en diëlektrische constante zijn niet relevant omdat het optische meetprincipe gebaseerd is op de emissie van een lichtstraal en de detectie van het gereflecteerde of doorgelaten lichtsignaal. Daarbij wordt de verandering in lichtintensiteit of het gereflecteerde licht als meetindicator gebruikt voor het vulniveau.

Media-contacterende opto-elektronische schakelaars worden direct in de vloeistoffen gebruikt. Dit kan door integratie in de container zelf of door bevestiging aan speciale inbouwonderdelen of flenzen.

Opto-elektronische niveauschakelaar kiezen

Afb. 6: opto-elektronische schakelaar met mediacontact

Afb. 7: Contactloze lasersensoren zijn geschikt voor grensstandmeting van agressieve media

Optische grensstandsensoren werken daarentegen met lichtstralen.

Ze komen niet in contact met de media en zijn daarom ook geschikt voor het detecteren van agressievere vloeistoffen zoals aceton en zuren en voor hygiënische toepassingen.

Daarnaast zijn ze ook geschikt voor grensstanddetectie van vloeistoffen in smalle tanks of speciaal gevormde containers. Ze kunnen op elke positie op het containerdeksel of de tankwand bevestigd worden.

Lasersensoren kiezen

Terug naar het overzicht

6. Geschikte meetmethoden voor grensstandmeting van bulkgoederen

Bulkgoederen kunnen net als vloeistoffen uiteenlopende eigenschappen hebben. Ze zijn bijvoorbeeld grofkorrelig, fijnkorrelig, poederachtig stoffig, klevend, vochtig, droog, schurend, vrijstromend of niet-vrijstromend en corrosief.

Ook hier moet bij de detectie van grensstanden onderscheid worden gemaakt tussen verschillende geschikte meetprincipes die zijn afgestemd op de eigenschappen van bulkgoederen.

Hieronder worden drie veelgebruikte meetprincipes besproken.

Afb. 8: Bulkmaterialen kunnen sterk van elkaar verschillen

Afb. 9: het meetpunt van vibratieniveauschakelaars kan bij het meten van de grensstand van bulkgoederen ook staafvormig zijn

6.1 Vibronisch meetprincipe voor het detecteren van grensstanden van bulkgoederen

De vibronische meetmethode voor bulkgoederen is vergelijkbaar met het meetprincipe voor vloeistoffen. Voor de media-contacterende grensstanddetectie van bulkmaterialen wordt echter niet de frequentieverandering van de trillingen gebruikt, maar de verandering in amplitude. De wijzigingen worden omgezet in een schakelsignaal.

Ondanks deze verschillen werken beide methoden in principe op dezelfde manier en maken ze een betrouwbare en nauwkeurige grensstandmeting mogelijk. Terwijl de staafvormige vibratieniveauschakelaars geschikt zijn voor grofkorrelige bulkgoederen, zijn de stemvorkvormige varianten geschikt voor fijne of poedervormige vaste stoffen met een lage dichtheid.

Natuurkundige eigenschappen van het medium zoals geleidbaarheid, diëlektrische constante, verandering in dichtheid, druk of temperatuur, turbulentie, schuim of borrelende vloeistoffen hebben geen nadelige invloed op de grensstandmeting.

Vibratieniveauschakelaars nader bekeken

6.2 Elektromechanisch meetprincipe

Als u grensstanden van bulkgoederen met verschillende korrelgroottes en dichtheden wilt vastleggen, dan zijn de niveauschakelaars met draaischuif of draaiende vleugel-grensschakelaars die werken volgens het elektromechanische meetprincipe geschikt voor u. De elektrische eigenschappen van het medium zijn bij deze meetvariant niet relevant.

Bij elektromechanische meetmethoden veroorzaakt een bepaald vulniveau een eenvoudige mechanische beweging van de schakelaar, die een elektrisch signaal genereert dat wordt gebruikt om de grensstand te detecteren.

Vanwege de mechanische belasting op de bewegende delen zoals de draaischuif vereist deze meetmethode regelmatig onderhoud van de schakelaar om slijtage en storingen te voorkomen.

Niveauschakelaars met draaischuif bekijken

Afb. 10: eenvoudig en beproefd: niveauschakelaars met draaischuif voor grensstandmeting

Afb. 11: een capacitieve grensschakelaar is aan de onderkant geïnstalleerd voor grensstanddetectie van bulkgoederen

6.3 Capacitief meetprincipe voor het meten van bulkgoederen

Het basisprincipe van capacitieve meting voor de grensstand van vloeistoffen kan ook gebruikt worden voor de detectie van bulkgoederen.

Capacitieve niveauschakelaars kunnen voor alle bulkgoederen worden gebruikt, zolang er bij het detecteren van de grensstand op basis van de verandering in capaciteit ook rekening wordt gehouden met de diëlektrische constante.

Het verschil is dat er ook rekening moet worden gehouden met de diëlektrische constante van de betreffende bulkgoederen, omdat die de verandering in capaciteit beïnvloedt, die wordt gebruikt om de grensstand vast te leggen. De diëlektrische constante wordt op zijn beurt bijvoorbeeld door de samenstelling, temperatuur en vochtigheid van de bulkgoederen bepaald.

Naar de capacitieve niveauschakelaars

Als u behalve grensstanden ook elke willekeurige niveauhoogte wilt registreren, dan zijn oplossingen voor continue niveaumeting geschikt voor u.

Naar de oplossingen voor continue niveaumeting

Wilt u meer weten over verschillende niveaumeettechnieken in het algemeen?

Meer over de basisprincipes van niveaumeettechniek