Tecnologia e funzionamento della misura del livello e dei sensori di livello

Un elettrodo integrato nella punta del sensore forma un condensatore con l'ambiente circostante. In base alla propria costante dielettrica (valore DK), la sostanza determina il valore di capacità e forma un circuito di risonanza con l'aiuto di un avvolgimento nell'elettronica del sensore. Il segnale di commutazione del sensore viene azionato in base alla frequenza di risonanza misurata e alle soglie di attivazione programmabili.

Gli interruttori di livello limite universali della serie CleverLevel riconoscono qualsiasi sostanza indipendentemente dallo stato solido, gassoso o viscoso, costituendo così un'alternativa intelligente alla forcella oscillante.

Il sensore di riempimento capacitivo funziona fondamentalmente come un condensatore aperto. Tra l'elettrodo di misurazione e l'elettrodo GND si crea un campo elettrico. Se un materiale con una costante dielettrica relativa εr superiore all'aria penetra nel campo elettrico, la capacità di quest'ultimo aumenta in base al valore εr del materiale stesso. L'elettronica misura questo incremento di capacità, il segnale generato viene analizzato nella successiva elaborazione del segnale portando alla commutazione dell'uscita alla grandezza corrispondente.

Il principio di funzionamento dei sensori di livello ottici si basa sulla variazione dell'angolo limite per la riflessione totale, a seconda che la punta del sensore sia circondata da liquido oppure aria. Se la punta della sonda è circondata da un liquido, il fascio di luce viene deviato nel liquido e l'uscita del sensore modifica il suo stato di commutazione. Il liquido può essere conduttore, torbido o trasparente.

I sensori di riempimento per il montaggio in flessibili/tubi verticali funzionano secondo un principio analogo, ma senza contatto con la sostanza. Nello stato senza liquido, la luce emessa urta direttamente il ricevitore. Se penetra del liquido nell'area di rilevamento, parte della luce emessa viene deviata così che meno luce raggiunge il ricevitore. Tale variazione luminosa può essere analizzata adeguatamente dal sensore.

Il principio di misurazione dei sensori di livello potenziometrici si basa sulla variazione del rapporto di tensione tra l'asta di misurazione del sensore e le pareti metalliche del serbatoio da riempire. Attraverso il liquido si genera un campo di flusso elettrico, costituito dalla conducibilità elettrica del liquido stesso e dalla proprietà capacitiva. La sonda di misurazione diventa così un partitore di tensione in corrispondenza del quale il rapporto tra le due tensioni varia a seconda del livello di riempimento. Il rapporto tra le due tensioni è proporzionale al livello di riempimento. Semplificando, il sistema composto dalla sonda e dal liquido può essere considerato come un potenziometro, in cui la variazione del livello di riempimento corrisponde a una rotazione su un normale potenziometro.

Il principio di misurazione dei sensori di livello idrostatici si basa su una misurazione della pressione in cui la cella di misurazione del convertitore di pressione misura la pressione della sostanza di riempimento sul fondo del contenitore calcolando quindi l'altezza di riempimento corrispondente. Per effetto della gravità, la pressione idrostatica aumenta all'aumentare dell'altezza del livello di riempimento nel contenitore.

Sensori a ultrasuoni si basano sulla durata misurata del segnale a ultrasuoni. Essi emettono onde acustiche ad alta frequenza che vengono riflesse sulla superficie della sostanza da misurare. Le sostanze possono essere liquide, granulari o polverose. Gli oggetti trasparenti e quelli difficilmente rilevabili con strumenti ottici vengono invece riconosciuti chiaramente dai sensori a ultrasuoni.
Con i sensori a ultrasuoni per la misurazione continua del livello, il valore di distanza dalla superficie della sostanza misurato dal sensore viene emesso come valore di tensione. La corrente o la tensione emessa è proporzionale al livello o alla distanza dalla superficie della sostanza.