Антенный кабель тоже датчик

Технология производства не то, чтобы допускала, а требовала в конце смены делать промывку оборудования струёй воды. Воды уходило много. Полы цеха были оборудованы сливными каналами для её стока. Для сбора этой воды в подвале был специально оборудован бассейн. Так получилось, что уровень воды в этом бассейне оказался ниже уровня городской канализации. Поставили погружной насос для перекачки. Автоматики никакой. В обязанности смены входило периодически контролировать уровень воды в бассейне и включать насос по верхнему уровню и выключать его по нижнему. Строго-настрого было наказано не оставлять насос работающим без воды, так как без воды электродвигатель сгорал.

Конечно, можно сколько угодно обвинять администрацию в чрезмерной экономике, начальников смен и исполнителей в халатности и много ещё чего, но получилось так, что-либо подвал заливало до аврального «не хочу», либо электродвигатель сгорал. Решено: быстро сделать какую-нибудь автоматику. Поскольку задача казалась очень простой, создали очередные «Грабли».

«Граблями» оказался датчик уровня. Его сделали из куска антенного кабеля: оголили на 2-3 см центральную жилу, оголили изоляцию тоже на 2-3см, оголили оплётку кабеля – датчик готов. Дёшево и быстро! Пусть кто-нибудь скажет, что этот датчик не работает – сам проверял: отлично работает! В наших условиях – целый месяц работал. (Полагаю, в дистиллированной воде он работал бы вечно.) Когда начались сбои – сразу на него не подумали, а когда сгорел в очередной раз двигатель – пришлось его доставать. Центральной жилы нет – как будто кто её срезал под самую изоляцию. Стало всё понятно. Причина – химический состав воды. Аскорбиновая кислота, марганцовка, моющие средства – съели «измерительный электрод». На изоляции – налёт грязи. Стало понятно с перебоями: пока поверхность изоляции была чистой – она была жирной для воды, т.е. вода не могла растекаться по диэлектрику, а как появилась грязь – вода стала смачивать эту поверхность. Для простейшего усилителя это означало «вода есть, качай». Воды нет, а насос работает, пока не высохнет плёнка воды.

Для эксперимента сделали электроды из железной арматуры 10-12 мм. Через месяц электроды были съёдены на треть.

Рекомендации для тех, кто в этих местах не хочет наступать на грабли.

1) Применение простого датчика из антенного кабеля. Раз в неделю или две (зависит от агрессивности среды) обрезать отработанную часть и перезачищать всё заново.

2) Применение арматуры или толстых прутков из алюминия. Эти электроды работают дольше. Но всё равно коррозируют. Требуется осмотр раз в месяц.

3) Применение электродов из нержавейки, – какие могут быть «грабли» - описано в статье «Динозавры».

В этом же цехе применялись датчики из нержавейки. Эти датчики монтировались в единый блок из четырёх электродов разной длины. Это были индикаторы уровней воды: «Аварийно-нижний», «Рабочий нижний», «Рабочий верхний», «Аварийно-верхний». Механическим креплением в оголовке конструкции служил кружок из диэлектрика. Вот он и оказался «граблями». С течением времени через отверстие колпака (для вывода проводников от датчиков) на поверхности этого кружка появлялся налёт, который жирную поверхность кружка делал нежирной. Теперь попадающая туда вода растекалась плёнкой и создавала ложные контакты. Автоматика от таких сигналов типа «стой там – иди сюда» сходила с ума. Единственный способ устранения такой неисправности – снимать колпак, протирать спиртом поверхность кружка и сушить его феном. Кроме того, во время промывки оборудования сменам предписывалось накрывать полиэтиленовыми пакетами колпаки датчиков.

Другая проблема - поплавковые датчики с встроенным магнитом. Такая конструкция применяется для индикации уровня воды в непрозрачных баках. К ним по принципу сообщающихся сосудов подключались прозрачные цилиндры из прочного материала. Цилиндры установлены вертикально. Внутри цилиндра – поплавок с магнитом. Снаружи цилиндра вплотную к нему крепилась трубка из немагнитного материала, в которой на линейке устанавливались герконы. Принцип простой. Как только магнит поплавка проходил мимо датчика – геркон срабатывал, и автоматика делала своё дело – включала или выключала насосы.

«Грабли» - зона чувствительности геркона. В зависимости от силы магнита, расстояния от него до геркона и самого геркона эта зона колебалась от 2 до 7 мм. Практически, для надёжного срабатывания геркона магнит должен быть на уровне середины геркона. При наполнении бака поплавок с магнитом поднимался до геркона «выключить», насос выключался, но какое-то время вода продолжала поступать. Кроме того, изменение уровня в датчике всегда отстаёт от уровня в баке. Поэтому, насос выключился, а уровень по инерции чуть-чуть ещё поднялся. Иногда этого «чуть-чуть» хватало, чтобы магнит уходил из зоны срабатывания геркона и геркон выключался. Для автоматики – «не долили» и она добросовестно снова включает насос. С аварийным датчиком верхнего уровня могло произойти то же самое. В результате бак переполнялся.

Как устранить этот дефект?

Решение 1.

Удлинить зону срабатывания датчика. Для этого разместить дополнительно дублирующие герконы со смещением на 2-3 мм по вертикали и включить их параллельно. Удлинение зоны чувствительности зависит от каждого конкретного случая. Мне понадобилось дополнительно по 2 геркона на точку.

Решение 2.

Дополнить схему автоматики триггером. Установка в 1 по сигналу верхнего датчика, сброс в 0 – по сигналу нижнего. При этом достаточно одиночного импульса – и пусть даже геркон выключится, автоматика знает, что верхний уровень достигнут. Во время снижения уровня воды верхний геркон опять сработает – и ничего страшного, сигнал просто повторит ситуацию «верхний уровень достигнут».

На всякий случай я применил оба способа. После этих переделок автоматика работала безотказно.

Не могу пройти мимо одной из разработок ИЯФ (г. Новосибирск). Это не связано с «граблями», просто связано с поплавковыми датчиками. Конструкция обычная – прозрачный цилиндр, внутри которого поплавок со встроенным магнитом, снаружи можно ставить герконы. Мне пришлось работать с цилиндром высотой 10 см. Необычность – в плотности поплавка. Если вышеописанный датчик уровня имел удельную плотность ниже воды (плавал), то поплавок ИЯФ – тонул. Тонул он при неподвижном потоке воды, а при движении воды оживал. Такая конструкция позволяла определять движение воды, т.е. контроль протока.

Минимальная информация получается при установке геркона в нижнюю точку датчика. Если он сработал – протока нет. Конечно, есть минимальная скорость движения воды, при которой датчик не всплывает. Как только скорость воды превысила этот минимум – датчик всплывал, геркон выключался, автоматика получает сигнал «проток есть». Если установить второй геркон «под потолок» датчика – получим информацию «проток равен или более» максимума. При скоростях потока выше определённого поплавок упирается в верхнюю часть цилиндра. Поскольку точки индикации фиксированные – не надо удлинять зоны чувствительности герконов. Мне понравилась простота и безотказность работы этого датчика.

Инженер-электронщик Агафонов Михаил Павлович

Предлагаем обсудить статью на нашем форуме

P.S.S. Данная статья является интеллектуальной собственностью сайта KIPiA.SU. При перепечатке обязательна прямая ссылка.