液位开关工作原理、种类及其应用特性

液位计和液位开关用于检测和测量容器、罐和管道内的不同材料，如粉末、液体和颗粒状材料，这种类型的开关适用于任何类型的应用或产品。因此，这些开关被用作监控控制、测量设备和警告警报，例如何时打开或关闭设备。

液位开关分为点式和恒定式两类，其中点式液位主要包括光学式、垂直式、超声波式和水平式浮子式，恒定液位式主要包括超声波式、电容式和潜水式。液位开关的类型由测量类型和环境条件决定。

液位开关的概念

液位开关，也称作液位传感器，是用于检测液体液位的开关，液位的测量是通过电气开关的作用简单地指定的。这些开关可以用作控制开关或通过切换负载的开/关来作为警报设备。这些开关非常特别，因为它们具有开关输出，可以是固态或机电的，也可以是常闭或常开的。

液位开关工作原理

液位开关的工作原理是，一旦浮子在水位内上升移动，输出触点就会改变，它指定水位的位置。

举个例子，一旦向水箱供水，它就会溢出。因此，为了克服这种溢出，水箱顶部连接了一个液位开关。一旦水冲到开关上，它就会发出一个输出信号，以防止水流溢出水箱。或者，当水排放时，一旦液体或水位降低，则使用开关来避免将水箱排干。

液位开关接线图

液位开关电路图如下图所示。该电路设计有一些无源元件、三个BC107晶体管、几个继电器和一个二极管，这是一种使用最少组件设计的电平感应电路。

在上述电路中，通过将探头放置在水箱中来调整电阻器“R1”以打开K1继电器。之后，从水箱中取出两个探头，观察K1继电器是否断开。在此期间，K2继电器内将发生相反的情况。主要工作过程如下：

• 这个简单的液位电路通过打开一个继电器并在液位超过设定限制时关闭另一个继电器来工作。
• 每当水位接触探头时，就会向整个流体中的Q1晶体管的基极端提供正电源。所以这使得Q1晶体管导通。Q2晶体管的基极端子连接到Q1的集电极端子，Q3晶体管的基极端子连接到Q2晶体管的集电极端子。因此，Q1晶体管将打开，Q2晶体管将关闭，“K2”继电器将关闭，“K1”继电器将打开。
• 这两个继电器根据水位工作。像OP1和OP2这样的继电器触点主要用于控制任何设备，如泵、电机、报警器、灯、电磁阀等。一旦水位下降，K2继电器将打开，K1继电器将关掉。

液位开关类型

目前有不同类型的液位开关，主要包括超声波、感应式、热式、磁致伸缩式、电容式、电位式、静液压式、隔膜式、光学式、倾斜式、桨式、杆式、电导率、位移、音叉式、电位式、电容式、核式、旋转式和桨式，下面依次介绍下。

1、超声波液位开关

这些类型的液位开关主要用于检测低液位和高液位的工业过程。液位的测量可以通过发射超声波距离信号来完成，因此它通过在两个晶体之间发送超声波信号来工作。在这里，发射器和接收器可以在类似的探头内，否则位于水箱的反面。这些开关用于基于固体和液体材料的应用。

2、感应式液位开关

电感式液位开关简单地认为是一个电子电路，用于确定感抗的变化。为此，导电流体应与磁场配合。由于活动部件和密封探头较少，该开关最常用于恶劣环境。这些开关可以在工业应用中观察到。这些类型的开关也可用于固体和导电液体；因此它们可以用于导电和非导电液体之间的界面。

另外，这些是非接触式开关，一旦材料进入检测区域，就会对目标材料做出反应。

3、振荡器谐振电路中的感应开关

振荡器谐振电路使用开芯线圈产生来自传感器表面的集中高频电磁场。如果材料移动目标区域，则会产生涡流。

一旦进行检测，则振荡单元幅度减小并且振荡器衰减。振荡单元的较低幅度将信号传输到电子电路，从而改变感应式液位开关的开关条件。

4、热式液位开关

热式液位开关主要用于检测液体和蒸汽空间温度的变化，该开关包括一个连续加热的热敏电阻或加热热敏电阻。一旦热敏电阻的加热温度下降，该开关就会被激活。

在这种类型的开关中，热敏电阻检测液体的表面，然后可以使用热敏电阻进行液位测量。测量是由热敏电阻根据液体和空气的热导率差异进行的。由于与空气或气体相比，液体中的热扩散更高，因此一旦将热敏电阻探头置于流体中，其电阻就会急剧变化。这些开关在高达1000° C的温度下非常准确。

5、电容式液位传感器

电容式液位传感器是一种测量流体表面高度的电子设备，传感器由一个安装在可移动臂（探头）上的导电板组成，探头具有电容值。随着探头接近表面，它与表面之间的电容减小。可以测量这种变化并将其转换为对探头上方表面高度的精确测量。

电容式液位传感器最常见的应用是工业测量，用于测量储罐或开顶容器中的液位。电容式液位传感器还可用于测量其他流体，例如气压或温度。

6、磁致伸缩液位开关

这种类型的液位开关通过感应浮子内磁铁的液位来检测液位，并将数据传输回控制系统。这个开关包括浮力、电子和磁致伸缩来测量液位。由于安装在液位变送器杆上的浮力，液体浮子上下移动。

7、电位式液位开关

这些是在金属容器内使用的连续液位开关，低电阻测量管浸没在导电流体状胶或糊中，高频电流通过管子传输。因此，可以从探头和罐壁之间的空间获取电压读数，并将其传输到放大器。传输的读数与罐的液位成正比。

8、静压液位开关

静压液位开关是阈值触点，包含放置在固态NPN或PNP开关中的压力开关或压力传感器。所有的液体都受到重力的影响并产生静水压力，这类似于固体物体的重量。对于液体，可以测量液体在其液位上的重量。不同液位的液体重量与特定液位成正比。

静压液位开关是使用法兰、螺纹端口或密封夹安装在容器侧面的连续液位测量开关。

9、隔膜液位开关

膜片液位开关主要用于测量物料液位升高或降低引起的压力变化。每当液位升高时，气压就会升高，隔膜面会在力的作用下下降，从而启动微动开关。一旦力变低，隔膜就会回到它的早期位置。这些类型的开关具有电触点输出并用于广泛的行业。

10、光电平液位开关

电平开关仅使用棱镜内的反射概念，并用于高压和高温应用，该开关可用作点式液位检测器以及液体和固体的连续测量液位开关。反射光传输到传感器的接收器，并通过被观察的液体折射。该开关的基本组件主要包括一个IR LED和一个光接收器。

它们使用从IR二极管传输的IR光感测液位内的变化，光被传输到锥形棱镜。一旦锥体在液体上方，它就会被检测器反射。同样，如果锥体低于液位，则不会再现光。只要探测器没有得到返回光，就会触发警报。

11、倾斜水平开关

这些类型的开关被称为高级指示器，它们在材料上的电缆上平衡。当介质增加并接触倾斜开关时，它会简单地向一侧倾斜。这些类型的开关主要设计用于避免容器溢出和控制开口管道内的液位，主要用于输送系统中的高于或低于负载。

12、桨式液位开关

桨式液位开关包括缓慢转动金属桨的电动机，一旦容器内的材料达到桨的高度，材料就会对其施加负载。扭矩开关连接到开关的电动机，当桨叶上有大量的扭转压力时，它就会触发。桨式开关主要用于干散装物料内的点位检测。

13、杆式液位开关

杆式液位开关包括一个不锈钢杆，它以精确的频率振荡或振动，并通过电子电路进行电力驱动。一旦介质到达振动棒，振动将停止并向控制系统发出警报。这些是点式开关，用作低电平和高电平指示器，否则用于检测堵塞的溜槽。

14、电导率开关

电导率开关包括高度敏感和复杂的传感器，有助于记录液位内的微小变化。这些开关具有导电探针，这些探针是绝缘电极，除了它们的尖端之外，还可以避免电桥。当电阻通过两个电极在它们之间发生变化时，该开关的探头就会工作，其中一个是参考电极，另一个是液位控制电极。电导电极的过程会在它们被封装在介质中时检测电阻水平。

15、浮筒液位开关

浮筒液位开关包括一个检测元件，如重量或置换器，与液体相比，它更重，由弹簧平衡。一旦液体与浮筒接触，就会形成浮力，使浮筒的重量发生变化，进而弹簧寻找新的平衡位置，将吸引套筒转向磁场。所以磁铁会在压力管中向上移动以激活切换机构，由于这种工作原理，它被用于广泛的切换差速器。

液位开关校准方法

液位开关的校准对于确保其可靠性和准确性是必要的。因此，不正确的校准可能会导致结果出现故障，否则会损坏开关。下面讨论压力开关校准中涉及的步骤。

1. 将过程填充到腔室中，直至液位切换标记。
2. 必须调整液位开关触点。
3. 为了安全起见，液位开关必须断开或减压。
4. 将压力校准器连接到开关的输入端
5. 连接设备以计算开关的输出条件。
6. 越过操作点，缓慢移动液体压力，直到开关的输出切换并记录操作压力。
7. 向返回点方向缓慢移动压力，直到开关位置切换并记录返回压力。
8. 如果需要，重复这些步骤并拆下测试设备
9. 将液位开关返回工作状态。

液位开关与液位变送器的比较

液位开关和液位变送器的区别包括以下几点。

液位开关的优缺点

液位开关的优点包括以下几点内容：

• 可用于监测、控制和改变液位。
• 每个开关在制造过程中都需要原材料的控制，以防止浪费。
• 大容量存储控制和液体材料有助于避免溢出和溢出造成的浪费。
• 正确编程的液位开关可以打开泵或阀门，以避免损失和控制溢出。
• 能够按时向计算机提供正确的数据，而无需激活或启动另一个设备。
• 安装简单。
• 设计很紧凑。
• 可在顶部、底部和侧面安装不同类型的开关。
• 液体的电导率或介电常数不会影响其运行。

• 运动部件容易受到损坏、磨损和撕裂以及堵塞。
• 浮子驱动主要依靠液体接触。
• 液体内的湍流可能导致浮子移动。
• 粘性或粘稠的液体可能会阻止液体漂浮物移动。
• 需要定期维护。

液位开关应用

液位开关的应用包括以下几点内容：

• 主要用于测量容器中的物质，否则它们处于自然状态，如河流。
• 这些开关用于不同的行业，如水处理、油厂、造纸和纸浆、处理废料行业、发电厂、饮料和食品制造厂等。

总结

简单来说，液位开关是一种机械或电气装置，用于测量液位，这些类型的开关在生产操作中非常重要，并且在极端压力、振动和温度的恶劣条件下使用。另外，这些开关主要用于控制、监测和改变流体、散装材料或液体的液位。