Çeşitli ürünlerin kullanıldığı endüstriyel proseslerde güvenli ve verimli bir çalışma için hassas seviye ölçümü büyük önem taşır. Kapasitans ölçüm prensibi, özellikle zorlu uygulamalarda limit seviye algılama ve sürekli seviye ölçümü için çok yönlü bir çözüm sunar.
Bu ilke, genellikle tank duvarı ile bir prob arasındaki kapasitans değişikliklerine dayanmaktadır. Ürünün seviyesi değiştikçe, elektrotlar arasındaki dielektrik ortam da buna bağlı olarak değişir ve böylece kapasitans da değişir. Bu değişiklik algılanır ve bir çıkış sinyaline dönüştürülür.
Kapasitans ölçümü, iletken ve iletken olmayan sıvılarda, her bir ürünün kendine özgü özelliklerine uyum sağlayarak gerçekleştirilir. Yüksek sıcaklıklara, yüksek basınçlara ve tehlikeli ortamlara uygun olması sayesinde, çok çeşitli endüstrilerde sağlam ve esnek bir çözüm sunmaktadır.
Kapasitif ölçüm prensibinin nasıl işlediğini öğrenmek için videoyu izleyin.
Genel bir bakışla Liquicap, Liquipoint, Solicap ve Minicap avantajları:
- Sıvılar ve katılar için evrensel kullanım
- Ortamlarda ve yüksek viskoziteli ürünlerde güvenilir ölçüm
- İletken ürünlerde tankın geometrisinden bağımsız
- Her ortama uyarlanabilen problar
- Kolay devreye alma
En çeşitli ürünler her gün tanklardan borular aracılığıyla doldurulur ve boşaltılır. Örnek olarak içme suyu, meyve suları, yağlar ve yakıtlar, asitler veya tuzlu sular verilebilir. Bu ürünler tamamen farklı özelliklere sahip olabileceğinden, bunları tespit etmek için farklı ölçüm prensipleri vardır. Örneğin, kapasitans prensibine dayalı seviye ölçümü.
En eski kondansatör tasarımı, 1745 yılında Ewald Georg von Kleist ve Pieter von Musschenbroek'e kadar uzanır. 1775 yılında Alessandro Volta, modern kondansatörlerin prototipi olarak kabul edilen, geliştirilmiş bir kondansatör icat etti. Onun onuruna, voltajın SI birimi Volt olarak adlandırılmıştır. Michael Faraday'ın elektromanyetik indüksiyonu keşfi, elektrik alanlarının oluşturulmasını kolaylaştırdı; bu, kondansatörlerin icadıyla birleştiğinde, kapasitans enstrümantasyonun uygulanmasının temelini oluşturdu. Faraday'ın anısına, kapasitansın SI birimi Farad olarak adlandırıldı.
Kapasitanslı seviye ölçüm enstrümanları, özellikle sıvılarda limit seviye tespiti ve sürekli seviye ölçümü için kullanılabilir. Ölçüm prensibi, kondansatördeki kapasitans değişimine dayanmaktadır. Sürekli ölçüm örneğini kullanarak bu ölçüm yönteminin nasıl işlediğine daha yakından bakalım. Yük dağılımları eşit olmayan iki nesne arasındaki alana elektrik alanı denir. Bu ortamda, bir elektrik yükü diğer bir elektrik yüküne kuvvet uygular. Elektrik alanının büyüklüğü ve yönü, alan çizgileriyle gösterilir. Bir plaka kondansatörüne alternatif voltaj bağlandığında akım akar. Akım, plakalar arasındaki dielektrik ürüne, örneğin havaya veya başka bir ortama bağlıdır. Yalıtım ürünündeki bir değişiklik, dielektrik sabitinin artmasına neden olur ve kondansatörün kapasitansını, dolayısıyla akım akışını da artırır.
Ayrıca, akım, plakaların mesafesi ve boyutlarından da etkilenebilir. Bir kondansatörün bu özellikleri, kapasitans seviyesi ölçümünün çalışma prensibinin temelini oluşturur. Elektrik iletken tank duvarı ve tankın içindeki prob bir kondansatör oluşturur. Seviyenin belirlenmesinde bu sıvıların kapasitans değişiklikleri kullanılır. Kapasitans ölçümünde, elektriksel olarak iletken sıvılar ile iletken olmayan sıvılar birbirinden ayrılır. Genellikle su bazlı sıvılar olan iletken sıvılarda ölçümler şu şekilde gerçekleştirilir:
Ürün, tank duvarından prob yalıtımına doğru bir elektriksel kısa devre oluşturur. Bu nedenle, ölçüm etkisi yalnızca üründen alınan prob yalıtım kapasitansı tarafından oluşur. Bu, tankın geometrisinden ve ürünün dielektrik sabitinden bağımsız olarak istikrarlı ölçüm sağlar. Tank içindeki seviye yükselirse, kondansatörün alanı da orantılı olarak artar. Ölçülen kapasitans değişimi, seviyeyi belirlemek için kullanılır.
Genellikle yağlar ve çözücülerden oluşan iletken olmayan sıvılarda kapasitans değişimi, bu ürünün havaya kıyasla daha yüksek dielektrik sabitlerinden kaynaklanır. İletken olmayan ürün, tank duvarıyla seri bağlı ek bir kondansatör oluşturur. Toplam kapasitansı belirler. Tank içindeki seviye yükselirse, kondansatörün alanı da orantılı olarak artar. Ölçülen kapasitans değişimi, seviyeyi belirlemek için kullanılır ve ürünü daha yüksek dielektrik sabitleri nedeniyle seviye yükseldikçe artar.
Dolayısıyla ölçüm, ürünü dielektrik sabitine ve tankın geometrisine bağlıdır. Bu nedenle, belirli bir geometriye sahip olan ve ayrıca plaka aralıklarının daraltılmasıyla ölçüm etkinliğini artıran zemin tüp probları yaygın olarak kullanılmaktadır. İletkenlik değeri santimetre başına 100 mikroSiemens'ten fazla olan iletken ürünlerde, dielektrik sabiti ile tankın birbirinden bağımsız olması sayesinde hızlı devreye alma işlemini kolaylaştıran ön kalibrasyon fabrikada gerçekleştirilebilir. İletkenliği santimetre başına bir mikroSiemens'ten az olan iletken olmayan ortamlarda, ilgili dielektrik ürünün müşteri tarafında kalibre edilmesi gerekmektedir.
İletken ve iletken olmayan ürünler arasındaki küçük bir geçiş aralığına kritik aralık denir. Bu aralıkta, ürünün iletkenliğinde meydana gelen en ufak bir değişiklik, ölçülen değerde ani bir sıçramaya yol açar. Bu iletkenlik aralığındaki uygulamalardan bu nedenle kaçınılmalıdır.
Endress+Hauser enstrümanları, kapasitans ölçüm prensibine dayalı olarak, sıvı ve katı maddelerdeki seviye arayüzü ve limit seviyesinin ölçümünü, yüksek sıcaklık veya basınç koşullarında ve tehlikeli alanlarda bile kolaylaştırır. Her uygulama için uygun bir çözümümüz var. Endress+Hauser.
