液位传感器选型

液位传感器选型应考虑的因素

液位控制的核心在于液位传感器，它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命。所以如液位传感器选型是液位控制系统设计的关键。现在的液位传感器型号很多，但其液位检测的基本原理无外乎电极式、UQK/GSK式、光电式、压力式、GKY式等几种。我们先分析其基本原理明白这些传感器使用的特点和局限性。有些固有的缺点，无论怎么做都无法避免。当然传感器的制造工艺和材质也会影响其性能。

一、电极式液位控制传感器

电极式是最早的液位控制方式，其控制原理很简单：因为水是导体，有水的时候两个电极间导电，交流接触器吸合。图1.1为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作用，这是电极式液位传感器固有的缺陷。电极式液位传感器的制造非常简单，有人将导线外皮拨开，插到水里就可以做成电极式液位控制器。所以电极式液位控制器造价很低，价格便宜，但使用寿命很短。当然，如果采用不锈钢做电极，硬度较强，分解得就会慢一点。如果表面再处理光滑一些,电镀一下，吸附的杂质就会少一些，使用寿命就会长一点。但是无论怎么做，其品质都不可能超过干簧管。

二、UQK液位控制原理

干簧管将电极触点密封在玻璃管内，接近磁铁，触点就会吸合。所以人们在浮球里放一块磁铁和上、下两个干簧管，通过导线将浮球固定于水池中，如图2.1。这就是UQK的液位控制方式。当水池无水的时候，浮球下垂，磁铁在下限干簧管处，故下限干簧管吸合。当水池有水的时候如图2.2，浮球上翻，磁铁在上限干簧管处，故上限干簧管吸合。将干簧管触点串接交流接触器，就可以控制水泵启动，见图2.3。这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转，上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题，导线不能太细。同时导线使用一段时间后，变得僵化发硬，翻转很不灵活。于是浮子翻转有时高一点，有时低一点，上下限位置很不准确。于是出现了定位准确的GSK方式。

三、GSK液位控制原理

GSK也采用干簧管，它将干簧管固定在管壁内固定的位置。浮子随着浮力沿着管壁上下滑动，见图3.1。浮子内有磁铁，经过干簧管时，触点吸合。干簧管触点也是直接串接交流接触器，可以控制水泵启动，见图3.2。GSK上下限位置精确，但管壁不能有脏东西，安装不能倾斜（小于30°），否则会影响浮子的上下移动。

制作UQK/GSK浮子通常采用塑料或不锈钢。塑料材质的浮子价格便宜，但使用寿命短。不锈钢材质的浮子，质量要好一些。制作GSK轨道的管子材质也很重要，有塑料的和不锈钢的。塑料管表面容易黏着脏东西，使用寿命低。为管子和浮子之间仅1mm左右的缝隙，很容易被脏东西堵住。如果采用不锈钢管，表面光滑，质量要好一些。市场上不锈钢管子还有有缝钢管和无缝钢管之分，钢管坏的时候都是从缝隙处开始的，所以采用无缝钢管制作是最好的。

以上这些为传统的液位控制方式，直接使用220V或380V交流电，属于强电产品。直接使用强电，电极插在水中很不安全。而干簧管因水位波动，触点频繁吸合，使用寿命也大幅降低。

所以干簧管的功率也很重要，但市场上多数干簧管功率较小，价格便宜，导致使用寿命短。这和现代微电子产品形成了鲜明的对比。现代微电子产品，如收音机、电视机等，使用寿命可达十年以上，而传统液位控制方式使用寿命一般一年左右。所以现在人们经常采用用一些控制器、仪表等设备将强电转换为弱电来使用，不仅可以延长液位传感器的使用寿命而且可以增加一些功能，但传感器本身一些固有的缺陷是无法改变的。

近些年出现的一些液位控制方式原理就比较复杂一些，它们都需要通过变换器、仪表等设备，将强电转化为弱电，再接入液位传感器。

四、光电式液位控制原理

光电式液位控制采用光反射原理：当传感器玻璃反射面有水时，如图4.1，发射光从反射面透射出去，不发生全反射。这时接收端检测不到光，输出很小的电流，说明有水。当传感器反射面无水时，如图4.2，发射的光在玻璃反射面回来，发生全反射。这时接收端可以检测到光，输出毫安级的电流，说明无水。光电式传感器工作于12V直流电，属于弱电。毫安级电流传输损耗少，可以传很远的距离。但光电式液位传感器的反射玻璃面如果变脏或被脏东西挡住时，即使有水，光也会被反射回来，造成判断失误。所以光电式液位传感器使用时也需注意清理玻璃面。

光电式还有一种液位控制方式，就是加装在传统液位计上。在传统玻璃管液位计中加上一个浮子，如图4.3。浮子在玻璃管中随水位上下浮动。当浮子挡住发射管发出的光线时，接收管就将液位信号发送出去。

五、GKY液位控制原理

GKY结合传统浮子和弱电液位控制的特性。其一，GKY液位传感器利用液体浮力改变传感器方向，如图5.1。这一点类似传统浮子，传感器通过细软线固定在悬索的某一点，这样它可

以随水位灵活上下翻转，检测这一点是否有水，检测位置精确。其二，密封在传感器内部的微电路可以在不同方向下产生不同的电流（类似手机自动旋转屏幕），这一点类似光电式弱电控制的特点：有水时电流很小，无水时产生毫安级的电流。GKY液位传感器工作于12V安全电压，检测方式和水质无关，且只需两根普通传输线传输，传输距离可达几十公里，是近几年出现的液位控制方式。

以上这些是几种常用的液位控制方式，液位传感器决定了它们使用的特点。如电极式只能用于清水，而且使用一段时间后需清理一下电极。如果用于污水，很快就会吸附很多杂质而无法使用。GSK也不能用于污水，因为GSK浮子和管壁之间只有1mm左右的缝隙，很容易被脏东西堵住，造成浮子上下滑动不灵活。光电式也不能用于污水，因为玻璃反射面脏了就会出现误判断。GKY在污水和清水中都可以使用，而且GKY仪表有多种功能：可以提供通用的、双台泵专用的仪表。可以提供有线的传输方式，或无线的短信、GPRS传输方式。GKY液位传感器可以直接和变频器或电脑连接，GKY仪表还具有RS485通信接口接入网络，满足MODBUS通信协议。所以GKY液位控制技术可以满足液位控制市场的多种需求。