презентация_датчики_уровня_жидкости

1. Датчики для измерения уровня жидкости

Выполнили: Сачкова Е.Д.,
Лынник Д.Ю., группа 432

2. Введение

Актуальность: Контроль уровня жидкости критически важен в промышленности,
энергетике и системах жизнеобеспечения. Необходим для управления запасами,
точного дозирования и обеспечения безопасности.
Цель работы: Исследование датчика уровня жидкости HW-038, его принципа
действия, подключения к Arduino и разработка программного обеспечения для
обработки данных.

3. Классификация датчиков уровня жидкости

Поплавковый:
Поплавковые уровнемеры
отличаются независимостью
показателей измерений от
химического состояния жидкости.
Преимущества - точность и высокая
степень повторяемости.
Недостатки - чувствителен к
вибрациям.
Применяются такие датчики в
энергетике и судостроении,
промышленности, нефтегазовой
отрасли.

4. Классификация датчиков уровня жидкости

Ультразвуковой:
Измерять уровень такими датчиками
нельзя, можно только отслеживать его в
нескольких точках.
Недостаток - «мёртвая зона».
Поплавковые уровнемеры отличаются
независимостью показателей измерений
от химического состояния жидкости.
Применяются такие датчики в
нефтехимии и на химических
производствах.

5. Классификация датчиков уровня жидкости

Гидростатический:
Работа гидростатического уровнемера
основана на законе Паскаля и
зависимости гидростатического
давления от высоты столба жидкости.
Недостатки - зависимость от плотности
жидкости - при ее изменении требуется
повторная калибровка; необходимость
герметичности вентиляционного канала;
ограниченная применимость в средах с
высоким содержанием осадка .
Применение - в экологических нуждах,
сельском хозяйстве.

6. Классификация датчиков уровня жидкости

Кондуктометрический :
В основе данного метода лежит закон Ома
для участка электрической цепи.
Преимущества - является одним из
простейших и наиболее экономных
решений для задач дискретного контроля
уровня электропроводящих жидкостей.
Этот метод применим только к
проводящим жидкостям и не работает для
диэлектриков.
Главная их особенность – определять
пропорциональную зависимость между
глубиной погружения и выходным
напряжением (аналоговый выход).

7. Принцип работы кондуктометрических датчиков

При погружении электродов в жидкость
сопротивление между ними резко падает, что
фиксируется электронной схемой и
формирует выходной сигнал.
4 этапа преобразования сигнала:
1. Первый этап – первичное преобразование
(изменение электрического сопротивления).
При контакте с жидкостью происходит
резкое падение сопротивления.
2. преобразование сопротивления в
электрический ток..
3. преобразование тока в напряжение и его
обработка.сравнивает полученное
напряжение с пороговым напряжением
4. формирование выходного сигнала.

8. Датчик HW-038

Тип: Кондуктометрический, контактный.
Выход: Аналоговый сигнал.
Диапазон измерений: 0-1023 (зависит от
проводимости жидкости).
Применение: Обнаружение утечек, системы
автоматического полива, мониторинг уровня
в резервуарах.
Рабочая температура датчика колеблется от 10С до +30С.

9. Схема подключения и программирование

Схема подключения к Arduino
Uno:
Подключение осуществляется
следующим образом: выход
питания датчика (VCC или +)
соединяется с 3,3 или 5V на
Arduino, а контакт GND (-)
датчика подключается к GND на
плате. Аналоговый выход,
обозначаемый S, следует
соединить с аналоговым входом
А0 на Arduino, что позволяет
считывать данные с датчика.

10. Схема подключения и программирование

Ключевые моменты программы:
Считывание значения с аналогового
входа analogRead(A0).
Преобразование значения в
напряжение.
Вывод данных в Serial Monitor.
Пример с управлением светодиодом
при превышении порога.

11. Схема подключения и программирование

Представлен пример подключения датчика уровня жидкости HW-038 к Arduino Uno:

12. Эксперимент и результаты

Выявленные недостатки HW-038:
● Нестабильность показаний (зависят от скорости погружения).
● Необходимость частой калибровки (раз в 3-5 дней).
● Невысокая долговечность.
Результаты эксперимента:

13. Эксперимент и результаты

Построен график зависимости
напряжения от глубины
погружения U(h) для
водопроводной воды.
Диапазон датчика для воды:
0-700.
Погрешность: 1.5-2% (для
выведенной функции).
Выведена функция
преобразования:

14. Выводы и заключение

Датчики уровня — разнообразный и динамично развивающийся класс приборов.
Датчики, подобные HW-038, являются оптимальным выбором для
измерения агрессивных электропроводящих сред, таких как кислоты и щелочи.
Они активно применяются в системах, которые отслеживают уровень заполнения
в емкостях и сигнализируют о протечках. Такая популярность объясняется
простотой внедрения и использования этих технологий. Недостатки: Требует частой калибровки,
нестабилен, недолговечен. Не подходит для точных непрерывных измерений.
Универсального датчика не существует. Выбор зависит от задачи: для простого контроля —
механические датчики, для сложных процессов — интеллектуальные радарные или
ультразвуковые уровнемеры.
Перспективы: Создание более компактных, энергоэффективных, стойких и
многофункциональных датчиков с функцией самодиагностики.

15. Спасибо за внимание!