音叉式物位開關(Tuning Fork Level Switch)是一種常用的點位控制儀器,用來偵測容器內液體或粉末的高度。
音叉開關的探頭部分是一對「音叉」。其底部的壓電晶體(Piezoelectric Crystal)元件會接收來自電路板的脈衝訊號,將電能轉化為機械能,驅使音叉在空氣中以特定的諧振頻率(Resonant Frequency)**進行振動。
頻率的變化(核心機制)
音叉開關的判斷邏輯在於「頻率的偏移」:
在空氣中(未接觸物料): 音叉自由振動,保持其固有的高頻率。
接觸物料時: 當液體或固體粉末上升並覆蓋音叉時,物料的密度會產生阻尼作用,導致音叉的振動頻率大幅下降,或者振幅明顯減弱。
內部的電子電路會持續監測音叉的頻率。一旦偵測到頻率偏移至設定的臨界值,系統就會判定為「到達位面」,進而驅動輸出繼電器或電晶體開關動作。
高位報警: 防止容器溢出(當物料碰到音叉時發出訊號)。
低位報警: 防止泵浦乾轉(當物料離開音叉時發出訊號)。
阻旋式料位開關(Rotary Paddle Level Switch)是一種常用於固體顆粒或粉末狀物料的液位(界面)控制裝置。它的運作原理非常直觀,主要依賴機械阻力與電機控制的相互作用。
受阻: 當物料上升並埋沒旋轉葉片時,葉片因受到物料的阻力而停止轉動。
位移: 葉片停轉後,旋轉中的馬達會因反作用力繞主軸產生微小偏移(擺動)。
觸發: 這個位移會壓下內部的微動開關。
切斷與輸出: 微動開關觸發後會執行兩個動作:
切斷馬達電源(防止馬達過熱燒毀)。
輸出一組開關信號(NO/NC),通知控制系統(如 PLC)開啟或關閉輸送設備。
射頻導納式(RF Admittance)料位開關是一種非常強大且廣泛應用的工業感測器。簡單來說,它是從傳統「電容式」技術演進而來的升級版,解決了電容式最怕的「掛料(探頭沾黏)」問題。
測量原理
當探頭安裝在容器上時,探頭與金屬桶壁之間會形成一個充當「電容器」的結構:
空載時: 探頭周圍是空氣,介電係數小,導納值處於基準狀態。
物料接觸時: 當物料覆蓋探頭,由於物料的介電係數大於空氣,電容值會改變;同時,如果物料有導電性,電導值也會改變。
信號觸發: 電子單元感應到這個導納值的總體變化,一旦超過設定的臨界值(Set Point),開關就會切換輸出狀態(如繼電器跳轉)。
浮球液位開關(Float Level Switch)是一種構造簡單、可靠度高的液位控制器。原理可以概括為:利用浮力使浮球隨液位升降,進而驅動內部的開關接點(通常是磁簧開關或微動開關)來達成電路斷通。
磁簧開關式(常規連桿型)
這是最常見的工業型設計。
結構: 由一根內裝固定磁簧開關(Reed Switch)的導桿,以及一個內置永久磁鐵的空心浮球組成。
運作: 1. 當液位上升,浮球隨之滑動。 2. 當浮球移動到磁簧開關所在的高度時,球內的磁鐵產生的磁場會吸引磁簧片接觸(或分開)。 3. 這時會輸出一個電訊號,用來控制泵浦的啟動或停止。