Kapasitif Seviye Ölçümü Nedir?

Seviyesi ölçümü, ölçüm cihazları kullanılarak kaplar içindeki sıvıların veya dökme katı malzemelerin dolum seviyesini belirlemek için kullanılan çeşitli fiziksel süreçleri temsil eder. Kapasitif seviye ölçümü, bir kapasitör gibi işlev gören ve ölçülecek malzemeye bir prob olarak yerleştirilen kapasitif seviye sensörü kullanılarak yapılır. Bu ölçüm yöntemi, bir elektrik alanı oluşturur ve bu alanın kapasitesindeki hacimsel değişiklikler ölçüm ekipmanı tarafından kaydedilir. Bu ölçümler, endüstriyel süreçlerin durmaması için doğru ve güvenilir olmalıdır.

Kapasitif Seviye Ölçümünün İşleyişi ve Uygulaması

Kapasitif seviye ölçümü, sensör ucuna yerleştirilen bir ölçüm elektrodu ve GND elektrodu arasında oluşturulan elektrik alanını kullanır. Eğer hava ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir elektrik iletkenliğe sahip bir ortam ölçüm alanına girerse, alanın kapasitesi, malzemenin göreceli iletkenliğine (malzemeye bağlı bağıl iletkenlik, “Epsilon r” faktörü olarak gösterilir) bağlı olarak artar. Ölçüm elektrodu bu kapasite değişikliğini kaydeder, üretilen sinyal gerçek zamanlı olarak değerlendirilir ve uygun bir güçte olması durumunda ölçüm sonucunu elektrot çıkış rölesinde bir anahtar teması olarak gösterir.

İletken ve İletken Olmayan Malzemeler

Dolum seviyesi ölçüm prosedürünün belirlenmesinde, elektriksel iletken ve iletken olmayan malzemelerin ayrımı oldukça önemlidir.

İletken malzemeler şunlardır:

• H2O
• Mürekkep
• Süt
• Aseton
• Metaller
• Grafit
• Polimerler (plastik bileşikler)
• Silikon
• Selenyum

Cam, yağ, plastik veya ahşap gibi iletken olmayan ortamların geçirgenliği genellikle < 20 µS/cm’dir. Sensör alanına iletken olmayan bir ortam girerse, “Epsilon r” geçirgenlik numarasına ve malzeme hacmine bağlı olarak alan yoğunlaşacak ve bu da ölçüm alanının elektriksel kapasitesinin artmasına neden olacaktır. Temel ilke olarak, “epsilon r” faktörü ne kadar düşükse, nesneyi analiz etmek o kadar zor olacaktır.

Ölçüm Prosedürleri

İletken olmayan bir tank duvarı varsa, kapasitif sensörler kullanılarak ortamla temas etmeden kapasitif dolum seviyesi ölçümü yapmak da mümkündür. Bu yöntem, genellikle kimyasal olarak agresif ortamlarda veya kontamine olmayan malzemelerde kullanılır. Elektriksel olarak iletken kaplar ve malzemeler, iç ölçümler için genellikle analog, ikili veya dijital olarak çalışan kapasitif sensörler, ultrasonik problar veya kapasitif yakınlık anahtarları kullanılır.

Kapasitif Seviye Ölçümünde Hangi Malzemeler Tespit Edilebilir?

GND elektrotlarıyla donatılmış sensörlerin kullanımı önerilir, çünkü bu problarda elektrik alanı ölçüm elektrodundan GND elektroduna yayılır ve bu da belirli bir ölçüm alanı oluşturur. Bu sayede hem elektriksel iletken olmayan (örneğin yağlar, cam veya ahşap) hem de iletken ortamlar (örneğin su, metal bileşikler, polimerler veya grafit) sorunsuz bir şekilde tespit edilebilir.

Kapasitif Seviye Ölçümünün Kullanım Alanları

Kapasitif seviye ölçümü, dökme malların, macunların veya sıvıların dolum seviyesinin izlenmesi için çok uygundur. Sıvı tankları, kazanlar, motor soğutma suyu, gemiler, yüksek sıcaklıklı tanklar, salamura, glikol tankları, atık su, sıvı separatör, ekonomizer vb. Gıda endüstrisinden kimya endüstrisine, ilaç, geri dönüşüm ve ambalaj sektörlerinden araç ve baskı teknolojisine kadar birçok endüstriyel sektörde kullanılabilir.

Kapasitif Seviye Ölçümünün Avantajları ve Dezavantajları

Avantajlar:

• Yüksek basınca dayanır.
• Yüksek sıcaklığa dayanabilir.
• Kolay montaj edilebilir.
• Hareketli parçası yoktur.
• Temizleme gerektirmez.
• Titreşimden etkilenmez.
• Köpük, sıvı sıçraması ve probun kaplanmasından etkilenmez.
• Tetikleme seviyesi kullanıcı tarafından değiştirilebilir.
• Güvenilir ve kanıtlanmış ölçüm prensibi
• Basit devreye alma ve kurulum
• Evrensel uyarlanabilir problar
• Ölü bölge yok (blok mesafesi), bu nedenle küçük kaplar için de uygun
• Hızlı ölçüm frekansı, dolayısıyla hızla değişen dolum seviyeleri için uygun

Dezavantajlar:

• Ortamdaki dielektrik sabitindeki homojenlikler ölçüm hatalarına neden olabilir
• Kristal veya viskoz sıvılar gibi kirli veya kirlilik içeren sensörler ölçümü etkiler
• Elektrostatik yükler de ölçüm sonucunu yanıltır
• İletken olmayan ortamlar için, ortam değişikliğinden sonra yeni kalibrasyon gereklidir
• Kirli bir sensör nedeniyle sensör rölesinin istenmeyen şekilde açılması ve dolayısıyla geçersiz bir sinyal temasını önlemek için, kirlilikleri veya kirleri bastıran bir dengeleme elektrodu takılabilir.

Bu yazıda, kapasitif seviye ölçümü ve kapasitif sensörler hakkında detaylı bilgi verdik. Kapasitif seviye sensörü kullanarak, birçok endüstriyel uygulamada güvenilir ve hassas dolum seviyesi ölçümleri yapabilirsiniz. Seviye ölçüm uygulamaları ile ilgili daha detaylı bilgi almak için NEVATEK uzmanlarımızla iletişime geçebilirsiniz.