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【科普】什么是液位开关
简介
液位开关，也称水位开关，液位传感器，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。常用的非接触式开关有电容式液位开关，接触式的应用最广泛。电极式液位开关，电子式液位开关，电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。
常见原理
编辑液位开关
洗衣机是全球范围内广泛使用的白色家电产品。近些年来，随着水资源的紧缺以及市场对家电产品节能、环保性能要求的提高，特别是欧洲、北美地区对于家电产品节水指标已经进入立法程序，良好的节水性能已经成为了新一代智能、绿色洗衣机的重要技术发展趋势。
节水的技术核心是要精确控制洗衣机筒中的水量，也意味着首先需要精确地测量液位高度。在大多数的洗衣机设计中，液位测量是通过机械触电开关或是压控的LC振荡器（依靠控制器检测振荡频率的变化以感知液位高度）。根据敏芯微电子设计人员反复试验与长期测量，大量数据表明上述两种方法是无法适合于精确液位控制的应用。技术发展的趋势亟需更高精度、更小分辨率、性能更加稳定的压力传感器的出现。
基于微机电技术（MEMS）的微型压力传感器，由于其具有良好的可靠性、精密的分辨率以及高精度的特点，在工业、汽车以及白色家电中获得了广泛的应用。将其应用于洗衣机的液位检测，不仅相对于传统的方法省去了若干外围电路，降低了成本；同时它可以更加精确地测量液位；更进一步地，此方案可以同时提供静态液位与动态液位信息，籍此可以实现更加智能化的水量控制，例如流量监测、注水放水速度监测、泄漏探测等多种功能。因此，MEMS微型压力传感器将成为未来新一代智能、节水、环保洗衣机中不可或缺的核心芯片。 [1]
电容式
电容式液位开关是采用侦测液位变化时所引起的微小电容量（通常为PF)差值变化，并由专用的ADA电容检测芯片进行信号处理（可以输出多种信号通讯协议，如：IO,BCD, PWM,UART,IIC…），从而检测出水位，并输出信号到输出端。
电容式液位检测的最大优势在于可以隔着任何介质检测到容器内的水位或液体的变化，大大扩展了实际应用，同时有效避免了传统液位检测方式的稳定性、可靠性差的弊端。
在某些特殊领域不能检测的问题，使用内置MCU双核处理的ADA电容检测芯片的电容式液位开关，就可以实现很多特殊控制功能，甚至实现更多的集成化、智能化水位检测功能，诸如、咖啡壶等应用中掉电后的水位变化也能可靠检测当前水位，电容式液位检测是目前液位开关中最有优势的检测方法。 [1]
浮球开关
是利用微动开关做接点输出。当水平面以上扬线角度超过28°时，浮球液位开关内部的钢珠会滚动压到微动开关或脱离微动开关，使液位开关ON或OFF的接点信号输出。
也有另一类浮球液位开关，利用水银开关做接点输出，当液位上升接触浮球时，浮球以重锤为中心随水位上升角度变化。当水面以上扬线角度超过10°时，液位开关便会有ON或OFF的接点信号输出。
其主要特点：
1、使用微动开关做接点输出，接点容量10A/250VAC可直接起动电机设备。
2、欧规（HAR），耐候性佳、价格低、使用寿命长。
3、构造简单、不需保养、污水净水皆可使用。
电子式
电子式液位开关通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当判断到有水时，芯片输出高电平24V或5V等(PNP型或NPN型均可），当判断到无水时，芯片输出0V。高低电平的信号通过PLC或其它控制电路来读取，并驱动水泵等用电器工作。
电子式液位开关可以横向或竖向安装。
当横向安装时，水位到达蓝线就动作，且精度较高。产品竖向安装时，水位到达红线就动作，有一定的防波浪功能。电子式液位开关一般采用环氧树脂封灌，密封防水，可长期浸在液体中，外部无机械活动部件，寿命长。右图的BZ2401为普通型电子式液位开关，适用常温水体环境。 [1]
压力式
中一般采用的液位开关就是压力式，它装在
洗涤缸的上部，它有一根下端开口的气管通到缸底，进水时管里的空气被封闭在里面出不来，就形成比外界稍高的压力。水位越高压力越高，这样根据压力就可间接测知水位。而压力的测量仍然用弹性元件，靠元件的变形带动触点完成通断动作。这种测液位的方法叫做“静压法”，在工业中用的不少。 [1]
浮球式
浮球式液位开关最大的特点是有一个带杆的浮球，随着液位的变化，浮球联动的杆随着变化，从而控制开关的闭合。工业上很早就利用浮子测量水塔中的水位了。
水处理控制
在水处理中，液位控制往往关系到整个工艺的安全性、经济性和可行性。
在一个水处理的工艺流程中，一般都有原水，中间水箱，产水箱，反洗水箱，甚至废液箱等。体积有大有小，一般地，产水箱、原水箱等都会比较大，尤其在大型的生产线，这时在水箱中往往需要使用多个液位开关控制多个液位。每个液位对应不同的动作，常见的有泵的启停，产水的启停等。而有些水箱虽然很大，但是并不一定需要多个液位开关。
例如，在一个RO纯水生产线上，使用RO浓水作为反洗水储存在反洗水箱内。在反洗水箱中，液位开关只有一个，既低液位控制开关，用于检测反洗时水箱中的水量，而不用检测水箱是否满溢。因为RO生产纯水不停，浓水就不可以停止排放。而对于产品水箱，则需要设置低液位和高液位控制开关。高液位开关用于检测水箱是否装满，是则停止产水；低液位开关用于监测在用水时，产品水箱内产水是否足够，不足则需停止产水外送。
超声波开关
外贴式超声波液位开关采用，解决了传统的液位开关的不足，不受液体表面的泡沫、水汽的影响。利用超声波在管壁介质中的余震信号，大幅度提高了稳定性和穿透性，可适用于多种材料的容器，包括：合金钢、不锈钢、塑料、玻璃及各种合成材料。
外贴非接触式超声波液位开关提供了容器尤其是高压、腐蚀、密闭容器物位测量的解决方案，将探头紧贴于容器外侧壁，不需要打孔，即可完成单点物位测量，这种技术不受介质压力、温度、泡沫、气体、反射系数等因素的影响，所以适用于医药，石油，化工，电力，食品等行业的各类液体液位工程控制，对于有毒的、强腐蚀危险品液体的检测，该产品更是理想的选择，可满足多种应用需求和适应各种恶劣环境。同时，具有极高可靠性，高稳定性。 [1]
音叉式液位开关
工作原理：
音叉式液位开关是一种新型的液位开关。它是利用音叉振动的原理设计制作的。它是在音叉液位开关的感应棒底座，透过压电晶片驱动音叉棒，并且由另外一压电晶片接受振动讯号，使振动讯号得以循环，并且使感应棒产生共振。当物料与感应棒接触时，振动讯号逐渐变小，直到停止共振时，控制电路会输出电气接点信号。由于感应棒感度由前端向后座依次减弱的自然原理，所以当桶槽内物料与桶周围向上堆积，触及感应棒底座〈后部〉或排料时，均不会产生错误讯号。
简单的说，音叉在压电晶体激励下产生机械振动，这种振动具有一定的频率和振幅。当音叉被液体或固体浸没时，音叉的振动频率和振幅将发生变化。这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量。
适用范围及特点：
音叉液位开关是一种新型的液位开关。几乎适用于所有液体介质，同时也适用于测量能自由流动的中等密度的固体粉末或颗粒。由于音叉液位开关基本没有活动部件，机械磨损比较小，因此无需维护和调整，使用简单方便。
另外，该液位开关采用国外的新技术和原装进口芯片，具有使用寿命长、性能稳定、安全可靠等优点，以及适应性强（被测介质不同的电参数、密度对测量均不产生影响）、不需调校（无论测量何种介质都不需要现场调校）和免于维护等特点，广泛应用于冶金、建材、化工、轻工、粮食等行业中物位的过程控制。 [2]
电缆浮球
电缆浮球液位开关利用重力与浮力的原理设计而成，结构简单而合理，主要包括浮漂体，设置在浮漂体内的大容量微型开关和能将开关处于通断状态的驱动机构，以及与开关相连的三芯电缆。
该液位开关的显著特点是性能稳定可靠（不因液面的波动而引起误动作），同时，它还具有无毒、耐腐蚀、安装方便、使用寿命长等特点。 [2]
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