液位開關

液位開關，也稱水位開關，液位感測器，顧名思義，就是通過液位來控制線路通斷的開關。

基本介紹

• 中文名：液位開關
• 外文名：Liquid level switch
• 別名：水位開關，液位感測器
• 用途：控制液位的開關
• 分類：接觸式和非接觸式
• 學科：電機工程

簡介

液位開關，也稱水位開關，液位感測器，顧名思義，就是用來控制液位的開關。從形式上主要分為接觸式和非接觸式。常用的非接觸式開關有電容式液位開關，接觸式的浮球式液位開關套用最廣泛。電極式液位開關，電子式液位開關，電容式液位開關也可以採用接觸式方法實現。

常見原理

液位開關

洗衣機是全球範圍內廣泛使用的白色家電產品。近些年來，隨著水資源的緊缺以及市場對家電產品節能、環保性能要求的提高，特別是歐洲、北美地區對於家電產品節水指標已經進入立法程式，良好的節水性能已經成為了新一代智慧型、綠色洗衣機的重要技術發展趨勢。

節水的技術核心是要精確控制洗衣機筒中的水量，也意味著首先需要精確地測量液位高度。在大多數的洗衣機設計中，液位測量是通過機械觸電開關或是壓控的LC振盪器（依靠控制器檢測振盪頻率的變化以感知液位高度）。根據敏芯微電子設計人員反覆試驗與長期測量，大量數據表明上述兩種方法是無法適合於精確液位控制的套用。技術發展的趨勢亟需更高精度、更小解析度、性能更加穩定的壓力感測器的出現。

基於微機電技術（MEMS）的微型壓力感測器，由於其具有良好的可靠性、精密的解析度以及高精度的特點，在工業、汽車以及白色家電中獲得了廣泛的套用。將其套用於洗衣機的液位檢測，不僅相對於傳統的方法省去了若干外圍電路，降低了成本；同時它可以更加精確地測量液位；更進一步地，此方案可以同時提供靜態液位與動態液位信息，籍此可以實現更加智慧型化的水量控制，例如流量監測、注水放水速度監測、泄漏探測等多種功能。因此，MEMS微型壓力感測器將成為未來新一代智慧型、節水、環保洗衣機中不可或缺的核心晶片。

電容式

電容式液位開關是採用偵測液位變化時所引起的微小電容量（通常為PF)差值變化，並由專用的ADA電容檢測晶片進行信號處理（可以輸出多種信號通訊協定，如：IO,BCD, PWM,UART,IIC…），從而檢測出水位，並輸出信號到輸出端。

電容式液位檢測的最大優勢在於可以隔著任何介質檢測到容器內的水位或液體的變化，大大擴展了實際套用，同時有效避免了傳統液位檢測方式的穩定性、可靠性差的弊端。

在某些特殊領域不能檢測的問題，使用內置MCU雙核處理的ADA電容檢測晶片的電容式液位開關，就可以實現很多特殊控制功能，甚至實現更多的集成化、智慧型化水位檢測功能，諸如太陽能熱水器、咖啡壺等套用中掉電後的水位變化也能可靠檢測當前水位，電容式液位檢測是目前液位開關中最有優勢的檢測方法。

浮球開關

浮球液位開關是利用微動開關做接點輸出。當水平面以上揚線角度超過28°時，浮球液位開關內部的鋼珠會滾動壓到微動開關或脫離微動開關，使液位開關ON或OFF的接點信號輸出。

液位開關

也有另一類浮球液位開關，利用水銀開關做接點輸出，當液位上升接觸浮球時，浮球以重錘為中心隨水位上升角度變化。當水面以上揚線角度超過10°時，液位開關便會有ON或OFF的接點信號輸出。

其主要特點：

1、使用微動開關做接點輸出，接點容量10A/250VAC可直接起動電機設備。

2、歐規（HAR）橡膠電纜，耐候性佳、價格低、使用壽命長。

3、構造簡單、不需保養、污水淨水皆可使用。

4、電纜線≦20米的長度皆可訂製。

電子式

電子式液位開關通過內置電子探頭對水位進行檢測，再由晶片對檢測到的信號進行處理，當判斷到有水時，晶片輸出高電平24V或5V等(PNP型或NPN型均可），當判斷到無水時，晶片輸出0V。高低電平的信號通過PLC或其它控制電路來讀取，並驅動水泵等用電器工作。電子式液位開關可以橫向或豎向安裝。

電子式液位開關

當橫向安裝時，水位到達藍線就動作，且精度較高。產品豎向安裝時，水位到達紅線就動作，有一定的防波浪功能。電子式液位開關一般採用環氧樹脂封灌，密封防水，可長期浸在液體中，外部無機械活動部件，壽命長。右圖的BZ2401為普通型電子式液位開關，適用常溫水體環境。

壓力式

全自動洗衣機中一般採用的液位開關就是壓力式水位開關，它裝在洗滌缸的上部，它有一根下端開口的氣管通到缸底，進水時管里的空氣被封閉在裡面出不來，就形成比外界稍高的壓力。水位越高壓力越高，這樣根據壓力就可間接測知水位。而壓力的測量仍然用彈性元件，靠元件的變形帶動觸點完成通斷動作。這種測液位的方法叫做“靜壓法”，在工業中用的不少。

洗衣機的壓力式水位開關

浮球式

浮球式液位開關最大的特點是有一個帶桿的浮球，隨著液位的變化，浮球聯動的桿隨著變化，從而控制開關的閉合。工業上很早就利用浮子測量水塔中的水位了。

目前使用最廣泛的是發泡浮子式液位開關、因其安裝簡便、價格低廉、使用壽命長而受到歡迎。

水處理控制

在水處理中，液位控制往往關係到整個工藝的安全性、經濟性和可行性。

在一個水處理的工藝流程中，一般都有原水，中間水箱，產水箱，反洗水箱，甚至廢液箱等。體積有大有小，一般地，產水箱、原水箱等都會比較大，尤其在大型的生產線，這時在水箱中往往需要使用多個液位開關控制多個液位。每個液位對應不同的動作，常見的有泵的啟停，產水的啟停等。而有些水箱雖然很大，但是並不一定需要多個液位開關。

例如，在一個RO純水生產線上，使用RO濃水作為反洗水儲存在反洗水箱內。在反洗水箱中，液位開關只有一個，既低液位控制開關，用於檢測反洗時水箱中的水量，而不用檢測水箱是否滿溢。因為RO生產純水不停，濃水就不可以停止排放。而對於產品水箱，則需要設定低液位和高液位控制開關。高液位開關用於檢測水箱是否裝滿，是則停止產水；低液位開關用於監測在用水時，產品水箱內產水是否足夠，不足則需停止產水外送。

對於一些需要更精確控制液位的場合，還可以設定多箇中液位控制開關，一般是在高低液位控制開關之間等距離分布設定。

超音波開關

外貼式超音波液位開關採用超音波檢測技術，解決了傳統的液位開關的不足，不受液體表面的泡沫、水汽的影響。側貼式超音波液位開關利用超音波在管壁介質中的餘震信號，大幅度提高了穩定性和穿透性，可適用於多種材料的容器，包括：合金鋼、不鏽鋼、塑膠、玻璃及各種合成材料。

外貼非接觸式超音波液位開關提供了容器尤其是高壓、腐蝕、密閉容器物位測量的解決方案，將探頭緊貼於容器外側壁，不需要打孔，即可完成單點物位測量，這種技術不受介質壓力、溫度、泡沫、氣體、反射係數等因素的影響，所以適用於醫藥，石油，化工，電力，食品等行業的各類液體液位工程控制，對於有毒的、強腐蝕危險品液體的檢測，該產品更是理想的選擇，可滿足多種套用需求和適應各種惡劣環境。同時，具有極高可靠性，高穩定性。

音叉式液位開關

工作原理：

音叉式液位開關是一種新型的液位開關。它是利用音叉振動的原理設計製作的。它是在音叉液位開關的感應棒底座，透過壓電晶片驅動音叉棒，並且由另外一壓電晶片接受振動訊號，使振動訊號得以循環，並且使感應棒產生共振。當物料與感應棒接觸時，振動訊號逐漸變小，直到停止共振時，控制電路會輸出電氣接點信號。由於感應棒感度由前端向后座依次減弱的自然原理，所以當桶槽內物料與桶周圍向上堆積，觸及感應棒底座〈後部〉或排料時，均不會產生錯誤訊號。

簡單的說，音叉在壓電晶體激勵下產生機械振動，這種振動具有一定的頻率和振幅。當音叉被液體或固體浸沒時，音叉的振動頻率和振幅將發生變化。這個頻率變化由電子線路檢測出來並輸出一個開關量。

適用範圍及特點：

音叉液位開關是一種新型的液位開關。幾乎適用於所有液體介質，同時也適用於測量能自由流動的中等密度的固體粉末或顆粒。由於音叉液位開關基本沒有活動部件，機械磨損比較小，因此無需維護和調整，使用簡單方便。

另外，該液位開關採用國外的新技術和原裝進口晶片，具有使用壽命長、性能穩定、安全可靠等優點，以及適應性強（被測介質不同的電參數、密度對測量均不產生影響）、不需調校（無論測量何種介質都不需要現場調校）和免於維護等特點，廣泛套用於冶金、建材、化工、輕工、糧食等行業中物位的過程控制。

電纜浮球

電纜浮球液位開關利用重力與浮力的原理設計而成，結構簡單而合理，主要包括浮漂體，設定在浮漂體內的大容量微型開關和能將開關處於通斷狀態的驅動機構，以及與開關相連的三芯電纜。

該液位開關的顯著特點是性能穩定可靠（不因液面的波動而引起誤動作），同時，它還具有無毒、耐腐蝕、安裝方便、使用壽命長等特點。

企業現狀

由於生產液位開關進入門檻較低，國內市場可以形容到泛濫的程度。

事實上，要生產出優的液位開關並不是一件很簡單的事。首先是選材，其次是是生產過程的工藝控制；差的液位開關普遍表現為位精度低，發泡浮球吸水率高，環氧樹脂絕緣耐壓性能差。

如果希望液位開關安裝後能可靠的工作，一定要挑選正規的廠家購買。