Sensores de Nível de  RF Admitância

            Característica dos sensores do tipo sonda, as sondas de RF admitância  se assemelham aos medidores nível capacitivos pois ambos fazem uma referencia a mudança de capacitância do meio. Os transmissores por admitância peram aplicando uma tensão constante a uma haste metálica e monitorando a corrente que flui. Essa corrente é proporcional à admitância ou capacitância (se a condutividade estiver ausente) da haste metálica para um segundo eletrodo.

                   Como a parede do tanque é o segundo eletrodo mais conveniente, a maioria dos instrumentos monitora a corrente ao terra (que geralmente é conectada através da montagem da sonda).

                     A diferença entre sondas condutibidade e sondas de RF é a frequência dessa tensão constante. Enquanto os tipos de condutância usam CC ou CA de baixa frequência, os itens de RF geralmente operam na faixa de 0,1 a 1,0 MHz (embora aplicações especiais possam operar em 15 kHz ou mesmo em frequências mais baixas).

                    As sondas de RF são conectadas às suas unidades eletrônicas associadas com cabo coaxial, exceto quando os componentes eletrônicos são montados integralmente na cabeça da sonda.

               A falha clássica das sondas de capacitância são indicações falsas de nível HI causadas por revestimentos condutores que conectam o elemento sensor acima do nível ao terra (ou o nível real do processo).

                Desde 1970, existem soluções para esse problema, exceto nas situações mais pesadas e com alta condutância. No caso de chaves de nível de ponto único, a resposta é eletro-geométrica. Nos transmissores de nível contínuo, a abordagem é puramente elétrica.

               Os instrumentos de processo que dependem das características elétricas do material do processo estão em desvantagem, uma vez que o caráter elétrico é de pouco interesse para a maioria dos usuários de instrumentos.

            Felizmente, nunca são necessários valores exatos de condutividade (g) e as mudanças na constante dielétrica relativa (K) são mais importantes que o valor exato. Na maioria dos casos, a classificação como condutor ou isolante ajuda bastante na aplicação bem-sucedida.

         Dentro da categoria condutora, é suficiente saber que, exceto para a água completamente desionizada, as soluções aquosas serão condutoras. No lado isolante, geralmente é suficiente entender que a maioria dos líquidos terá um K de 2 ou maior.

Funcionamento das chaves de  nível de RF

          Sensores de nível de RF são os detectores de nível de admitância . Esses sensores utilizam o circuito da ponte de impedância balanceada por radiofrequência para descobrir se a sonda está em contato com o material do processo cujo nível será detectado. “A calibração é feita quando o material não está em contato com a sonda. 

           A ponte é equilibrada girando o pote de ajuste para encontrar o limite de equilíbrio da ponte. Quando o material entra em contato com a sonda, a ponte fica desequilibrada e o circuito de comparação realiza a alteração. ” 

        Os sensores de nível de RF geralmente trabalham na faixa de megahertz de baixa frequência de rádio e medem a admissão, ou seja, a condutância em um circuito de corrente alternada que muda com o nível. Sua sensibilidade é medida em pico-farads, ou seja, pF.

Uma  chave de nível de RF montado horizontalmente é mostrado na figura abaixo.

           Consiste em uma sonda condutora que serve como uma das placas do capacitor e a parede do vaso que forma a outra placa do capacitor, uma vez que também é preparada a partir de um material condutor. O isolamento entre essas duas placas de capacitor é fornecido através de um material de processo isolante com baixa constante dielétrica. Agora, para fins de medição, um sinal de RF é aplicado entre as duas placas do capacitor, o que causa um pequeno fluxo de corrente da sonda condutora para a parede do vaso via material do processo. A sonda funciona como uma antena para detectar a frequência. “Quando o nível no tanque cai e a sonda é exposta a vapores ainda menos condutores, a constante dielétrica cai. Isso causa uma queda na leitura de capacitância e uma queda minuciosa no fluxo de corrente.

                 O design da sonda mais amplamente utilizado inclui uma haste de aço inoxidável com um diâmetro de 1 ou 1/2 polegadas. Esse projeto é considerado apropriado para quase todas as substâncias não condutoras e não corrosivas. Os materiais isolantes de baixo dielétrico mais populares usados ​​com a sonda consistem em Nylon ou Ryton. O circuito eletrônico da sonda tem uma construção em estado sólido e realiza principalmente as seguintes tarefas:

1. Filtra e corrige a fonte de alimentação de entrada
2. Produz o sinal de radiofrequência necessário
3. Detecta as variações no fluxo de corrente
4. Ele gerencia e controla dispositivos de interface como relés, geradores de sinais analógicos e medidores de exibição.

                  O circuito também é concedido com provisões para regular a sensibilidade e atrasos de tempo com a ajuda de ajustes do potenciômetro.

               Em geral, um transmissor de nível de entrada de RF funciona da mesma maneira que um transmissor de capacitância. No entanto, existem duas grandes modificações no projeto, que incluem o buffer do oscilador e os circuitos de acionamento do chopper. 

Esses dois circuitos permitem determinar separadamente a resistência e a capacitância. Isso é particularmente útil em aplicações de revestimento para detecção de nível. Como, de acordo com as leis físicas, a resistência e a capacitância de qualquer revestimento têm o mesmo valor, o erro produzido devido ao revestimento pode ser evitado medindo e deduzindo-o da produção geral. 

A saída resultante é, portanto, muito precisa, apesar da presença de revestimento na sonda. No entanto, “a admissão à RF é intrusiva. As medições granulares de isolamento requerem considerações especiais, como a faixa de umidade e a localização do elemento sensor para minimizar os erros causados ​​pelo movimento da sonda. ” 

No caso de isoladores com constantes dielétricas variáveis, a medição precisa do nível pode ser realizada apenas se o material sob medição for homogêneo. No entanto, vários projetos avançados de transmissores de RF foram disponibilizados, oferecendo estabilidade, precisão e comunicação distante de alta classe. 

Para melhor desempenho e seleção dos sensores de nível de RF, é preciso ter uma idéia bastante precisa da natureza elétrica do material do processo.

Vantagens

• Eles funcionam adequadamente para detecção de nível no caso de líquidos e sólidos maciços.
• Eles podem suportar altas temperaturas, altas pressões, altas vibrações e várias outras condições operacionais grosseiras devido ao seu design forte e robusto.
• Como eles não contêm partes móveis, eles não apresentam problemas de desgaste, plugue ou congestionamento.
• Eles são fáceis de instalar e calibrar.
• O comprimento da sonda no caso de sensores de nível de RF pode ser facilmente personalizado, dependendo da aplicação.
• Eles são os meios mais flexíveis para fornecer medição de nível contínua.
• Eles operam sobre uma ampla faixa de pressão que varia de vácuo a 10.000 psi e temperatura variando de criogenia a cerca de 850 ^o C.

  Aplicações típicas

  As principais áreas de aplicação dos sensores de nível de RF incluem:

  1. Eles são amplamente empregados para detecção de nível em caso de líquidos como água ou esgoto, combustíveis, derivados de petróleo, ácidos, cáusticos, xarope de milho etc.
  2. Eles também podem ser aplicados para medição de nível em caso de interfaces entre líquidos como óleo e água, petróleo e salmoura, espuma e líquido etc.
  3. Eles também podem ser usados ​​com sólidos secos e a granel, por exemplo, cinzas volantes, cimento e areia, plásticos, farinha e grãos, pós, negro de fumo, lascas de madeira etc.