레벨계란 ?

레벨스위치란 ?

용기의 저장량을 연속적으로 측정하여 ○○%, 레벨●●m 등 으로 표시되며 대략적인 저장 레벨로 이용됩니다.
계측한 값은 0~100%를 DC4~20mA 또는 1~5V로 계장 신호로 바꾸어 출력되어 감시나 제어에 이용되고 있습니다..

용기의 가득 차거나 빈 위치에 센서를 설치함으로써 가득 차거나 텅 비었음을 검출하는 스위치입니다.
원료 등의 투입 및 배출을 시작하거나 정지하는 신호로 이용됩니다.
검출 시 ON 또는 OFF 접점 신호를 출력합니다.

작은 용기에서는 레벨 스위치만으로 제어를 하는 장면도 많은데, 중형이나 대형 용기가 되면 레벨 스위치를 위아래로 많이 붙이는 대신 레벨계로 연속적으로 계측해서 대략적인 저장 레벨을 실시간으로 표시해서 이용하는 경우가 많습니다.
또, 레벨 스위치로 제어를 하면서 중간 저장량 확인에 레벨계를 병용하는 경우도 있습니다.
이것은 어떤 센서에 문제가 있었던 경우에도 그것을 알아차리기 쉽다는 장점도 있습니다.
조기에 발견할 수 있으므로 생산 공정에의 영향을 경감하거나 설비에 부담을 미연 방지하는 것에 연결됩니다.

원리
와이어 로프에 매단 웨이트를 측정물에 착상할 때까지 전동으로 감아 내리는 것으로 측정합니다.
측정 시작부터 웨이트 착상까지의 시간을 측정하여 거리로 환산하고 있습니다.(거리=속도×시간)

특장점
○물리적으로 측정하기 때문에 알기 쉽습니다.
○분진·증기가 대량으로 발생해도 계측에 영향을 주지 않습니다.
○액 중 퇴적물 검출에도 이용할 수 있습니다.

단점
○와이어 로프 등의 소모품이 발생하기 때문에 유지 보수성이 떨어집니다.
○측정물에 접촉하기 때문에 이물질 유입 금지 구역에서의 이용에 신중을 기합니다.

원리
비접촉식 레벨계입니다.
센서에서 초음파 펄스가 발신되어 측정물에서 반사되어 센서로 돌아올 때까지의 시간을 계측하여  거리로 환산합니다.

특장점
○비교적 저렴하게 비접촉방식으로 레벨 계측이 가능합니다.
○지향성이 있기 때문에 좁은 장소에서의 계측에 적합합니다.

단점
○분진, 증기가 발생하는 환경 하에서의 계측에는 한계가 있습니다.
○측정구역 내에서 온도 차이나 가스 등이 발생하면 음속이 변화하여 오차가 커질 수 있습니다.

원리
전파식 레벨계는 마이크로파 레벨계라고도 불리는 비접촉식 레벨계라고 할 수 있습니다.
센서에서 마이크로파 펄스가 발신되어 측정물에서 반사되어 센서로 돌아올 때까지의 시간을 계측하여 거리로 환산합니다.

특장점
○전파를 이용하고 있기 때문에 온도나 가스의 영향을 받지 않습니다.
○전파는 투과성이 있기 때문에 분진이나 증기의 영향을 잘 받지 않습니다.

단점
○비유전율이 낮은 측정물은 반사파가 약해 투과하여 측정할 수 없는 경우가 있습니다.
예: 실리카

원리
비접촉식 레벨계입니다.
센서에서 주파수 변조된 마이크로파가 연속적으로 발신됩니다.
측정물에서 반사한 마이크로파가 센서로 돌아왔을 때의 위상 차를 거리로 환산합니다.

특장점
○전파를 이용하고 있기 때문에 온도나 가스의 영향을 받지 않습니다.
○투과성이 있기 때문에 분진이나 증기의 영향을 잘 받지 않습니다.
○지향성이 있어 좁은 장소에서의 계측에 적합합니다.

단점
○비유전율이 낮은 측정물은 반사파가 약해 투과하여 측정할 수 없는 경우가 있습니다.
예: 실리카

원리
탱크 천장에서 탱크 내로 늘어뜨린 로브를 따라 마이크로파 펄스가 발신되어 측정물에서 반사한 마이크로파가 센서로 돌아올 때까지의 시간을 측정하여 거리로 환산합니다.

특장점
○초음파나 비접촉식 마이크로파와 같이 방사각이 없고 좁은 장소에 설치에 적합합니다.

단점
○프로브 부분에 심하게 부착되면, 오계측할 가능성이 있습니다.
○와이어의 구부러짐현상 이나 소선 끊김, 부착이 발생하면 노이즈의 반사가 발생하여 오계측하기 쉬워집니다.

원리
비접촉식 레벨계로 2가지 방식이 있습니다.
［TOF 방식］센서로부터 레이저 펄스가 발신되어 측정물로부터 반사해 센서로 돌아올 때까지의 시간을 계측해 거리로 환산하고 있습니다.
［위상차 검출 방식］센서로부터 진폭 변조된 레이저가 발신됩니다.측정물에서 반사되어 센서로 돌아올 때까지의 위상차를 거리로 환산합니다.

특장점
○지향성이 있어 좁은 장소에서의 계측이 가능하고, 수백m 계측할 수 있는 것도 있습니다.
○TOF 방식은 비교적 안전성이 높은 레이저(클래스 1)가 이용되어, 고속의 응답성이 있습니다.
○위상차 검출 방식은 정밀도가 높고 분해능도 높습니다.

단점
○분진이나 증기 등이 발생하는 환경에서는 레이저가 확산되어 측정할 수 없습니다.
○지향성이 있기 때문에, 측정물이 거울면과 같이 평평하고 안식각이 있으면 반사파가 약해져 측정할 수 없는 경향이 있습니다.

※ 또한 위상차 검출방식은 레이저의 등급이 높은 경향이 있어 안전관리가 필요한 경우가 많습니다.

원리
스테인리스 테이프에 매단 플로트를 액면에 띄워 액위의 레벨 변동을 추종시킵니다.
테이프의 길이를 항상 계측함으로써  거리를 계측하고 있습니다.
플로트 스프링 밸런스식, 씰 파이프식, 카운터 웨이트식이 있습니다.

특장점
○구조가 간단하고, 정밀도, 내구성의 면에서 크고 작은 탱크의 액면 검출에 널리 사용됩니다.

단점
○부착의 영향을 받기 쉽습니다.
○소모품이 많고 유지보수가 정기적으로 필요합니다.
○플로트로의 고형물 퇴적에 따라 오차가 발생할 수 있습니다.
○방파관 내에서 이용할 경우 부착의 영향으로 플로트의 움직임이 나빠져 오작동의 가능성이 있습니다.

원리
디스플레이서란 측정물(액체)의 비중보다 무겁게 만들어져 측정물에 가라앉도록 설계된 부자(浮子)입니다.
액 중에 매단 디스플레이서는 액면 레벨의 변화에 비례해 부력이 변화합니다.
그 변화를 기계적으로 파악해 레벨로 환산하고 있습니다.

특장점
○저비중, 고압 환경에서의 액면 계측에 효과적입니다.

단점
○측정범위는 300mm, 3000mm로 짧습니다.
○고착이나 이물질 등에 걸리면 오작동됩니다.
○스프링은 소모품입니다.
○측정물의 액밀도가 변화하는 환경에서는 재교정이 필요합니다.

원리
탱크 천장에서 탱크 내로 늘어뜨린 프로브 전극과 탱크 벽으로 콘덴서를 형성하고 있습니다.
전극 사이에 측정물이 들어가면 그 양에 비례하여 정전용량이 변화하며 이를 측정하여 저장레벨로 변환합니다.

특장점
○좁은 장소에서의 측정에 적합합니다

단점
○접촉식이므로 이물이 혼입될 가능성이 있습니다.
○탱크를 비워 제로 조정이 필요합니다.
○비유전율이 변화하는 측정물에 오차가 발생합니다.


원리
액위에 의한 액압의 변화를 다이어프램(Diaphragm)이 파악해 저장 레벨로 환산합니다.
단, 탱크 내 압력이 대기압이라는 조건에서 이용하게 됩니다.

특장점
○설치 공간이 좁은 장소에도 설치하기 쉽다.

단점
○액중에 기포가 많으면 압력이 일정하지 않아 정밀도가 나빠집니다.
○부착이나, 고형물의 침강 등 많으면 정밀도가 나빠집니다.
○기포가 많이 발생하면 액체 압력이 일정치 않기 때문에 계측할 수 있는 범위가 한정적입니다.
○액체의 비중으로 액압이 바뀌므로 교정이 필요합니다.
○유지보수할 경우는 탱크를 비워야 합니다.

원리
액압을 계측하는 다이어프램 외에 탱크 내압을 계측하는 다이어프램 두 가지로 구성됩니다.
액압에서 탱크 내압을 빼는 것으로 저장 레벨을 산출하게 되는 것입니다.

특장점
○탱크내의 압력 변화의 영향을 받지 않고 측정 할 수 있습니다.

단점
○액중에 기포가 많으면 압력이 일정하지 않아 정밀도가 나빠집니다.
○부착이나, 고형물의 침강 등 많으면 정밀도가 나빠집니다.
○기포가 많이 발생하면 액체 압력이 일정치 않기 때문에 계측할 수 있는 범위가 한정적입니다.
○액체의 비중으로 액압이 바뀌므로 교정이 필요합니다.
○유지보수할 경우는 탱크를 비워야 합니다.