水位センサーにはどのような種類がありますか?

水位センサーにはどのような種類がありますか?
以下に、参考までに 7 種類の液面センサーを示します。

1. 光学式水位センサー
光学センサーはソリッドステートです。赤外線LEDとフォトトランジスタを使用し、センサーが空気中にあるときは光学的に結合されます。センサーヘッドが液体に浸されると、赤外線が放出され、出力が変化します。これらのセンサーは、ほぼあらゆる液体の有無を検出できます。周囲光の影響を受けにくく、空気中では泡の影響を受けず、液体中では小さな気泡の影響を受けません。そのため、状態変化を迅速かつ確実に記録する必要がある状況や、メンテナンスなしで長期間にわたって確実に動作する必要がある状況で有用です。
利点: 非接触測定、高精度、高速応答。
デメリット: 直射日光の下では使用しないでください。水蒸気が測定精度に影響を与えます。

2. 静電容量式液面センサー
静電容量式レベルスイッチは、回路内に2つの導電性電極（通常は金属製）を使用し、それらの間の距離は非常に短くなっています。電極が液体に浸されると、回路が完成します。
利点：容器内の液体の上昇または下降を測定できます。電極と容器の高さを同じにすることで、電極間の静電容量を測定できます。静電容量がゼロの場合は液体が入っていないことを意味します。静電容量が満杯の場合は、容器に液体が満たされていることを意味します。「空」と「満杯」の測定値を記録し、0%と100%の校正済みメーターを使用して液面レベルを表示します。
デメリット: 電極が腐食すると電極の静電容量が変化するため、洗浄または再調整が必要になります。

3. 音叉式レベルセンサー
音叉式液面計は、音叉原理に基づいて設計された液面スイッチツールです。スイッチの動作原理は、圧電結晶の共振によって振動を発生させることです。
すべての物体には共振周波数があります。物体の共振周波数は、物体の大きさ、質量、形状、力などと関連しています。共振周波数の典型的な例としては、同じガラスのコップを一列に並べ、高さの異なる水を入れて叩くことで楽器演奏をすることができます。

利点: 流れ、気泡、液体の種類などによる影響を受けず、キャリブレーションも必要ありません。
デメリット: 粘性媒体では使用できません。

4. ダイヤフラム液面センサー
ダイヤフラム式または空気圧式レベルスイッチは、空気圧によってダイヤフラムを押し、機器本体内のマイクロスイッチと連動します。液面が上昇すると、検出管内の内圧が上昇し、マイクロスイッチが作動します。液面が下がると、空気圧も低下し、スイッチが開きます。
利点：タンクに電力が必要なく、多くの種類の液体に使用でき、スイッチが液体に接触することがありません。
デメリット: 機械装置なので、時間の経過とともにメンテナンスが必要になります。

5.フロート水位センサー
フロートスイッチは、液面センサーの元祖です。機械装置です。中空のフロートがアームに接続されています。フロートが液体中で上下すると、アームが上下に押し上げられます。アームは磁気式または機械式スイッチに接続してオン/オフを制御できます。また、液面が下がると満水から空に切り替わる液面計に接続することもできます。

ポンプ用フロートスイッチの使用は、地下室のポンプピット内の水位を測定する経済的かつ効果的な方法です。
利点: フロート スイッチはあらゆる種類の液体を測定でき、電源なしで動作するように設計できます。
デメリット: 他のタイプのスイッチよりも大きく、機械式であるため、他のレベルスイッチよりも頻繁に使用する必要があります。

6. 超音波液面センサー
超音波レベル計は、マイクロプロセッサによって制御されるデジタルレベル計です。測定では、センサー（トランスデューサー）から超音波パルスが発射されます。音波は液面で反射し、同じセンサーで受信されます。そして、圧電結晶によって電気信号に変換されます。音波の送信から受信までの時間から、液面までの距離を計算します。
超音波水位センサーの動作原理は、超音波トランスデューサー（プローブ）が発信する高周波パルス音波が測定対象物（物質）の表面に当たると反射し、反射エコーをトランスデューサーが受信して電気信号に変換するというものです。音波の伝播時間は、音波から物体表面までの距離に比例します。音波伝播距離Sと音速C、音波伝播時間Tの関係は、S=C×T/2という式で表されます。

利点: 非接触測定、測定媒体はほぼ無制限、さまざまな液体や固体材料の高さの測定に幅広く使用できます。
デメリット：測定精度は、現在の環境の温度や埃によって大きく左右されます。

7. レーダーレベルゲージ
レーダー液面計は、時間移動の原理に基づいた液面計です。レーダー波は光速で伝播し、その伝播時間を電子部品によって液面信号に変換します。プローブは空間を光速で伝播する高周波パルスを発信し、パルスが物体の表面に当たると反射して計器内の受信機で受信され、距離信号が液面信号に変換されます。
利点: 適用範囲が広く、温度、ほこり、蒸気などの影響を受けない。
デメリット: 干渉エコーが発生しやすく、測定精度に影響します。