레벨 스위치란?
레벨 스위치는 액체나 분말 등 물질의 잔량을 감지하는 센서의 일종입니다.
재고 관리나 제품 탱크 등의 유지 보수 작업에 필수적입니다. 간단한 제품부터 고정밀 제품까지 다양한 종류가 있습니다.
레벨 스위치의 사용 용도
레벨 스위치는 주로 물질의 저장 시설에 사용됩니다. 수돗물이나 화학물질 등의 액체를 저장하는 탱크나 분말 재료를 투하하는 설비인 서비스 호퍼 등이 있습니다.
탱크도 형태와 크기, 설치 방법이 다양하기 때문에 설치 방향과 상황에 따라 적합한 레벨 스위치가 사용됩니다. 또한, 설치 목적은 단순히 탱크 내 잔량 감지 및 발보를 위해서만 설치하는 경우와 어떤 임계치를 넘었을 때 다른 장치에 어떤 피드백 제어를 하는 경우로 나뉩니다.
레벨 스위치의 원리
레벨 스위치는 크게 액체를 감지하는 ‘플로트식’과 분말 등을 감지하는 ‘소리식’으로 구분할 수 있습니다.
1. 플로트식
액체 감지에 많이 사용되는 플로트식 레벨 스위치는 플로트가 달린 레벨 스위치로, 기계적으로 제어하는 방식입니다. 플로트가 액체에 닿지 않은 상태에서는 플로트가 기울어져 있고, 플로트 반대편에 있는 내부 회로는 차단된 상태입니다. 반면, 플로트가 액체에 의해 밀려 올라가면 반대편 회로가 접촉하여 회로가 통전되어 변화를 감지할 수 있다. 단, 플로트형은 액체만 감지할 수 있습니다.
2. 음파식
분말 등의 감지에는 음파식 레벨 스위치가 사용됩니다. 항상 일정한 진동수로 진동하는 음파를 준비하고, 그 부분에 분말 등이 접촉하면 공기 중의 진동수와 다른 진동수가 감지됩니다. 진동수의 변화를 감지하여 분말의 위치를 판단하는 구조입니다.
레벨 스위치 선택 방법
감지하고자 하는 물질이 액체인지, 분말 등 고체인지에 따라 선택할 수 있는 레벨 스위치가 달라집니다. 액체의 잔량 검지와 같은 간단한 것이라면 플로트 스위치가 적합할 것입니다. 화학물질의 경우 내화학성이 있는지 확인해야 합니다.
고체의 경우 음파식 레벨 스위치가 적합하지만, 입경이나 크기에 따라 음파에 끼는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 전극형 등 다른 원리를 이용한 레벨 스위치도 있으므로 제조사에 문의해 보는 것도 좋습니다.
레벨 스위치의 기타 정보
1. 전극식 레벨 스위치
전극식 레벨 스위치는 증폭기가 되는 전원 장치에서 전극 사이에 아주 낮은 전압을 인가하는 극 유지용 기구로 구성됩니다. 앰프의 접점은 히스테리시스(히스테리시스)를 가지고 있는 경우가 많으며, 레벨이 높은 전극이 액면에 닿을 때부터 레벨이 낮은 전극이 액면을 차단할 때까지 접점을 단락시킵니다.
유지기구는 주변 피팅과 전극을 절연하기 위해 수지 등의 절연 재료로 제작됩니다. 전극은 공통전극과 레벨고, 레벨저의 3전극 구성이 일반적입니다. 경보용으로 2전극으로 사용하는 경우도 있습니다.
플로트식 레벨 스위치는 교반기가 있는 탱크 내부 등에서는 사용할 수 없는 반면, 전극식이라면 안정적으로 사용할 수 있습니다. 단, 전도성이 아닌 액체(기름 등)에서는 사용할 수 없습니다.
또한, 액체의 종류에 따라 전극이 부식 등으로 녹아내리기 때문에 전극 재질도 신중하게 선정해야 합니다. 일반적으로 부식성이 낮은 액체의 검출에는 SUS304나 SUS316L이 많이 사용됩니다. 부식성이 높은 액체에는 하스텔로이, 티타늄 등을 사용하지만 가격이 더 비쌉니다.
2. 정전용량식 레벨 스위치
정전용량식 레벨 스위치는 분말이나 액체에 사용할 수 있는 레벨 스위치입니다. 원리는 접지된 전극과 감지용 전극이 절연되어 배치되고, 액체를 접촉시켜 전극 간의 정전 용량 변화를 감지하여 작동한다. 정전 용량으로 검출하기 때문에 절연 재료의 레벨 검출도 가능합니다.
모양은 하나의 원통형이며, 약액 탱크나 호퍼 등의 측면에 부착하여 사용합니다. 단점은 측정 대상에 접촉하여 감지하기 때문에 부식이나 부착으로 인한 오검출이 발생할 수 있다는 점입니다.