Khi bạn nhìn thấy các bồn chứa chất rắn – chất lỏng thật lớn của các nhà máy sản xuất. Có bao giờ bạn tự hỏi họ chứa gì bên trong & dùng cách gì để đo được thể tích hay khối lượng bên trong bồn chứa nguyên liệu này chưa. Trong công nghiệp, các nhà máy sử dụng cảm biến đo mức và cảm biến báo mức để xác định thể tích hoặc khối lượng trong các silo. Vậy đo mức là gì & cảm biến đo mức đóng vai trò như thế nào trong ngành công nghiệp ?
Trong bài chia sẽ này, chúng ta sẽ tìm hiểu các phương pháp đo mức chất lỏng và chất rắn khác nhau được sử dụng trong công nghiệp một cách dể hiểu nhất.
Cảm biến đo mức là gì?
Cảm biến đo mức là một loại cảm biến được sử dụng để biết được mực chất lỏng hoặc mức chất rắn chứa bên trong bồn. Có nhiều loại cảm biến đo mức khác nhau tương ứng với từng loại môi chất cụ thể. Chất rắn sẽ dùng cảm biến khác, chất lỏng dẩn điện sẽ dùng cảm biến khác và chất lỏng không dẩn điện hoặc dẩn điện thấp sẽ dùng một loại khác nữa.
Như vậy, tuỳ vào mục đích sử dụng mà chúng ta sẽ phải chọn nhiều loại cảm biến khác nhau.
Phân loại cảm biến:
- Cảm biến báo mức
- Cảm biến đo mức
Cảm biến báo mức chất rắn và cảm biến đo mức là hai loại cảm biến hoàn toàn khác biêtt5 nhau về công dụng. Trong đó cảm biến báo mức có chức năng là báo đầy – báo cạn chất lỏng hoặc chất rắn. Trong khim cảm biến đo mức được sử dụng để đo mức liên tục giúp chúng ta biết được phần trăm, số lít, khối lượng, trọng lượng, chiều cao, thể tích của môi chất chứa trong silo, bồn chứa khi vật liệu bên trong tăng hoặc giảm.
Các loại cảm biến báo mức:
- Cảm biến báo mức cánh xoay – cho chất rắn
- Cảm biến báo mức điện dung cho chất rắn – chất lỏng
- Phao báo mức nước
- Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản
- Cảm biến quang
- Cảm biến rung – tần số
Các loại cảm biến đo mức:
- Cảm biến siêu âm đo mức nước – chất rắn
- Cảm biến điện dung đo mức nước – chất rắn
- Cảm biến radar đo khoảng cách
- Cảm biến áp suất đo mức nước
- Cảm biến đo mức nước thuỷ tĩnh
- Cảm biến đo mức chênh áp
Chúng ta cùng tìm hiểu về nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và công dụng của từng loại cảm biến được sử dụng để báo mức và đo mức.
Cảm biến báo mức
Cảm biến báo mức được dùng để xác định mức chất lỏng hoặc chất rắn có tới vị trí lắp đặt của cảm biến hay chưa. Đối với loại cảm biến lắp ngang thì vị trí lắp cảm biến chính là vị trí cần báo mức. Trong một số trường hợp cảm biến lắp đứng từ trên xuống thì vị trí cần báo là vị trí xa nhất của đầu cảm biến. Đối với các loại cảm biến hiện đại một cảm biến có thể có 2 mức được dùng để đóng ngắt bơm.
Cảm biến báo đầy – báo cạn chất rắn
Cảm biến báo đầy – báo cạn chất rắn được sử dụng gần như bắt buộc đối với các silo chứa bột, ngô, sắn, lúa, gạo, xi măng … Mức bột được bơm vào bằng băng chuyền hoặc xả tự nhiên từ trên xuống. Cảm biến báo mức bột dạng báo đầy cần phát hiện & nhận biết được khi chất rắn đã chạm hoàn toàn vào cảm biến.
Hai loại cảm biến báo đầy – báo cạn chất rắn thường được sử dụng:
- Cảm biến báo mức xoay hay còn gọi là báo mức dạng xoay
- Cảm biến điện dung báo đầy báo cạn
Mỗi loại cảm biến báo mức đều có ưu và nhược điểm riêng của nó. Việc của bạn là cân nhắc giữa giá thành và thông số kỹ thuật. Cái nào tối ưu nhất cho yêu cầu thì chọn loại đó.
Ưu điểm cảm biến báo mức xoay:
- Thiết kế đơn giản : xoay liên tục khi không chạm vật liệu, khi chạm vật liệu thì đùng xoay
- Sử dụng bền bỉ
- Không phân biệt loại chất rắn, dùng được cho hầu hết các loại chất rắn khác nhau
- Khả năng chịu được nhiệt độ va áp suât cao
- Không đo được chất rắn có tỉ trọng thấp
- Giá rẻ
Nhược điểm cảm biến báo mức dạng xoay
- Thiết kế cơ khí xoay liên tục khi không chạm vật liệu nên dể cháy motor
- Motor sẽ dừng khi chạm chất rắn nên dể gây quá tải dẩn đến mòn các bánh răng
- Các công tắc hành trình đóng mở liên tục dể gây cháy tiếp điểm
Ứng dụng :
- Dùng được cho hầu hết cá loại chất rắn
Ưu điểm cảm biến báo đầy – báo cạn điện dung
- Rất nhạy khi đo chất rắn
- Có thể điều chỉnh được mức độ tiếp xúc của chất rắn
- Có thể điều chỉnh được thời gian trể để reset ngọ ra
- Dùng được cho tất cả các loại chất rắn kể cả loại chất rắn có tỉ trọng thấp
Nhược điểm cảm biến báo mức điện dung
- Giá thành cao
Cảm biến báo mức nước – mức dầu
Cảm biến báo mức nước – mức dầu có nhiều loại khác nhau như : quang, điện trở, điện dung, phao, rung, tần số. Nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến mức cũng hoàn toàn không giống nhau. Một môi trường có thể có nhiều giải pháp đo khác nhau. Chúng ta cùng xem các ưu nhược điểm của cảm biến báo mức nước – mức dầu.
Cảm biến báo mức nước được thiết kế dùng cho các loại nước và dung dịch nước có độ dẩn điện cao. Khi nước chạm vào đầu cảm biến, ngay lúc đó cảm biến sẽ xuất ra một tín hiệu Relay dạng tiếp điểm PNP để nhận biết được nước đã chạm tới cảm biến.
Cảm biến báo mức dầu
Cảm biến báo mức dầu RFLS-23N được xem là loại cảm biến có thiết kế nhỏ gọn – độ chính xác cao. Cách lắp đặt đơn giản với ren kết nối tiêu chuẩn G1/2 tiêu chuẩn.
Cả hai loại cảm biến báo mức nước và báo mức dầu đều hoạt hoạt động theo nguyên tắc :
- Không có nước thì relay OFF
- Khi có nước tiếp xúc thì Relay ON
Khi relay ON thì đèn báo trên cảm biến SÁNG giúp chúng ta biết được cảm biến đang xuất ra tín hiệu. Dựa vào mặt thường chúng ta dể dàng kiểm tra trạng thái của cảm biến ON hay OFF.
Phao báo mức nước – dầu
Sử dụng phao để báo mức nước hay mức dầu là một phương pháp khá cổ điển. Công tắc phao là một thiết bị được thiết kế nổi lên khi gặp nước, dầu hay các loại chất lỏng khác. Phao sẽ nâng lên khi gặp nước và hạ xuống khi hết nước.
Ưu điểm của phao báo mức :
- Một thiết bị được thiết kế không cần nguồn cấp vào
- Lăp đặt đơn giản
- Giá thành thấp so với các loại khác
Nhược điểm của cảm biến đo mức phao
- Chất lỏng phải chạm vào đủ lớn để tác động công tắc
- Không cài đặt được
- Phao dể kẹt do chuyển động lên xuống và mau hư sau thời gian ngắn sử dụng
- Kích thước cồng kềnh, không phù hợp cho những nơi có không giản nhỏ hẹp
- Phao cho ra tín hiệu on-off tương ứng với mức cao hay thấp, không thể điều chỉnh được thời gian trể nên dể gây hư hỏng bơm.
Ứng dụng công tắc phao:
- Một thiết bị giá thành rẻ cho các bơm nước hộ gia đình
- Trong công nghiệp cũng sử dụng công tắc phao cho các vị trí không quan trọng bởi dể gây cháy bơm hơn so với các loại cảm biến khác.
Cảm biến đo mức nước dạng quang
Cảm biến đo mức nước dạng quang hoạt động bằng cách phát ra một tia sáng dạng laser nên còn được gọi là cảm biến laser. Cảm biến sẽ phát ra một tia laser, sau đó nhận về 1 tia laser nếu không có vật cản. Nếu cảm biến không nhận được tia phản hồi điều đó đồng nghĩa có vật cản.
Ưu điểm của cảm biến đo mức nước dạng quang
- Không có bất cứ một chuyển động cơ khí nào mà dùng sóng laser phát ra
- Không bị ảnh hưởng bởi môi trường đo
- Thiết kế nhỏ gọn, lắp đặt được mọi vị trí thiết kế nhỏ hẹp
- Phù hợp đo cho tất cả các loại chất lỏng
Nhược điểm cảm biến đo mức nước dạng quang:
- Dể bị bám bụi dẩn tới báo mức sai
- Không thể dùng cho môi trường nhiều bọt, bụi …
- Cần có một vị trí lắp phù hợp để nhận được tia laser phản hồi.
Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản
Sử dụng cảm biến siêu âm phát hiện vật cản là một trong những phương pháp tiên tiến nhưng cũng tốn khá nhiều chi phí. Cảm biến sẽ phát ra một sóng âm, dựa vào sóng âm phản hồi chúng ta biết được có vật cản hay không.
Ưu điểm cảm biến siêu âm phát hiện vật cản:
- Sử dụng công nghệ không dây bằng sóng âm
- Thiết kế nhỏ gọn
- Độ chính xác cao
- Phản hồi nhanh so với các loại khác
- Sử dụng đơn giản
Nhược điểm của cảm biến siêu âm phát hiện vật cản:
- Giá thành cao so với các loại khác
Cảm biến đo mức chất lỏng
Cảm biến đo mức liên tục là một dạng của cảm biến đo mức nhưng có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với cảm biến báo mức. Cảm biến luôn luôn phát hiện được khoảng cách từ cảm biến cho tới vị trí mức chất lỏng cần đo là bao nhiêu milimet. Nói cách khác cảm biến luôn biết được mức nước trong bồn chứa hay trong ao hồ có độ cao mực nước là bao nhiêu.
Từ độ cao đó chúng ta dẻ dàng tính ra được thể tích, khối lượng của chất lỏng tương ứng với chiều cao mực nước.
Cảm biến đo mức nước liên tục
Đo mức nước liên tục thường sử sử dụng sáu loại cảm biến :
- Radar
- Siêu âm
- Điện dung
- Áp suất
- Thuỷ tĩnh
- Chênh áp
Trong 06 loại cảm biến đo mức nước liên tục này thì có 02 loại không tiếp xúc với mực nước :
- Radar
- Siêu âm
Còn 04 loại tiếp xúc với mực nước :
- Điện dung
- Áp suất
- Thuỷ tĩnh
- Chênh áp
Trong các loại cảm biến này đều đo mực nước rất tốt nhưng tuỳ theo kích thước bồn hoặc vị trí đo là ao hồ, sông, suối mà chúng ta chọn loại cho phù hợp. Nếu muónt chính xác cao thì chúng ta chọn radar – siêu âm. Nếu muốn thiết bị có gía thành phải chăng thì điện dung, áp suất, thuỷ tĩnh, chênh áp.
Cảm biến đo chất rắn
Chất rắn khá là kén thiết bị đo mức liên tục như chất lỏng bởi bản chất của chất rắn không đều nhau. Các loại cảm biến chất rắn tiêu biểu:
- Radar
- Siêu âm
- Điện dung
Trong các loại này thì radar vẫn là công nghệ đo chính xác nhất, kế đến là siêu âm và cuối cùng là điện dung. Thiết kế bồn chứa chất rắn khác nhau là điều kiện để chọn loại cảm biến sao cho phù hợp.
Với rất nhiều loại cảm biến khác nhau cho từng khu vực cụ thể. Bạn sẽ rất dể bị bối rối khi cần chọn một thiết bị đo mức phù hợp. Cách tốt nhất để tránh sai lầm mua thiết bị mắc tiền mà không dùng được là cần tư vấn của kỹ thuật có chuyên môn về lĩnh vực đo mức.
Huphaco là một trong những đơn vị hàng đầu cung cấp các thiết bị đo mức với nhiều tiêu chuẩn khác nhau. Bạn được lựa chọn nhiều phương án cho cùng một yêu cầu với mức chi phí phù hợp.
Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
