Cách chọn cảm biến radar đo mức như thế nào? Đây là nỗi băn khoăn mà nhiều người thiết kế như tôi thường hay gặp phải. Bởi vì, với loại đo mức nước bằng cảm biến radar này có rất nhiều loại. Nên dẫn đến, việc chọn lựa được cảm biến radar sao cho phù hợp thường rất khó khăn.
Trong bài viết dưới đây, mình sẽ chia sẻ một số vấn đề trong quá trình lắp đặt để từ đó suy ra nên chọn cảm biến radar đo mức như thế nào nhé.
Cảm biến radar là gì?
Trước hết, tôi muốn bạn hiểu rõ thêm thế nào là cảm biến radar đo mức. Cảm biến radar hay cảm biến vi song nó sẽ hoạt động trên hiệu ứng doppler. Với hiệu ứng này, loại cảm biến radar sẽ bắn ra các trùm sóng tới với tần số quét cao.
Các tần số quét nào dao động từ hơn 5,8 Ghz đến hơn 80 Ghz (tùy loại cảm biến). Việc có tần số sóng mang lớn đến như vậy nên các bước sóng của loại sóng radar này rất ngắn. Khi các sóng tới này chạm vào bề mặt như nước, tường, bột xi măng…sẽ nhận được sóng phản hồi.
Nhờ quá trình bắn sóng liên tục và nhận tín hiệu sóng phản hồi như vậy. Nên từ đó các loại thiết bị cảm biến radar hay được sử dụng để đo mức liên tục cho các bồn chứa kín, bể, giếng…Một nguyên do khác nữa đó là sử dụng cho việc đo mức bằng sóng radar sẽ có độ chính xác tương đối cao.
Nguyên lý làm việc cảm biến radar
Vậy cảm biến radar có nguyên lý làm việc như thế nào? Đây hẳn là sự tò mò của nhiều người giống như tôi. Với cảm biến radar hoạt động dựa trên nguyên lý phản xạ sóng radar.
Đo từ các vật thể hoặc mặt nước để xác định khoảng cách và thu thập thông tin về mức độ. Dưới đây là nguyên lý hoạt động chi tiết của cảm biến radar:
- Phát sóng radar: Cảm biến radar bắt đầu bằng việc phát ra một tín hiệu sóng radar. Tín hiệu này có thể là sóng xung (pulse radar) hoặc sóng liên tục (continuous wave radar). Sóng radar được tạo ra và phát đi thông qua một ăng-ten.
- Phản xạ sóng radar: Khi sóng radar gặp phải vật thể hoặc mặt nước, nó sẽ bị phản xạ trở lại. Các yếu tố như đặc tính của vật thể hoặc mặt nước (như độ phản xạ, hình dạng và cấu trúc), sự hấp thụ và phản xạ sóng radar sẽ được tạo ra.
- Thu sóng radar: Sóng radar phản xạ sẽ được thu lại bởi cảm biến radar thông qua ăng-ten. Tín hiệu thu sóng radar chứa thông tin về đặc điểm của sóng phản xạ, bao gồm thời gian mà sóng mất để đi và trở lại, sức mạnh và pha của sóng radar.
- Xử lý tín hiệu: Tín hiệu thu sóng radar được xử lý để tính toán khoảng cách từ cảm biến đến vật thể hoặc mặt nước. Thông qua việc phân tích thời gian mà sóng mất để đi và trở lại, cảm biến radar có thể xác định khoảng cách dựa trên vận tốc truyền sóng radar (thường là vận tốc ánh sáng).
- Đo mức: Khi khoảng cách được xác định, cảm biến radar chuyển đổi nó thành giá trị mức độ tương ứng. Điều này thường liên quan đến so sánh khoảng cách tính toán với một cấu hình định sẵn để xác định mức độ của chất lỏng hoặc chất rắn trong hệ thống.
- Hiển thị hoặc điều khiển: Kết quả mức độ được truyền đến hệ thống hiển thị hoặc bộ điều khiển để hiển thị cho người sử dụng hoặc sử dụng để kiểm soát quá trình sản xuất hoặc quá trình làm việc của hệ thống.
Hai loại cảm biến đo mức bằng sóng radar bạn cần biết
Hiện nay, như tôi được biết sẽ có hai loại cảm biến radar đo mức:
- Cảm biến radar đo mức tiếp xúc
- Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc
Dạng cảm biến radar đo tiếp xúc này chúng sẽ có đặc điểm là thêm que dò hoặc sợi cáp dẫn điện. Đây là loại radar cũng thường được hay sử dụng trong việc đo mức liên tục ra 4-20mA. Có các dạng sóng radar sẽ di chuyển trên các phần que dò của cảm biến. Cũng như trên phần cap dò trên cảm biến.
Còn với loại cảm biến radar đo mức không tiếp xúc thì bản thân chúng sẽ bắn ra các sóng radar. Với quy cách đo mức như siêu âm, nhưng mà sử dụng sóng radar (sóng tần số GHz).
Đối với loại này, sẽ có nhiều ưu điểm hơn. Đặc biệt là đo được trong các môi trường bụi mịt mù hay có nhiều sương. Và hiển nhiên, tỉ lệ chính xác của nó thậm chí còn hơn cả dạng que dò.
Cách chọn cảm biến radar đo mức tiêu chuẩn công nghiệp
Vậy làm thế nào có thể chọn lựa được loại cảm biến radar đo mức phù hợp. Mà chúng vẫn đảm bảo các tiêu chuẩn trong công nghiệp.
Cùng tôi tìm hiểu thêm một số vấn đề cần làm rõ khi chọn lựa cảm biến radar để đưa vào sử dụng nhé.
Dạng chất cần dùng đo mức
Với nhu cầu sử dụng đo mức chiều cao liên tục bằng radar. Thì, tôi khuyên các bạn phải biết rõ đặc tính môi trường bạn đang dùng để đo là gì. Đặc tính môi trường hiểu như thế nào cho đúng, tức là nó sẽ gồm hai yếu tố:
- Chất đang đo là gì
- Chất này có đặc điểm như thế nào?
Ví như là các bồn chứa H2SO4, HCl…dạng chất mà có tính ăn mòn nhiều. Không những vậy, mà khi trộn các dung dịch khác thì nó sẽ sản sinh thêm nhiệt độ trong bồn chứa đó. Thậm chí, đôi khi còn có thêm hơi nước bay ra tạo thành các mảng. Không những là các đặc tính trên, còn có một số yêu cầu sẽ phát sinh đó là nhiệt độ hoặc áp suất. Đối với các bồn kín, thì nhiệt độ trong các bồn này hay có nhiệt độ lớn như là 100 độ C.
Thế nên, bạn cần phải để ý đến phần nhiệt độ làm việc của cảm biến là bao nhiêu. Nếu không quá nhiệt độ làm việc sẽ làm hư cảm biến ngay tức thời.Thêm một yếu tố nữa đó là khả năng cháy nổ. Như dầu DO, bồn nhiên liệu, xăng…thì các thiết bị dùng còn phải sử dụng thêm tiêu chuẩn Atex, IECEx…Như vậy, mới an toàn đo mức liên tục cho các bồn hoặc khu vực này được.
Vậy nên, hiểu rõ dạng chất cần đo như thế nào là bước đầu tiên để chọn lựa cảm biến. Với radar thì chúng sẽ đo được cho các dạng môi trường trên.
Độ chính xác cần dùng cho cảm biến radar
Mức độ chính xác cao khi cần dùng để đo chiều cao mức bồn hay ở bất kỳ bể nào. Hay là tiêu chuẩn khi sử dụng để xác định phần trăm mức có phù hợp chưa. Rồi từ đó sẽ dựa vào con số này để căn chỉnh khi trộn tỉ lệ hóa chất.
Một ví dụ điển hình khi sử dụng loại cảm biến radar đo mức trong bồn chứa NaOH (chất xút). Được điện phân từ nước muối NaCl để tạo ra chất xút NaOH. Trong quá trình điện phân giải ra, thì người ta sẽ dùng một bồn chứa nước NaCl. Để xác định rõ được chiều cao mức nước trong bồn này buộc phải dùng radar bởi vì nó mới chính xác hơn. Nhờ điều này, thì người ta mới có thể suy ra được tỉ lệ phần trăm NaOH sau khi thủy phân điện tích là bao nhiêu.
Chiều cao mức cần đo khoảng bao nhiêu mét
Thông thường, khi dùng để đo mức trong các bồn chứa kín hay bồn chứa hở. Yêu cầu chiều cao trong các bồn này thường không được cao. Cùng lắm một số chiều cao nó yêu cầu khi sử dụng cảm biến:
- 0 – 2m
- 0 – 3m
- 0 – 4m
Với các bồn chứa mà dùng để chứa xi măng, hay thực phẩm. Thì các bồn này sẽ có yêu cầu chiều cao cao hơn xíu. Có thể là khoảng từ 0-10m, 0-15m…Và thêm một số ứng dụng là dùng để đo mức chiều cao tại các khu vực sông hồ, thì có khi lên đến 0-20m
Do đó, bạn phải biết rõ chiều cao mức cần đo hiện đang là bao nhiêu. Rồi từ đó lựa loại cảm biến radar đo mức phù hợp. Như thế sẽ tránh được lãng phí khi đo mức cũng như ngân sách khi mua hàng.
Tín hiệu ngõ ra 4-20mA hay RS485
Như tôi được biết, các loại cảm biến đo chiều cao bằng sóng radar hiện nay có rất là nhiều ngõ tín hiệu. Có thể là 4-20mA, 0-10V hay thậm chí là truyền thông Modbus RS485 về các tủ điện. Nơi mà sẽ có các bộ PLC Siemens hay bộ hiển thị đọc các dạng tín hiệu này.
Đường truyền tín hiệu dễ bị nhiễu hay không
Thật vậy, trong nhà máy có rất nhiều yếu tố gây ra sự nhiễu tín hiệu 4-20mA. Dẫn đến đường truyền tín hiệu từ cảm biến sẽ không được ổn định hoặc thậm chí bị nhiễu. Cái nhiễu này được ảnh hưởng bởi các yếu tố như sóng hài của biến tần, tần số làm việc của động cơ 2 pha, 3 pha.
Hoặc có thể bạn đã sử dụng loại dây dẫn tín hiệu kém chẳng hạn. Dẫn điến tín hiệu truyền về PLC hay bộ hiển thị nó sẽ không chính xác với giá trị bạn cần.
Thế nên, tôi thường phải sử dụng thêm một số bộ chuyển đổi có khả năng chống nhiễu này cho cảm biến radar. Nhờ đó mà tín hiệu truyền đi mới chính xác với giá trị cảm biến đo được.
Cần hiển thị tại chỗ hay truyền về PLC
Cuối cùng đó là cần hiển thị tại chỗ hay sử dụng PLC để truyền thông tín hiệu. Với cảm biến đo không tiếp xúc bằng radar như tôi nói trên, chúng có 2 đến 3 dạng tín hiệu ngõ ra. Việc bạn cần hiểu rõ là hiện tại bạn đang sử dụng tủ điện gồm có PLC. Hay có mỗi bộ hiển thị.
Nếu như tủ điện PLC, thì tín hiệu nó nhận vào là 4-20mA hay RS485. Như vậy, chúng ta mới chọn được tín hiệu ngõ ra tương ứng của cảm biến radar được. Nếu không, buộc bạn phải dùng thêm một bộ khác để đọc tín hiệu cảm biến radar này.
Tổng kết
Tóm lại, cách chọn cảm biến radar đo mức thật không khó như các bạn nghĩ. Dường như, bạn chỉ cần xác định rõ được các yêu cần trên. Tức là bạn có thể chọn lựa được loại cảm biến radar sao cho phù hợp. Để có thể biết thêm một số loại cảm biến radar đa, cũng như giải pháp đo mức liên tục. Các bạn hãy liên hệ thông tin bên dưới để được mình tư vấn thêm cho nhé. Cảm ơn đã đọc bài viết của mình.
Xem thêm bài viết : Top 3 ứng dụng phổ biến dành cho cảm biến radar đo mức không tiếp xúc
