Cảm biến đo mức nước liên tục là một thiết bị được dùng để đo mức trong bồn, nước giếng, sông, hồ, suối … với độ chính xác cao để biết được mực nước là bao nhiêu. Các cảm biến đo mức nước liên tục thường là hàng nhập khẩu trực tiếp từ Châu Âu. Trong bài viết này mình sẽ chia sẻ cảm biến đo mức nước liên tục là gì, cách loại cảm biến đo mức nước liên tục, phân loại cảm biến đo mức liên tục và cách chọn sao cho phù hợp với nhu cầu nhất. Tất cả sẽ được chia sẻ trong bài viết này.
Cảm biến đo mức nước liên tục là gì?
Đo mức liên tục ở đây không phải là đo một mức liên tục đâu nhé bởi tất cả các cảm biến đều làm việc liên tục khi được cấp nguồn mà không cần biết có nước bên trong bồn hay không. Cảm biến đo mức liên tục ở đây là cảm biến đo được khoảng cách từ cảm biến cho tới mức nước cần đo một cách chính xác.
Có khá nhiều loại cảm biến có thể đo được cho cùng một yêu cầu, việc của bạn là cần chọn đúng loại cho từng yêu cầu cụ thể. Các bồn chứa sẽ có một độ cao cố định trong khi đó mức nước sẽ thay đổi liên tục khi sản xuất. Cảm biến sẽ đo mức nguyên liệu từ 0-100% khi chất lỏng hoặc chất rắn trong bồn chứa tăng hoặc giảm.
Tín hiệu analog 4-20mA / HART được xem là tiêu chuẩn của cảm biến đo mức nước liên tục. Ngoài ra còn có tín hiệu 0-10V nhưng hiếm khi sử dụng bởi độ chính xác sẽ giảm khi kéo đi xa.
Khi nào dùng cảm biến đo mức nước liên tục?
Nếu bạn thắc mắc với rất nhiều loại cảm biến khác nhau thì khi nào dùng cảm biến đo mức nước liên tục. Bạn chỉ dùng cảm biến đo mức liên tục khi :
- Cần biết mực nước thực tế trong bồn chứa là bao nhiêu mét hoặc bao nhiêu khối
- Đo mực nước giếng là bao nhiêu mét để kích hoạt bơm
- Giám sát mức nước tại các bờ kè hay các cống dẫn nước
- Theo dõi mực nước đập thuỷ điện tránh trường hợp mực nước vượt ngưỡng an toàn
- Giám sát mức nước lò hơi để đảm bảo an toàn mực nước không quá thấp gây cháy nổ
- Giám sát mực nước thải trong các hồ chứa nước thải
- Và một số trường hợp khác
Cảm biến đo mức nước liên tục được dễ dàng tìm thấy trong các khu xử lý nước thải, đo mực nước bồn, hay giám sát mực nước giếng. Tất cả các cảm biến này đều nhằm mục đích giám sát mức nước đang là bao nhiêu mét. Thông qua các tín hiệu mực nước chúng ta biết được mực nước hiện tại là bao nhiêu mét hoặc khối lượng nước đang có trong bồn.
Trong một số trường hợp là đo mức acid hay các dung dịch hoá chất thì cần phải có độ chính xác cao vì lượng dung dịch thay đổi ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sản xuất.
Cảm biến mực nước không tiếp xúc
Trong các loại cảm biến đo mức nước liên tục thì cảm biến mực nước không tiếp xúc được ưa chuộng sử dụng bởi sự tiện dụng trong lắp đặt và giá thành tương đối tốt. Hai loại cảm biến mực nước không tiếp xúc được sử dụng nhiều nhất đó chính là cảm biến siêu âm và cảm biến radar. Chúng ta cùng xem sự khác nhau giữa hai loại này là gì nhé.
Cảm biến đo mức Radar S80P FMCW
Cảm biến đo mức radar được thiết kế chuyên dùng để đo mức chất lỏng và chất rắn với độ chính xác cao với độ phân giải là 1mm và sai số là 2mm. Cảm biến radar loại bỏ được hoàn toàn các bồn chứa có nhiều bụi bên trong như xi măng, hầm mỏ, than đá, bột đá, thức ăn gia súc …
Cảm biến đo mức radar S80P có tầng số hoạt động là 80Ghz với góc quét là 4 độ cho DN70 ( 2 3/4 ) và 8 độ cho DN40. Với góc quét nhỏ cho phép chúng ta lắp cảm biến gần với thành bồn cũng như hạn chế khả năng nhiễu khi có các vật cản xung quanh.
Thông số kỹ thuật cảm biến đo mức Radar S80P
- Hãng sản xuất : HAWK – USA. Xuất xứ Pháp cho dòng Radar không tiếp xúc
- Nguồn cấp : 24Vdc
- Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA HART
- Khoảng cách đo max 100m
- Độ phân giải là 1mm
- Sai số : 2mm
- Hiển thị LCD mức chất rắn : xi măng, bộ đá, than đá… và cài đặt thang đo
- Ứng dụng : thiết kế đo cho chất rắn có nhiều bụi như xi măng, than đá, bột đá, các loại hạt nhựa …
Ưu điểm của cảm biến radar là dùng được chất lỏng và chất rắn với độ chính xác cao lên tới 2mm trên toàn dãi đo. Việc cài đặt cảm biến tương đối đơn giản bằng màn hình hoặc thông qua phần mềm của hãng. Ngoài ra một ưu điểm lớn của dòng cảm biến radar S80P chính là khả năng chịu được nhiệt độ lên tới 150oC. Tất nhiên, đối với các môi trường khắc nghiệt hơn thì chúng ta có thể chọn loại cảm biến radar khác tối ưu hơn.
Cảm biến đo mức radar được xem là công nghệ tiên tiến nhất, chính xác nhất trong tất cả các loại cảm biến đo mức. Chính vì thế nó cũng là loại có giá thành cao nhất. Để đo các điều kiện tương tự nhưng với giá thành thấp hơn chúng ta có thể dùng cảm biến siêu âm. Chúng ta cùng xem cảm biến siêu âm được dùng cho mục đích gì nhé.
Cảm biến siêu âm ULM-53N
Cảm biến siêu âm hoạt động đúng với tên gọi của nó là phát ra một sóng âm bằng với tần số của âm thanh. Tuy nhiên, cảm biến siêu âm cũng có nhiều loại với nhiều mức giá khác nhau. Trong đó, cảm biến siêu âm ULM-53N là một loại cảm biến siêu đang tạo nên cơn sốt trong thị trường khi vừa có giá thành rẻ, vừa đo tốt và lắp đặt cực dễ.
Chúng ta cùng xem thông số kỹ thuật của cảm biến siêu âm ULM-53N nhé.
- Hãng sản xuất : Dinel – Czech. Hàng Châu Âu là thích rồi.
- Khoảng cách đo có nhiều lựa chọn : 1m, 2m, 6m, 10m, 20m
- Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA, 0-10V, modbus RTU
- Version ATEX cho khu vực phòng nỗ chuẩn EX ia II T6
- Độ phân giải 1mm
- Sai số : 0.15%
- Nhiệt độ làm việc < 70oC
- Áp suất làm việc < 1 bar
- Thời gian đáp ứng 0,15s …5s
- Cài đặt bằng phím bấm ngay trên cảm biến
- Kết nối ren hoặc mặt bích
Cảm biến siêu âm ULM-53N là một trong những thiết bị đo chất lỏng giá rẻ nhưng có độ tin cậy cao về độ chính xác, độ bền. Xuất xứ từ Czech – Châu Âu khẳng định được thương hiệu cũng như độ bền qua năm tháng. Đây là một thiết bị bạn nên quan tâm đầu tiên khi muốn sử dụng cảm biến mực nước không tiếp xúc.
Cảm biến siêu âm ULM-53N sử dụng chi các bồn chứa có độ cao không quá 20m để đo cho chất lỏng và 10m đo cho chất rắn. Đây cũng chính là điểm hạn chế của cảm biến siêu âm so với radar. Ngoài ra chúng tôi còn có cảm biến siêu âm có hiển thị tương tự như cảm biến radar S80P.
Cảm biến siêu âm ULM-70N
Cảm biến siêu âm ULM-70N là một phiên bản nâng cấp đáng giá so với ULM-53N khi tích hợp màn hình OLED ngay trên cảm biến. Tất cả các thông tin liên quan đến cảm biến, kết quả đo, tín hiệu truyền về đềi hiển thị trên màn hình của ULM-70N.
Chúng ta cùng xem thông số kỹ thuật của ULM-70N có gì đặc biệt nhé :
Khoảng cách đo :
- 15 – 2m
- 25 – 6m
- 4 – 10m
- 5 – 20m
Khoảng cách đo ngắn nhất 200mm
Nguồn cấp : 18-36Vdc
Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA, HART hoặc Modbus RTU RS485
Độ chính xác :
- < 1mm đối với ULM-70N-02, ULM-70N-06
- < 2mm đối với ULM-70N-10
- < 2.5mm đối với ULM-70N-20
Sai số : 0.15% toàn thang đo
Tần số quét
- ULM-70N-02 là 120Khz
- ULM-70N-06 là 75Khz
- ULM-70N-10 là 50Khz
- ULM-70N-20 là 300Khz
Góc quét của cảm biến ULM-70N
- 10 độ đối với ULM-70N-02 và ULM-70N-06
- 15 độ đối với ULM-70N-10
- 12 độ đối với ULM-70N-20
Nhiệt độ làm việc : -30 … 70oC
Áp suất làm việc : 1 Bar
Thời gian đáp ứng : 1-4s
Thời gian lấy mẫu tuỳ chọn từ 0-99s
Như vậy, về thông số thì ULM-70N và ULM-53N sẽ có thông số tương đương nhau nhưng sự khác biệt lớn nhất chính là vỏ của cảm biến sẽ được làm bằng nhôm nguyên khối và có thêm màn hình hiển thị trên ULM-70N.
Đối với cảm biến siêu âm đo mức nước thì nhược điểm duy nhất chính là khả năng chịu nhiệt kém cũng như chịu áp suất kém. Khi đo mực nước trong các điều kiện áp suất và nhiệt độ cao chúng ta cần chọn loại đo mức nước tiếp xúc.
Cảm biến mực nước tiếp xúc
Cảm biến đo mực nước tiếp xúc là cách đo được sử dụng nhiều nhất bởi nó có độ tin cậy cao và khả năng chịu được áp suất cao, nhiệt độ cao. Cảm biến sẽ được lắp từ trên xuống hoặc từ dưới lên và tiếp xúc trực tiếp với nước nên mức nước dâng lên tới đâu thì cảm biến báo tới đó. Nghe có vẻ trực quan và chính xác hơn nhiều so với loại cảm biến đo mực nước không tiếp xúc đúng không nào.
Cảm biến đo mức radar GRLM-70N
Bạn đang nhìn thấy cảm biến đo mức Radar GRLM-70Xi-10… thì đây chính là một phiên bản đo mức nước trong khu vực chống cháy nổ. Thiết bị phải đạt chuẩn ATEX II 1/2G Ex ia IIIB T5.
Đo mức radar tiếp xúc là một trong những phương pháp mang tới độ chính xác cao nhất lại không bị ảnh hưởng bởi tác động của bên ngoài. Tốc độ truyền sóng radar bằng với tốc độ ánh sáng và sẽ chạy liên tục theo hướng từ trên xuống để quét mức nước. Chính vì thế mà thời gian đáp ứng và độ chính xác của cảm biến đo mức radar GRLM-70N sẽ rất cao.
Chiều dài của cảm biến cũng sẽ chính là độ cao của mức nước cần đo. Do mực nước tiếp xúc trực tiếp với cảm biến nên độ chính xác đạt mức 1mm trên toàn độ chiều cao mức nước.
Thân cảm biến được làm bằng nhôm nguyên khối, còn kết nối được làm bằng Inox 316L sáng bóng. Đây cũng chính là đẳng cấp của một thiết bị đo mức nước chuyên dụng có độ chính xác cao & xuất xứ từ Châu Âu.
Màn hình tích hợp trên cảm biến radar không chỉ mang tới hiển thị chính xác mực nước đang đo mà còn được dùng để cài đặt khoảng cách đo trên thực tế. Các bồn chứa thường có kích thước cố định nhưng mực nước thường chỉ chiếm 80% bồn. Chính vì thế chúng ta cần cài đặt lại mực nước đo thực tế để kết quả đo có độ chính xác cao nhất.
Về giá thành thì cảm biến đo mức nước Radar sẽ có giá thành khá là thấp so với Radar không tiếp xúc nhưng lại có độ chính xác cao hơn rất nhiều. Chính vì thế mà cảm biến radar GRLM-70N được rất nhiều nhà máy sử dụng. Nhược điểm duy nhất của cảm biến radar tiếp xúc chính là khoảng cách đo lớn nhất là 40m trong khi radar không tiếp xúc có khoảng cách đo lên tới 100m.
Cảm biến mức nước điện dung CLM-36N
Cảm biến đo mức nước điện dung CLM-36N là một phiên bản giá rẻ của cảm biến mực nước tiếp xúc. Cách thức lắp đặt hoàn toàn giống với cảm biến Radar nhưng cách thức hoạt động hoàn toàn khác.
Cảm biến mức nước điện dung CLM-36N hoạt động dựa vào sự thay đổi điện dung khi mức nước tăng hoặc giảm. Đối với một môi trường đo khác nhau chúng ta cần chọn mức điện dung phù hợp để cảm biến nhận biết chính xác loại dung dịch nước cần đo.
Nước ở đây không giới hạn là nước sạch mà còn là các dung dịch nước, nước lẫn hoá chất và các loại nước khác. Tất nhiên, mỗi loại nước khác nhau đều có mức dẫn điện khác nhau. Việc lựa chọn mức cài đặt sẽ được hướng dẫn trong tài liệu của hãng.
Khác với cảm biến radar có màn hình tích hợp đi kèm thì cảm biến điện dung sẽ không có màn hình hiển thị. Vậy cài đặt bằng cách nào đây?
Bên trong cảm biến có 2 vít Zero và Span để cài đặt tương ứng với mức thấp và mức cao. Đặc biệt hơn cảm biến đo mức nước điện dung có thể sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cao lên tới 300oC.
Cảm biến đo mức thuỷ tĩnh
Đo mức nước thuỷ tĩnh là một phương pháp được sử dụng khá phổ biến trong đo mức nước sông suối, đập thuỷ điện và nước giếng. Điểm đặc biệt của cảm biến đo mức thuỷ tĩnh chính là không phụ thuộc vào đường kính bồn chứa cần đo. Tức là chúng ta có thể cho cảm biến thuỷ tĩnh vào một ống rỗng & đặt trong bồn chứa hay các bể chứa nước.
Các giếng nước thường chỉ có một ống rất nhỏ được dùng để bơm nước. Kích thước của cảm biến vừa đủ để cho vào các ống này nên để đo mực nước giếng thì cảm biến đo mức thuỷ tĩnh được xem là giải pháp duy nhất và hiệu quả nhất.
Đặc điểm của cảm biến áp suất thuỷ tĩnh:
- Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt
- Khoảng cách đo sâu tới 100m
- Tín hiệu ngõ ra 4-20mA hoặc 0-10V
- Độ chính xác khá cao so với sai số 0.4% trên toàn thang đo
- Sử dụng trong hầu hết các trường hợp liên quan tới đo mực nước
- Không cần cài đặt khi sữ dụng
- Độ bền cao theo năm tháng
Như vậy, bên cạnh các phương pháp đo mực nước radar, điện dung hay siêu âm thì cảm biến đo mức thuỷ tĩnh được ưa thích sử dụng khi đo mực nước có độ sâu lớn. Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt chính là ưu điểm của cảm biến thuỷ tĩnh.
Đo mức nước bằng cảm biến áp suất
Đo mức nước bằng cảm biến áp suất là một phương pháp đo lâu đời cũng là một phương pháp đo có độ chính xác cao nhất. Dùng cảm biến áp suất để đo mức chỉ áp dụng được trong điều kiện đo mức các bồn chứa hở hoặc kín. Các cảm biến áp suất này có độ chính xác rất cao từ 0.1% cho đến 0.05% nên kết quả đo rất cao so với các phương pháp đo khác.
Khi nào sử dụng đo mức bằng cảm biến áp suất?
- Điều kiện đo là các bồn chứa kín hoặc hở
- Cần độ chính xác cao
- Môi chất có nhiệt độ, áp suất cao
- Thời gian đáp ứng nhanh
- Giá thành không phải là vấn đề
Như vậy, nếu như các loại cảm biến đo mức nước liên tục khác không thể sử dụng được thì đo mức bằng cảm biến áp suất lại xử lý được. Giá thành của đo mức bằng áp suất cũng tương đối cao so với các phương pháp khác. Tuỳ theo yêu cầu và chi phí chúng ta cân nhắc lựa chọn thiết bị cho phù hợp.
Bộ hiển thị mực nước
Bộ hiển thị mực nước S301B được thiết kế dành riêng cho các cảm biến đo mức nước liên tục với hai cách hiển thị : hiển thị cột nước và hiển thị số.
- Hiển thị cột nước : tương ứng với phần trăm mức nước mà cảm biến đo được
- Hiển thị số : được sử dụng để hiển thị độ cao mực nước hoặc quy đổi thành thể tích của bồn chứa nước
- 4 relay tích hợp để cảnh báo hoặc đóng ngắt bơm
- Truyền thông modbus RTU RS485 tích hợp
Ngoài cách dùng bộ hiển thị mực nước thì chúng ta còn có thể sử dụng PLC để đọc tín hiệu analog 4-20mA/ 0-10V từ cảm biến. Sau đó, xuất tín hiệu sang màn hình HMI để xem. Cả hai cách đều có chung một kết quả nhưng màn hình dùng màn hình S301B bạn không cần biết lập trình PLC mà vẫn sử dụng được. PLC dành cho các kỹ thuật chuyên dụng lập trình hơn.
Mua cảm biến đo mức nước liên tục ở đâu?
Hiện có rất nhiều đơn vị cung cấp cảm biến đo mức nước liên tục có xuất xứ từ Châu Á cho đến Châu Âu. Trong đó, công ty Hưng Phát là đại diện phân phối uỷ quyền của Dinel tại Việt Nam chuyên cung cấp các giải pháp tự động hoá công nghiệp. Nếu bạn đang lăn tăn về các loại cảm biến đo mức nước liên tục, hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn.
Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
