Tôi nghĩ các bạn cũng ít nhiều cũng đã được nghe radar là gì? Sóng vô tuyến radar…và cùng nhiều câu khác xung quanh về Radar. Không chỉ trong cuộc sống, mà trong ngành kỹ thuật cơ khí tôi cũng có thuật ngữ tương tự. Đó chính là Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc.
Trong nhiều phương pháp đo mức liên tục môi chất bất kỳ nào đó, thì việc sử dụng cảm biến radar sẽ giúp tôi đo được mức chính xác cao. Không những vậy, có những môi trường đo rất khó khăn thì chỉ có mỗi radar mới có thể sử dụng được. Vậy nên, với sự hiệu quả của nó trong bài viết chia sẻ dưới đây tôi mong các bạn sẽ hiểu thêm về giải pháp đo lường công nghiệp này.
Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc là gì?
Đối với loại cảm biến đo mức radar này, nó sẽ có hai dạng cách đo mức. Dạng đầu tiên, đó là cảm biến đo mức radar bằng que dò.Đối với loại này, tôi thường lắp đặt chúng trong các bồn hóa chất hay dung dịch nào đó tầm 1m hay 2m. Đặc điểm của phương pháp này, là nó có phần que dò tiếp xúc với chất cần đo.
Ngược lại với loại trên, là dạng cảm biến radar đo mức không tiếp xúc. Với tôi, loại đo mức này có cách đo giống như siêu âm nhưng tỉ lệ chính xác cao hơn rất nhiều. Khi sử dụng loại này, nó giúp tôi đo được nhiều môi trường đặc biệt mà bắt buộc phải dùng mỗi loại radar sensor này.
Thế thì, cảm biến radar đo mức không tiếp xúc nó là gì? Trước hết, sẽ thật dễ hiểu về phương thức là nó đo ở dạng không tiếp xúc. Tiếp đến là cách nó đo dựa vào sóng radar. Việc đo bằng dạng song radar này sẽ có tần số rất cao. Khoảng chừng trên 26 GHz – 30Ghz hoặc hơn.
Với dải tần số 26Ghz này giúp tôi nói lên được điều gì? Nói dễ hiểu hơn, là mức độ bắn sóng tới của radar nó mạnh hơn. Các đỉnh sóng radar sẽ rất gần nhau và có thể truyền đi được tương đối xa. Việc có dải bước sóng ngắn nó rất thuận tiện việc đo mức chính xác. Cho dù môi trường có hơi nước hay nhiều bụi trong không khí.
Không những thế, góc bắn sóng của loại Radar khá nhỏ. Khoảng chừng 8 độ trở lại, điều này sẽ nhấn mạnh thêm được độ chính xác. Khí góc sóng tới càng nhỏ, thì tỉ lệ sỏng phản hồi chính xác hơn. Thêm nữa là đo cho các bồn có đường kính nhỏ cũng rất thuận tiện.
Cảm biến radar và siêu âm có khác nhau không?
Về hình thức đo của loại cảm biến radar và cảm biến siêu âm tương đối giống nhau. Cả siêu âm và radar điều sử dụng cách đo là không tiếp xúc với môi chất còn đo. Việc đo như vậy, tôi thấy nó tương đối có lợi khi sử dụng đo mức trong bồn, tank, bể chứa ngoài trời. Một số ứng dụng đo sông, hồ…buộc phải dùng các loại này bởi vì giải đo nó rộng.
Nhưng, hai loại cảm biến này sẽ có sự khác nhau rất nhiều, cả về đặc tính kỹ thuật cũng như ứng dụng khi dùng. Nói về nguồn, cùng với tín hiệu ngõ ra thì hai loại này dùng nguồn 24V. Tín hiệu phổ thông vẫn là 4-20mA hay 0-10V. Môi trường truyền thông Profibus thì có thêm dạng RS485 để tích hợp cho hệ thống. Tuy nhiên, có ba đặc tính khác biệt lớn nhất của hai loại này đó là:
- Tần số sóng được bắn ra.
- Nhiệt độ hoạt động.
- Giải đo mức/chiều cao.
Với siêu âm, tần số sóng của nó thường nằm ở mức 30kHz đến 120kHZ. Thế nên, các môi trường có hơi nước hay bụi bặm dày tương đối hoặc đặc. Thì siêu âm nó sẽ không khả thi, nhưng ngược lại thì radar vẫn sử dụng tốt cho môi trường như vậy.
Tôi thường rất để ý về nhiệt độ hoạt động của cảm biến. Yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó khi dùng. Với siêu âm như là ULM-53N hay ULM-70N thì nó chỉ chịu được nhiệt lên đến 70 độ C. Các bồn hóa chất trộn lẫn như H2SO4 với H20 hay Sút nào đó. Thường nhiệt độ lên đến gần 80 độ C, buộc tôi phải sử dụng radar thay vì siêu âm.
Xem thêm bài viết về: Cảm biến đo mức bằng siêu âm ULM-53N vs ULM – 70N
Cảm biến radar có thể chịu được nhiệt độ lên đến từ 120, 150, 180, 200, 250 độ C mà không bị vấn đề gì. Và điều cuối cùng đó là giải đo của radar lại dài hơn siêu âm nhiều. Như siêu âm có thể là 0-5m, 0-10m, 0-15m và 0-20m. Thì radar có thể là 0-20m, 0-25m, 0-30m, 0-35m, 0-70m.
Khi nào chúng ta nên sử dụng cảm biến radar không tiếp xúc?
Thật vậy, một câu hỏi băn khoăn nhất khi tôi phải xây dựng và thiết kế. Đó là khi nào nên sử dụng radar để cho giải pháp đo mức của mình hiệu quả. Bởi vì, với loại cảm biến radar không tiếp xúc này, giá thành của nó sẽ giá trị hơn siêu âm.
Vì vây, giá thành sẽ là một vấn đề quan ngại trong một dự án vừa và nhỏ. Dẫu vậy, bỏ qua mọi vấn đề trên thì tôi thấy rằng hiệu quả của cảm biến radar sẽ rất tốt ở các điểm sau:
- Độ chính xác cao.
- Chịu nhiệt độ lớn.
- Phạm vi giải đo linh hoạt.
- Dễ dàng cài đặt và đa dạng tín hiệu ngõ ra.
Thế nên, khi chỉ khi bạn dùng cảm biến radar này mà có liên quan đến các yêu cần trên. Thì phương án phù hợp nhất mà tôi từng sử dụng là cảm biến radar không tiếp xúc. Vậy loại cảm biến radar nào cũng như ứng dụng nó ra sao. Cùng tôi tìm hiểu thêm ở phía dưới nhé!
3 Ứng dụng phổ biến mà cảm biến radar hay dùng
Cách hữu hiệu nhất với tôi khi tìm hiểu bất kỳ loại thiết bị cảm biến hay bộ chuyển đổi nào đó. Thì tôi sẽ tìm hiểu về hai vấn đề chính của nó. Một là thông số kỹ thuật và hai chính là ứng dụng của nó là như thế nào. Như vậy quá trình hiểu về thiết bị của tôi sẽ nhanh hơn khi ngồi đọc mỗi cái cataloge rồi tự suy diễn ra.
Cảm biến radar đo mức cho dung dịch hóa chất
Dung dịch hóa chất trong công nghiệp tương đối là nhiều. Nó có nhiều bồn kín chuyên dùng, còn là dạng bồn 316L chuyên dụng để chứa đựng các dung dịch này. Tôi sẽ đưa ra một vài ví dụ: bồn trộn hóa chất NaOH, HCl 35%, H2SO4, KOH, thuốc mạ, phân bón hóa học, keo công nghiệp, hợp chất cao su…và còn nhiều loại bồn khác nữa.
Tuy nhiên, theo kinh nghiệm của tôi hầu như các dạng chất này nó sẽ kiểu là dạng chất ăn mòn, có giải phóng nhiệt độ cao (70, 80, 90…độ C). Bên cạnh đó, một số chất khi trộn sẽ sản sinh ra hơi bước bám. Hoặc bồn kín nên áp suất trong bồn tăng lên.
Nên dẫn đến, loại cảm biến để đo được cho môi trường đặc tính như vậy buộc phải dùng dạng cảm biến radar đo mức. Bạn cũng có thể sữ dụng một số loại cảm biến điện dung đo mức bằng que dò như CLM-36N, DLM-35N của Dinel. Dẫu thế, tôi khuyên chỉ nên dùng loại này khi đã hiểu hoặc được tư vấn.
Xem thêm bài viết: Cảm biến điện dung dạng que dò 4-20mA
Quay lại với radar, khi dùng đo mức các bồn trên. Thì cũng luôn cần có sự yêu cầu về độ chính xác cao. Tức là khi đo mức thì nó sẽ đo được mực nước hóa chất trong gần chĩnh xác tương đối. Nhưng không được sai số nhiều. Có một số bồn cần phải sử dụng để xác định được tỉ lệ phần trăm. Phục vụ cho việc trộn dung dịch hai hóa chất.
Cảm biến radar đo mức cho dầu khí
Với dầu khí hay được sử dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất hay điều chế dầu. Có thể ở ngoài biển, hay trong các con tàu chuyển chở dầu đi các khu vực lân cận khác. Trên thực tế, để đo mức dầu trong các bể chứa lớn này, tối thường thấy rằng cũng có thể dùng siêu âm hoặc cả radar.
Khi dùng siêu âm, thì hiển nhiên độ chính xác không được chính xác tốt bằng radar. Thêm giá trị nhận về dễ bị báo ảo bởi sự rung động trên mặt dầu. Và một điều đáng chú ý nữa, đó là các bồn chứa dầu này sẽ sản sinh thêm ra khí metan (gas). Hoặc một số loại khí gas nào đó nhưng vẫn dễ nổ.
Vậy nên, các trường hợp này tôi buộc dùng loại cảm biến cần tiêu chuẩn Atex, IECEx…
Cảm biến radar đo mức bột, hạt rắn
Dạng đo mức bột, hạt rắn…các bạn có thể hình dung như là dạng viên bi nhỏ bằng thép, bột tiêu, quế, bột xi măng. Hay bất kỳ chất nào ở dạng bột hay dạng chất rắn có đường kính nhỏ…Với tôi, để đo mức được các dạng vật liệu này, có thể dùng que dò tiếp xúc. Hoặc không thì dùng cảm biến radar.
Một số dạng que dò đo tiếp xúc mà tôi thường dùng như là DLM-35N, CLM-36N của Dinel. Các loại này cho phép tôi đo được mức chiều cao của nguyên vật liệu. Cho dù cần tiêu chuẩn chống vi sinh, thì hầu như các loại này điều dùng được.
Bên cạnh đó, radar cũng hay được sử dụng đo mức cho các ứng dụng trên. Nhưng với điều kiện phức tạp hơn như là về nhiệt độ và đọ chính xác. Hoặc có thể là bồn chứa của nó lên đến 5m, 7m, 8m, 10m…Thì dùng cảm biến radar sẽ hiệu quả hơn rất nhiều.
Các loại cảm biến radar đo mức không tiếp xúc
Các bạn đã có thể hiểu về nguyên lý hoạt động, khi nào dùng cảm biến radar và thậm chí là ứng dụng của nó. Dưới đây, với tôi là các loại cảm biến radar mà tôi đã từng trải nghiệm cho các dự án vừa và lớn mà các bạn có thể tham khảo thêm.
Cảm biến radar bồn chứa 0-20m LPRS K.01
Loại cảm biến đầu tiên mà tôi hay dùng nhất là loại cảm biến radr LPRS K.01 này. Với loại cảm biến radar này, dùng đo được với giải đo khoảng từ 0-20m. Nó phù hợp lắp đặt trong các môi trường bồn kín hoặc bồn hở. Dưới đây là một số thông số kỹ thuật mà tôi soạn ra dành cho các anh em kỹ thuật nào đang tìm hiểu.
- Nguồn nuôi: 24V/220V
- Tín hiệu ngõ ra: 4-20mA (Hart) hoặc ModBus
- Số dây tín hiệu: 2 dây hoặc 4 dây
- Ren kết nối: G1/2 (Mặt bích 50, 80, 100 – Optional)
- Thời gian phản hồi tín hiệu: 0-20s (có thể tùy chỉnh)
- Biểu thị lỗi tín hiệu: 3.8, 20.5, 22 (mA)
- Nhiệt độ môi trường đo: -40…85 độ C (150, 250 độ C)
- Nhiệt độ môi trường lắp đặt: -40…80 độ C
- Tần số song: 26 Ghz
- Áp suất làm việc: -0,1…3 bar
- Độ chính xác: +/- 5mm, +/- 2mm
- Phạm vi đo: 0-5m, 0-10m, 0-15m, 0-20m
Cảm biến radar đo bồn silo 0-30m LPRS K.02
Tiếp đến là phiên bản nâng cấp hơn của loại cảm biển radar LPRS K.01 là 02. Điểm khác biệt của loại này đó chính là giải đo rộng hơn nữa. Nó dùng để đo cho các phạm vi từ 20m đến 30m. Cũng đều dùng được cả bồn kín và bổn hở. Hay các khu vực lắp đặt ngoài trời như sông hồ… Dưới đây là các thông số cần biết của loại cảm biến radar này.
- Nguồn nuôi: 24V/220V
- Tín hiệu ngõ ra: 4-20mA (Hart) hoặc ModBus
- Số dây tín hiệu: 2 dây hoặc 4 dây
- Ren kết nối: G1/2 (Mặt bích DN50, DN80, DN100 – Optional)
- Thời gian phản hồi tín hiệu: 0-20s (có thể tùy chỉnh)
- Biểu thị lỗi tín hiệu: 3.8, 20.5, 22 (mA)
- Nhiệt độ môi trường đo: -40…85 độ C (150, 250 độ C)
- Nhiệt độ môi trường lắp đặt: -40…80 độ C
- Tần số song: 26 Ghz
- Áp suất làm việc: -1…40 bar
- Độ chính xác: +/- 5mm, +/- 2mm
- Phạm vi đo: 0-21m, 0-25m, 0-30m
Cảm biến radar đo khoảng cách 0-70m LPRS K.03
Cuối cùng là dạng cảm biến radar LPRS K.03 có thể dùng đo từ 30m đến tận 70m. Tôi rất thích con này, bởi vì phạm vi giải đo có thể tùy chỉnh cái mình muốn. Đồng thời độ chính xác của loại này vẫn tương đối cao. Bởi vì với dải đo rộng như vậy mà độ chính xác vẫn dữ khoảng +/-15mm. Dưới đây là một số thông số kỹ thuật về dạng radar level transmitter LPRS K.03 này.
- Nguồn nuôi: 24V/220V
- Tín hiệu ngõ ra: 4-20mA (Hart) hoặc ModBus
- Số dây tín hiệu: 2 dây tín hiệu.
- Ren kết nối: G1/2 (Mặt bích DN80, DN100, DN125 – Optional)
- Thời gian phản hồi tín hiệu: 2-3 bước sóng mỗi giây
- Biểu thị lỗi tín hiệu: 3, 22 (mA)
- Nhiệt độ môi trường đo: -40…250 độ C
- Nhiệt độ môi trường lắp đặt: -40…80 độ C
- Tần số song: 26 Ghz
- Áp suất làm việc: -1…40 bar
- Calib: tùy ý chỉnh giải đo qua cổng truyền thông
- Độ chính xác: +/- 15mm
- Phạm vi đo: 0-31m, 0-35m, 0-40m, 0-45m, 0-50m, 0-60m, 0-65m, 0-70m.
Tổng kết
Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc, với tôi đây là một giải pháp hữu hiệu khi dùng đo mức. Đặc biệt cho các môi chất đặc biệt mà tôi đã đưa ra ví dụ trên. Như là bồn kín hóa chất, bồn kín chưa keo dính…Sử dụng các loại cảm biến radar này còn có thể chịu đựng được nhiệu độ cao nữa. Độ chính xác tương đối tốt hơn các dạng điện dung hay siêu âm. Thế nên, bạn nào cần tư vấn giải pháp cũng như nên dùng loại cảm biến đo mức radar, điện dung siêu âm. Các bạn có thể liên hệ thông tin của tôi bên dưới, để tôi hỗ trợ thêm cho bạn nhé. Xin cảm ơn đã đọc bài viết của mình.
