Ngày nay, công nghệ tự động hóa ngày càng phát triển. Chính vì vậy cảm biến trở thành một loại thiết bị không còn xa lạ với người dùng. Trong rất nhiều loại cảm biến, hôm nay tôi sẽ cùng bạn tìm hiểu về một loại cảm biến có tên gọi là cảm biến radar. Bài viết dưới đây sẽ giải đáp cho câu hỏi cảm biến Radar là gì? Cũng như những ưu và nhược điểm của nó.
Cảm biến Radar là gì?
Cảm biến radar là một dòng cảm biến công nghiệp và được sử dụng rộng rãi trên thị trường. Cảm biến này được Hawk – USA sản xuất. Một trong những hãng sản xuất cảm biến đứng đầu của Mỹ và các nhà máy Việt Nam rất tin tưởng và lựa chọn. Đáp ứng được những tiêu chuẩn khắt khe. Cụ thể như tính ưu việt cũng như khả năng đo lường một cách chính xác. Cảm biến radar trở thành một trong những lựa chọn hàng đầu của các kỹ sư đang hoạt động trong các ngành công nghiệp.
Cảm biến đo mức bằng radar là một phương pháp đo phổ biến và đạt được hiệu quả cao. Do khả năng đo với độ chính xác cao, không gặp sai số trong các môi trường có nhiều bụi bẩn. Cảm biến radar thường được ứng dụng để đo lường mức xi măng, than, cát, đá…Cảm biến được thiết kế từ một bộ mạch với chức năng xử lý tín hiệu. Và một dây cáp có thể truyền được sóng radar có khả năng cảm nhận vật liệu.
Phạm vi sử dụng của cảm biến đo lường bằng radar
Cảm biến radar thường được sử dụng trong các khu công nghiệp, các xí nghiệp, các xí nghiệp hay nhà máy chuyên về các lĩnh vực như nước, nước thải, bột, gạo, vật chất dạng hạt, hạt nhựa, xi măng, than, hoá chất, xi măng…
Một công nghệ tương tự radar chính là siêu âm có giá thành thấp hơn rất nhiều so với cảm biến Radar nhưng các nhà máy vẫn luôn tin dùng cảm biến radar. Bạn biết tại sao không?
- Độ chính xác cực kỳ cao với sai số +/- 2mm trên toàn dãi đo chính là điểm khác biệt rất lớn giữa cảm biến radar và cảm biến siêu âm. Trong khi đó cảm biến siêu âm sẽ có sai số 0,15% trên toàn thang đo.
- Độ phân giải 1mm. Bạn có thấy nó rất cao hay không dù khoảng cách đo lớn nhưng cảm biến có độ phân giải rất cao.
- Khoảng cách đo lên tới 100m. Bạn không nghe lầm đâu. Các cảm biến đều có thể đo lên tới 100m với sai số 2mm. Tất nhiên bạn cũng dễ dàng cài đặt khoảng cách đo cho phù hợp với điều kiện đo thực tế.
- Khả năng chịu nhiệt độ cao, áp suất cao. Cảm biến siêu âm được thiết kế cho các khu vực nhiệt độ và áp suất nhỏ hơn 1 atm ( 1 bar ). Trong khi đó cảm biến radar có thể chịu được áp suất lên tới vài chục bar và nhiệt độ tiêu chuẩn 130oC … 250oC.
- Cài đặt đơn giản ngay trên màn hình hoặc sử dụng chuẩn HART để cài đặt.
- Nhiều loại Antena khác nhau cho chúng ta lựa chọn phù hợp với các môi trường đo mức khác nhau.
Đó là lý do tại sao các nhà máy sử dụng cảm biến radar thay vì siêu âm, điện dung hay thuỷ tĩnh để đo mức. Tất nhiên với các ưu điểm vượt trội của mình thì cảm biến radar sẽ có giá thành tương đối cao so với các phương pháp đo mức khác.
Nguyên lý cảm biến radar
Cảm biến radar hoạt động dựa trên nguyên lý phát sóng ở tần số sóng microwave. Cảm biến đã lợi dụng quá trình phát sóng đi và thu sóng về để có thể phát hiện ra đối tượng.
Theo đó, sau khi được lắp đặt và cấp nguồn. Cảm biến hoạt động. Khi đó chúng liên tục phát ra những chùm sóng vi sóng từ mặt cảm biến đi theo phương thẳng ra xa cảm biến. Phát cho đến khi chùm sóng tiếp xúc vào đối tượng. Sau khi chạm, chùm sóng phản xạ về đầu cảm biến. trên cảm biến sẽ có một bộ thu. Bộ thu này có chức năng thu sóng này sau đó biến đổi thành tín hiệu. Rồi gửi đến bộ xử lý phân tích, tính toán khoảng cách đến đối tượng. Tiếp theo tín hiệu được gửi đến hệ thống thu thập dữ liệu, điều khiển.
Các loại cảm biến radar
Cảm biến radar được biết đến với nhiều loại khác nhau. Cụ thể như:
- Cảm biến phát hiện vật cản
- Cảm biến radar đo khoảng cách
- Cảm biến đo tốc độ phương tiện
- Cảm biến đo mức radar
Cảm biến radar phát hiện vật cản
Cảm biến radar phát hiện vật cản vẫn hành như một cảm biến tiệm cận. Phạm vi sử dụng ở các dải băng, các dây truyền tự động hoá. Những ơi này có đặc điểm nhiều bụi bẩn nên thích hợp sử dụng loại cảm biến này.
Cảm biến radar đo khoảng cách
Sử dụng cảm biến radar để đo khoảng cách là một trong những phương phá đo chính xác nhất công nghiệp. Khả năng chống bụi và không bị ảnh hưởng bởi bụi hay điều kiện thời tiết bên ngoài nên cảm biến radar được dùng trong các ngành công nghiệp nặng như : xi măng, khai khoán, hầm mỏ và cả các điều kiện khắc nhiệt như hoá chất.
Cảm biến radar đo tốc độ phương tiện
Cảm biến này còn được biết đến là súng bắn tốc độ. Ưu điểm của cảm biến là phản hồi với tốc độ nhanh, không bị ảnh hưởng bởi yếu tố không khí, gió, bụi… Chính vì vậy sóng bắn ra mới có thể nhanh chóng đến xe và phản hồi lại. Khi đó mạch xử lý sẽ tính toán khoảng cách và tốc độ của phương tiện.
Cảm biến đo mức radar
Cảm biến này được coi là một phát minh lớn trong ngành đo mức. Bởi khả năng phát hiện đối tượng với tốc độ nhanh hơn cả sóng siêu thanh. Kết quả đo cho ra với độ chính xác cực cao.
Ưu và nhược điểm của cảm biến đo mức radar không tiếp xúc
Ưu điểm
- Không cần bù cho sự thay đổi mật độ, điện môi hoặc độ dẫn của chất lỏng
- Độ chính xác của phép đo radar không bị tác động ảnh hưởng bởi sự thay đổi áp suất, nhiệt độ, các điều kiện không gian hơi.
- Hạn chế bảo trì do không có bộ phận chuyển động
- Các thiết bị radar không tiếp xúc có thể được cách ly khỏi quá trình bằng cách sử dụng các vật cản như PTFE seal hoặc van.
- Sử dụng tốt trong các môi trường ăn mòn, bụi bẩn.
Nhược điểm
- Khi lắp đặt cần đảm bảo khoảng không gian phía trước cảm biến không có vật cản. Bị hạn chế bởi ông lắp đặt.
- Các vật cản trong bồn. Cụ thể như đường ống, thanh tăng cường và máy khuấy có thể gây ra tín hiệu phản hồi sai
- Mặc dù có thể xử lý sự khuấy trộn, nhưng thành công phụ thuộc vào sự kết hợp của các tính chất chất lỏng và số lượng nhiễu loạn. Hằng số điện môi của môi trường và các điều kiện môi trường có thể tác động đến phép đo.
- Việc đo lường có thể bị tác động bởi sự hiện diện bọt.
- Sự kết hợp của chất lỏng điện môi thấp và nhiễu loạn có thể hạn chế tín hiệu trở về một máy đo radar không tiếp xúc.
Ứng dụng cảm biến radar
Cảm biến radar được ứng dụng trong việc đo đạc và phát hiện mức chất lỏng, thể tích gas hoặc chiều cao xi măng trong nhà máy. Do không bị ảnh hưởng bởi những tác động môi trường nên cảm biến được sử dụng để đo chất lỏng, chất rắn dạng hạt, chất bột. Không chỉ vậy còn cho độ chính xác cao. Là một trong những lựa chọn hàng đầu trong đo mức công nghiệp.
Cảm biến radar đo mức được chia thành 2 loại dựa theo đặc tính
- Cảm biến radar đo mức tiếp xúc
- Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc
Ưu nhược điểm của cảm biến Radar tiếp xúc
Ưu điểm cảm biến radar tiếp xúc
- Độ chính xác cao do tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng. Cảm biến sẽ ghi nhận sự thay đổi mức chất lỏng thông qua sóng radar liên tục trên dây cảm biến.
- Đo được trong các khu vực có cánh khuấy và cả khu vực nhỏ hẹp mà cảm biến radar tiếp xúc không thể đo được.
- Hiển thị và cài đặt ngay trên màn hình của thiết bị.
- Có thể kháng được bụi khi đo cho xi măng do cảm biến có thể nhận biết được và điều chỉnh độ nhạy khi cài đặt. Chúng ta có nhiều mức độ khác nhau từ 1 đến 10. Tuỳ theo điều kiện đo là môi chất gì mà chúng ta sẽ chọn cho phù hợp.
- Thời gian đáp ứng nhanh gần như tức thời với độ trễ < 1s
- Khả năng chọi được áp suất cao và nhiệt độ cao
Với các ưu điểm vượt trội của mình thì cảm biến Radar tiếp xúc là một sự lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng cần độ chính xác cao nhưng có một mức tài chính không quá cao.
Nhược điểm cảm biến radar tiếp xúc
Bất kỳ một cảm biến nào cũng có nhược điểm riêng của nó chính vì thế mà có nhiều loại cảm biến khác nhau cho chúng ta lựa chọn. Cảm biến radar tiếp xúc cũng không ngoại lệ. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.
- Khoảng cách đo ngắn. Khoảng cách đo lớn nhất mà cảm biến radar tiếp xúc có thể đo được là 40m. Trong đó cảm biến loại cây thì chỉ tối đa 3m. Với khoảng cách lớn hơn thì cần phải dùng loại dây ( cable hay rode ).
- Phải chọn loại phù hợp tương ứng với môi trường đo. Điều này cần nhiều kinh nghiệm của nhà cung cấp. Trong khi cảm biến radar không tiếp xúc có thể sử dụng chung một loại cho nhiều điều kiện khác nhau.
- Phải tiếp xúc trực tiếp với môi chất gây khó khăn trong quá trình lắp đặt và hiệu chuẩn.
Với các nhược điểm này thì cảm biến radar tiếp xúc được khá nhiều nhà máy sử dụng song song với cảm biến radar không tiếp xúc bởi nó có giá thành thấp hơn khá nhiều so với loại tiếp xúc.
Những lưu ý khi lựa chọn cảm biến radar đo mức
- Xác định đối tượng cần đo. Tính toán xem có tính ăn mòn không? Để chọn phương pháp đo cho phù hợp.
- Xác định vị trí cần lắp đặt. Ước lượng khoảng trống
- Lựa chọn thang đo
- Tín hiệu ngõ ra dạng gì?
- Áp suất, nhiệt độ tại vị trí cần đo
Bài viết dưới đây là những kiến thức vô cùng quan trọng về cảm biến radar cũng như những ưu và nhược điểm của nó. Thông qua bài biết, chúng tôi hy vọng bạn đã có những kiến thức bổ ích cho bản thân. Hẹn các bạn ở những bài viết tiếp theo.
Bạn có nhu cầu sử dụng cảm biến đo mức radar cho xi măng, khai khoán, hầm mỏ, xăng, dầu, gas, nước, nước thải, hoá chất … mà chưa biết nên chọn loại nào phù hợp. Đừng ngần ngại hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn các giải pháp đo lường phù hợp với tài chính của mình. Tôi tin rằng mình sẽ giúp ích được cho các bạn.
Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
