Cảm biến radar là gì? Chúng thường được sử dụng ở đâu? Chúng ta thường ít bắt gặp chúng trong các hệ thống của nhà máy là vì chúng đắt. Nhưng vì sao chúng có giá đắt thì hãy xem bài viết này để tìm câu trả lời nhé!
Cảm biến radar được sử dụng để đo mức chất lỏng trong các bồn chứa với độ chính xác cao. Có hai loại cảm biến radar là tiếp xúc và không tiếp xúc. Trước khi tìm hiểu chi tiết từng loại chúng ta cần biết cảm biến radar là gì.
Cảm biến radar là gì?
Chúng ta thấy rằng cảm biến radar sẽ phát ra một chùm sóng torng một phạm vi nhất định. Nếu không khoảng không này không có vật cản thì síng sẽ phản hồi lại cảm biến. Qua sóng phản hồi thì cảm biến xác định được khoảng cách từ cảm biến cho tới vật cản.
Cảm biến radar cho phép bạn đo khoảng cách của các vật thể trong khoảng cách rộng. Ngoài các phép đo khoảng cách, chúng cũng có thể đo tốc độ tương đối của đối tượng được phát hiện.
Cảm biến dựa trên công nghệ sóng liên tục điều biến tần số (FMCW). Ở đây tần số sóng mang liên tục được điều biến trong một phạm vi băng thông nhỏ. Ngay khi tín hiệu được phản hồi lại từ một đối tượng, có thể đo khoảng cách và tốc độ của đối tượng thông qua so sánh tần số.
Cảm biến radar sử dụng tần số sóng mang rất cao, điều này cho phép tạo ra một chùm tia rất hẹp. Vì thế chúng có thể phát hiện ngay cả các vật thể nhỏ, không có sự can thiệp từ các vật thể lân cận trong khoảng cách lớn. Đem đến cho chúng ta một kết quả đo cực kỳ chính xác.
Trước tiên, để hiểu được nguyên lý làm việc của cảm biến radar, thì chúng ta cần biết
Nguyên lý cảm biến radar
Các loại cảm biến radar sử dụng sóng radar để đo khoảng cách, hay phát hiện đối tượng. Từ đầu cảm biến, chúng phát ra những chùm sóng radar đến đối tượng. Khi chùm sóng chạm vào vật cản (đối tượng), thì các sóng này sẽ phản xạ về đầu cảm biến. Một mạch điện bên trong có nhiệm vụ phân tích độ lệch về thời gian của sóng đi và sóng đến. Sau đó chúng sẽ đưa ra kết quả về khoảng cách hay tốc độ dựa vào thuật toán. Tín hiệu đầu ra thường là tín hiệu analog chuẩn 4-20mA.
Cảm biến radar có khả năng phát hiện vật xuyên vật cản, tường mỏng, gỗ hay thành nhựa,…vì thế chúng có nhiều ứng dụng trong đời sống cũng như trong ngành công nghiệp. Chúng ta cùng tìm hiểu một vài ứng dụng tiêu biểu của chúng nhé!
Ưu nhược điểm cảm biến Radar
Ưu điểm của cảm biến radar
Cảm biến radar có một số ưu điểm có thể kể tên như:
- Đo lường chính xác trong môi trường khắc nghiệt nhất, chịu được nhiệt độ, áp suất cao
- Tốc độ lấy mẫu bằng sóng radar cực kỳ nhanh
- Cảm biến radar có phạm vi đo tới 40 m
- Chúng khá nhỏ gọn với chùm tia phát sóng nhỏ trong phạm vi hẹp
- Tín hiệu đo ổn định, ngay cả với các điều kiện môi trường bất lợi và ngay cả nắp cảm biến bị bẩn
- Thích hợp cho nhiệt độ thấp, xuống đến -40°C
Nhược điểm cảm biến radar
Có thể nói, nhược điểm lớn nhất của cảm biến radar không phải đến từ tính năng kỹ thuật, mà chính là giá thành.
So với các loại cảm biến khác trong công nghiệp. Thì có lẽ cảm biến radar là cảm biến có chi phí đầu tư tốn kém nhất. Chúng thường chỉ xuất hiện ở những giai đoạn hay hệ thống quan trọng, cần độ chính xác cao.
Với những hệ thống thông thường, hay độ chính xác của phép đo ở mức trung bình thấp thì các cảm biến khác hoàn toàn có thể thay thế để giảm chi phí đầu tư như: cảm biến siêu âm, cảm biến điện dung, cảm biến quang,…
Ứng dụng cảm biến radar
Cảm biến radar được sử dụng trong nhiều ứng dụng đo đạc và phát hiện vật thể trong nhà máy. Dựa vào đặc tính và ưu điểm của chúng mà chúng thích hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Phần này mình muốn giới thiệu với các bạn một ứng dụng rất phổ biến của cảm biến radar. Đó chính là dùng cảm biến radar đo mức trong công nghiệp.
Cảm biến đo mức radar có thể đo được các đối tượng như: Chất lỏng, chất rắn dạng hạt, chất bột,…chúng cho kết quả đo có độ chính xác rất cao. Và là lựa chọn hàng đầu trong việc chọn giải pháp đo mức trong công nghiệp.
Cảm biến radar đo mức thì cũng được chia làm 2 loại riêng biệt theo đặc tính của nó. Đó là:
- Cảm biến radar đo mức tiếp xúc
- Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc
Cảm biến radar đo mức tiếp xúc
Cảm biến radar đo mức tiếp xúc có cấu tạo như hình ảnh bên dưới. Chúng gồm có: Bộ phận đầu cảm biến và một dây dài bằng kim loại.
Khi lắp đặt, đầu dây cảm biến được thả chìm vào đối tượng cần xác định mức trong bồn chứa, bể chứa hay silo…
Các đối tượng có thể là: Chất lỏng, chất rắn dạng bột,…
Về nguyên lý thì các cảm biến radar đo mức tiếp xúc hoạt động khá giống với các cảm biến đo mức điện dung. Khi cảm biến phát sóng trên dây kim loại. Chúng sẽ phát hiện mức khi thấy sự khác biệt của bề mặt dung dịch trong bồn chứa. Từ đó đưa tín hiệu về bộ xử lý tín hiệu và gửi tín hiệu đo này đến trung tâm điều khiển như PLC,…
Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc
Cảm biến radar đo mức không tiếp xúc. Chúng là một dạng hoàn toàn khác với loại tiếp xúc như trên. Vì trong phép đo, các cảm biến này hoàn toàn không tiếp xúc với đối tượng cần đo. Do đó chúng cực kỳ hữu ích với các đối tượng như: dầu nhớt, thực phẩm, hoá chất có tính axit cao,…
Nguyên lý cảm biến radar đo mức không tiếp xúc: Tương tự như cảm biến đo mức siêu âm. Chúng không cần phải tiếp xúc trực tiếp với đối tượng cần đo mức. Mà bản thân cảm biến radar này sẽ phát những tia sóng xuống đối tượng cần đo. Sau khi sóng đến các đối tượng sẽ phản xạ lại đầu thu của cảm biến. Thì bộ phận điện tử sẽ phân tích và tính toán ra khoảng cách của đối tượng trong bồn. Tín hiệu này được truyền về bộ điều khiển để kiểm soát hoạt động của bồn chứa.
Điểm khác biệt so với các cảm biến siêu âm, đó là cảm biến radar có tốc độ phản hồi và độ chính xác cao hơn nhiều lần. Vì thế, chúng có chi phí đắt nên ít được dùng trong những ứng dụng độ chính xác cao ít quan trọng như đo mức trong bồn chứa nhiên liệu sản xuất,…
Lưu ý khi chọn lựa cảm biến radar đo mức
Đo mức là một trong những hoạt động tối cần thiết trong bất kỳ một nhà máy sản xuất nào. Tuy rằng có rất nhiều cách đo mức như: Dùng thước đo, dùng que đo, phao mức nước,…nhưng cảm biến đo mức nước vẫn luôn là phương pháp đo hiệu quả và khả thi nhất.
Trong đó, khi ứng dụng đòi hỏi tính chính xác cao trong kết quả đo để hệ thống hoạt động trơn tru, tránh những sản phẩm lỗi, không đạt thể tích như yêu cầu. Thì cảm biến radar đo mức là một sự lựa chọn đáng cân nhắc. Nhưng, cảm biến radar đo mức tồn tại trên thị trường với nhiều loại và tính năng khác nhau. Làm sao để chọn đúng loại như yêu cầu kỹ thuật?
Đơn giản thôi, chúng ta hãy lưu ý một số đặc điểm này khi chọn cảm biến radar đo mức nhé:
- Đối tượng cần đo là gì? Có tính ăn mòn không? Để chọn phương pháp đo tiếp xúc hoặc không tiếp xúc
- Xác định vị trí cần lắp đặt, xem có đủ khoảng trống không
- Chọn thang đo, thông thường 6-10m là phổ biến nhất
- Tín hiệu ngõ ra dạng gì? 4-20mA hay HART hay Modbus
- Áp suất, nhiệt độ tại vị trí cần đo
Qua bài viết này, chúng ta biết thêm một ứng dụng nữa của cảm biến radar. Đó là dùng cảm biến radar để đo mức. Chúng tôi hiện là nhà cung cấp các loại cảm biến radar tiếp xúc của Dinel – Czech và radar không tiếp xúc HAWK – Usa.
Hy vọng bài viết sẽ cung cấp thêm kiến thức bổ ích cho các bạn, anh chị làm ngành kỹ thuật. Rất mong nhận được ý kiến phản hồi và chia sẻ của bạn đọc. Cảm ơn!
