Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm là một trong những cảm biến đo mức được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp bởi giá thành thấp nhưng lại có độ chính xác cao. Ngoài ra chúng ta còn có các loại cảm biến mức nước công nghiệp khác như : radar, điện dung, thuỷ tĩnh, áp suất, chênh áp. Vậy tại sao cảm biến đo mức nước siêu âm lại là phương pháp đo đầu tiên được lựa chọn khi nói đến đo mức chất lỏng. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.
Nguyên lý cảm biến siêu âm đo mức nước
Như tôi đã nói ở trên thì cảm biến siêu âm sẽ được lắp đặt ở trên đỉnh bồn chứa nước. Cảm biến sẽ phát ra sóng âm, sóng âm khi gặp vật cản sẽ phản hồi ngược lại. Khi phát ra sóng âm, cảm biến sẽ ghi nhận thời gian từ lúc phát cho tới lúc nhận sóng phản hồi. Dựa vào thời gian này cảm biến sẽ tính toán được khoảng cách từ cảm biến cho tới vật cản ( mực nước ).
Như vậy, để làm được điều này thì yêu cầu bồn chứa nước phải rỗng tức là không có vật thể nào nằm trong khoảng không phát sóng của cảm biến siêu âm.
Tìm hiểu thêm : các loại cảm biến siêu âm
Cảm biến mức nước công nghiệp dễ lắp đặt nhất
Tôi tin rằng bất cứ ai đã từng sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách hay đo mức nước đều có chung một nhận định là “ rất dễ lắp đặt “. Tôi lấy ví dụ bằng cảm biến siêu âm ULM-53N của hãng Dinel – Czech có kích thước rất nhỏ gọn với khoảng cách đo từ 1m, 2m và 6m.
Các cảm biến ULM-53-01, ULM-53-02, ULM-53-06 có kích nhỏ tới mức có thể nằm gọn trong lòng bàn tay. Một cảm biến siêu âm có kích thước nhỏ gọn nên rất dể dàng trong việc lắp đặt. Chúng ta đều biết rằng cảm biến siêu âm sẽ lắp đặt từ trên bắn sóng xuống để đo mức.
Kích thước càng nhỏ thì càng dể thao tác khi lắp đặt. Dù có thiết kế nhỏ gọn nhưng cảm biến ULM-53 vẫn cho phép cài đặt các khoảng cách đo theo mong muốn. Việc cài đặt này sẽ làm tăng độ phân giải tín hiệu truyền về và càng chính xác so với cảm biến siêu âm không cài đặt được.
Cảm biến siêu âm cài đặt đơn giản nhất
Một trong những lý do lựa chọn đo mực nước bẳng cảm biến siêu âm đó chính là việc dễ dàng cài đặt thiết bị để có một kết quả đo chính xác nhất. Các cảm biến siêu âm công nghiệp đều dể dàng cài đặt bằng màn hình hiển thị hoặc các phím bấm. Chúng ta cùng xem cách lắp đặt ULM-70N ( hiển thị ) và ULM-53N ( không hiển thi ).
Cài đặt cảm biến siêu âm ULM-70N
Đối với cảm biến siêu âm ULM-70N sẽ có màn hình hiển thị OLED ngay trên thiết bị. Màn hình này không chỉ để hiển thị mức nước đo được mà còn được dùng để cài đặt khoảng cách đo thực tế của mức nước.
Cảm biến ULM-70N-06 có thể đo xa nhất là 6m nhưng thực tế bạn chỉ đo 4.5m. Để đạt được kết quả chính xác nhất với độ phân giải cao chúng ta cần cài đặt khoảng cách đo là 4.5m cho cảm biến. Điều này hết sức dễ dàng với các thao tác chọn Zero và Span tương ứng 0-4.5m để cảm biến nhận biết được khoảng cách mới cần đo.
Như vậy với màn hình hiển thị thì cảm biến siêu âm ULM-70N vừa để kiểm tra độ chính xác của cảm biến đang đo thực tế trên màn hình vừa được dùng để cài đặt khi cần thiết.
Cài đặt cảm biến siêu âm ULM-53N
Đối với cảm biến siêu âm ULM-53N loại không có hiển thị việc cài đặt sẽ khó khăn hơn so với ULM-70N bởi nó không có màn hình hiển thị. Bạn đừng lo việc cài đặt cảm biến siêu âm ULM-53N cũng khá đơn giản dù không có màn hình. Các bước thực hiện như sau :
- Tại mức thấp nhất nhấn và giữ nút LOW trong 3 giây để xác nhận 4mA
- Tại mức cao nhất nhấn và giữ phím Hight trong 3 giây để xác nhận 20mA
Như vậy dù không có màn hình hiển thị nhưng ULM-53N cũng cài đặt được để cảm biến nhận được hai mức để xác định độ cao thực tế trong bồn. Việc cài đặt này sẽ tốn thêm nhiều thời gian hơn so với ULM-70N thông qua màn hình. Khi cài đặt chuẩn thì các giá trị đo được là như nhau.
Lắp đặt cảm biến siêu âm ULM-70N
Cảm biến siêu âm ULM-70N được lắp trực tiếp bằng kết nối ren xuống hồ chứa nước. Phần cảm biến sẽ nằm hoàn toàn bên dưới nắp hồ tránh sự va đập. Màn hình hiển thị OLED tự thích ứng với độ sáng của môi trường xung quanh. Chỉ cần xoay mặt kính để cài đặt các thông số của cảm biến.
Bộ hiển thị mức nước S311A-6-H-O
S311A-6-H-O là một bộ hiển thị mức nước có chức năng hiển thị được độ cao mức nước và cũng có thể quy đổi ra thể tích mực nước trong bồn. Không chỉ có thế, nếu như bạn muốn nhiều hơn là xuất ra tín hiệu Analog 4-20mA/ 0-10V cũng rất dễ dàng.
Ngoài ra, S311A-6-H-O còn có 2 relay tích hợp để điều khiển bơm hoặc xuất ra còi báo động. Bên cạnh đó, truyền thông Modbus RTU dạng RS485 cũng được tích hợp ngay trên bộ hiển thị mức nước S311A-6-H-O.
Chúng ta cùng xem thông số của bộ hiển thị S311A-6-H-O như thế nào nhé:
- Nguồn cấp : 230Vac
- Tín hiệu đầu vào : Analog 4-20mA, 0-10V, tất cả các tín hiệu nhiệt độ phổ biến trên thị trường
- Tín hiệu ngõ ra 1 : Analog 4-20mA, 0-10V, 0-5V, 0-20mA
- Tín hiệu ngõ ra 2 : 2 relay SPDT 5A
- Tín hiệu ngõ ra 3 : Modbus RTU RS 485
- Kích thước : 96 x 48 x 98 mm
- Cài đặt bằng nút nhấn hoặc phần mềm thông qua Modbus RTU
- Số LED hiển thị : 6 LED siêu sáng
- Lắp đặt trên mặt tủ
- Sai số : 0.1%
- Cách ly chống nhiễu tại 1500Vac
Các Terminal đấu dây được thiết kế kiểu jack cắm thuận tiện cho việc tháo lắp dây điện. Chúng ta có thể tháo terminal ra để vặn dây điện sau đó cắm vào S311A-6-H-O. Phía trên các terminal được đánh dấu các số thứ tự khớp với tài liệu hướng dẫn đấu nối.
Bộ hiển thị mức nước S301B
Khi đo mực nước bằng cảm biến siêu âm mà không biết tới bộ hiển thị S301B là một thiếu sót. Một thiết bị hiển thị được yêu thích nhất cho hiển thị mực nước bao gồm : phần trăm mức nước và quy đổi thành thể tích.
S301B là một bộ hiển thị được thiết kế riêng cho mức nước. Cột bên phải tương ứng 0-100% mức nước đo được, còn các chữ sỗ nằm giữa sẽ hiển thị thể thích của bồn chứa mà cảm biến đo được.
Sự kết hợp của cảm biến siêu âm ULM-70N và S301B mang đến cho chúng ta độ chính xác cao nhất & hiển thị trực quan nhất. Để đảm bảo độ chính xác chúng ta cần hiệu chỉnh cho hai thiết bị tương thích nhau. Các giá trị hiển thị trên cảm biến ULM-70N sẽ đồng nhất với giá trị hiển thị trên S301B.
Thông số S01B lần lượt như sau :
- Nguồn cấp 230Vac
- Hiển thị 4 Digital với độ phân giải 20.000 điểm khác nhau
- Cách ly chống nhiễu tại 3700Vac
- Input :
– Dòng 4-20mA, 0-20mA
– Áp : 0-10V, 0-5V
– Nhiệt độ : PT100, Thermocouple K, J, R, S, B …
– Biến trở
– Tín hiệu mV - Output1 : 4-20mA, 0-10V, 0-5V, 0-20mA
- Output 2: 3-4 relay
- Output 3: Modbus RTU RS485
- Kích thước : 96 x 96 x 149 mm
- Cân nặng : 600g
Phía sau S301B là các terminal tháo rời dể dàng cho việc lắp đặt nhận tín hiệu từ cảm biến & xuất tín hiệu ngõ ra relay. Nguồn cấp 230Vac được tách ra riêng biệt tại chân 9 – 11 để tránh nhầm lẫn với các tín hiệu đầu vào và đầu ra.
Như vậy, đo mực nước bằng cảm biến siêu âm có nhiều ưu điểm hơn so với các loại cảm biến khác như không tiếp xúc, thời gian đáp ứng nhanh, chính xác cao. Việc kết hợp với màn hình hiển thị mức nước S311A-6-H và S301B của Seneca tạo thành một hệ sinh thái hoàn chỉnh.
Cần tư vấn thêm về đo mực nước bằng cảm biến siêu âm hãy liên hệ với chúng tôi để có các giải pháp tối ưu nhất về đo lường chất lỏng nói chung và mức nước nói riêng. Chúng tôi tin rằng bạn sẽ hài lòng với các giải pháp của chúng tôi.
Kỹ sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
