Trong các phương pháp đo mực nước thì cảm biến siêu âm đo mức nước được rất quen thuộc trong công nghiệp bởi tính hiệu quả, kinh tế và chính xác cao. Tuy nhiên, tất cả các cảm biến đều có điểm mạnh và điểm yếu của nó. Chúng ta cùng xem ưu nhược điểm của cảm biến siêu âm để có sự lựa chọn phù hợp.
Các loại cảm biến siêu âm
Lần đầu tiên tôi nghe tới cảm biến siêu âm đó chính là máy siêu âm trong các bênh viện. Các máy móc này hoạt động dựa vào nguyên lý siêu âm để phát hiện các khối u hoặc các vật thể lạ bên trong cơ thể người. Với sự phát triển của công nghệ cảm biến siêu âm có rất nhiều loại :
- Cảm biến siêu âm đo mức nước
- Cảm biến vân tay siêu âm
- Cảm biến siêu âm arduino
- Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản
- Cảm biến siêu âm đo khoảng cách
- Cảm biến siêu âm công nghiệp
- Cảm biến tiệm cận siêu âm
- … nhiều loại cảm biến siêu âm khác nữa.
Trong bài viết này mình chỉ đề cập tới cảm biến siêu âm công nghiệp với các ưu nhược điểm của đo khoảng cách và đo mực nước bằng cảm biến siêu âm. Chúng ta cùng tìm hiểu các loại cảm biến siêu âm trong ngành đo lường làm việc như thế nào nhé.
Cảm biến siêu âm công nghiệp
Cảm biến siêu âm công nghiệp được gọi chung cho các loại cảm biến được dùng trong ngành công nghiệp nói chung. Bởi bên cạnh đó còn rất nhiều loại cảm biến siêu âm phục vụ cho các ngành khác nhau.
Chúng ta thấy rằng các loại cảm biến siêu âm Arduino HC-SR04, SRF04, SRF05, us-015, SF05 … đều là dạng cảm biến được dùng để nghiên cứu học tập. Các loại cảm biến này thiết kế với một bo mạch nhỏ có một cảm biến phát sóng siêu âm và một cảm biến thu sóng siêu âm lộ thiên trên bo mạch.
Cảm biến siêu âm công nghiệp có thiết kế hoàn toàn kín nước với tiêu chuẩn có thể đạt IP68. Thiết kế nhỏ gọn vừa phát vừa thu tín hiệu siêu âm nhưng lại có độ chính xác cao so với cảm biến siêu âm của arduino. Các loại cảm biến siêu âm công nghiệp này được dùng để đo mức nước hoặc đo khoảng cách.
Có hai loại cảm biến siêu âm công nghiệp được sử dụng là : cảm biến siêu âm không hiển thị và cảm biến siêu âm có hiển thị. Bạn sẽ biết được tại sao nên dùng cảm biến siêu âm hiển thị thay vì không hiển thị.
Cảm biến siêu âm không hiển thị
Đúng với tên gọi cuả nó “ cảm biến siêu âm không hiển thị “ là một loại cảm biến siêu âm đo khoảng cách & chỉ truyền tín hiệu về trung tâm. Trên cảm biến hoàn toàn liền khối với các phím cài đặt khoảng cách đo. Loại cảm biến siêu âm ULM-53N không hiển thị được ưa chuộng sử dụng với giá thành rẻ nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao.
Tín hiệu ngõ ra đa dạng :
- Analog 4-20mA
- Analog 0-10V
- Modbus RTU
Cảm biến siêu âm ULM-53N được xem là loại cảm biến có giá thành thấp nhưng lại có độ tin cậy cao. Các thang đo có thể cài đặt dể dàng khi cần scales tín hiệu. Chúng ta nên chọn khoảng cách đo cho phù hợp để tiết kiệm chi phí. ULM-53N có các khoảng cách đo như sau :
- 1 – 1m
- 2 – 2m
- 2 – 6 m
- 4 – 10m
- 5 – 20m
Các khoảng các đo có thể dể dàng cài đặt theo mong muốn. Vd: cảm biến 0.2 – 6m có thể cài đặt lại 0 – 4m cho phù hợp với khoảng cách đo thực tế. Tín hiệu ngõ ra sẽ tuyến tính theo 4-20mA hoặc 0-10V tương ứng với 0 – 4m.
Nếu chỉ có một sự lựa chọn thì quá đơn giản rồi nhưng công nghệ ngày càng phát triển giúp chúng ta có nhiều lựa chọn hơn. Chính vì thế mà cảm biến siêu âm công nghiệp có hiển thị đi kèm ra đời giải quyết được nhiều vấn đề mà cảm biến không hiển thị không thể làm được.
Cảm biến siêu âm có hiển thị
Điểm khác biệt lớn nhất giữa cảm biến siêu âm có hiển thị và không hiển thị chính là màn hình của cảm biến. Màn hình của cảm biến ULM-70N không chỉ để báo khoảng cách cảm biến đang đo được mà còn được dùng để hiệu chỉnh. Đây là điểm khác biệt cũng là ưu điểm vượt trội của cảm biến siêu âm công nghiệp có hiển thị.
Màn hình hiển thị giúp chúng ta dể dàng cài đặt khoảng cách đo tuỳ ý mà không cần phải di chuyển cảm biến hay bơm nước thực nghiệm. Cảm biến tự tính toán khoảng cách Min – Max khi chúng ta tự nhập liệu từ cảm biến.
Tín hiệu ngõ ra hoàn toàn chính xác so với thực tế. Nhược điểm lớn nhất của cảm biến ULM-70N chính là giá thành cao hơn khá nhiều so với cảm biến siêu âm ULM-53N.
Nếu giá thành không phải là vấn đề quan trọng thì cảm biến siêu âm ULM-70N là lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng đo mức nước và đo khoảng cách.
Ưu nhược điểm của cảm biến siêu âm
Dù là cảm biến siêu âm có hiển thị hay không hiển thị đều mang trong mình những ưu điểm và nhược điểm chung của cảm biến siêu âm. Dựa vào ưu điểm chúng ta có thể biết được những điểm mạnh của cảm biến so với các phương pháp đo khác.
Nhược điểm là cái hạn chế của cảm biến. Dựa vào nhược điểm chúng ta biết được giới hạn của cảm biến & có phù hợp với ứng dụng cần sử dụng hay không.
Ưu điểm của cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm hoạt động dựa vào nguyên lý phát ra một sóng âm và nhận sóng phản hồi về. Thông qua đó cảm biến tính ra được khoảng cách từ cảm biến tới vật cản. Một trong những ưu điểm lớn nhất của cảm biến siêu âm chính là không tiếp xúc với môi chất cần đo. Chúng ta cùng xem các ưu điểm của cảm biến siêu âm nhé.
- Cảm biến siêu âm đo mức nước không tiếp xúc vói môi chất cần đo. Đây chính là ưu điểm lớn nhất của cảm biến siêu âm. Chính vì thế mà tuổi thọ của cảm biến siêu âm sẽ bền hơn rất nhiều so với các loại cảm biến tiếp xúc trực tiếp.
- Thiết kế nhỏ gọn nhưng vẫn đạt chuẩn công nghiệp.
- Điều chỉnh được khoảng cách bất kỳ trong khoảng cách mà cảm biến đo được.
- Độ chính xác cao so với cảm biến điện dung.
- Thời gian đáp ứng nhanh
- Giá thành cạnh tranh
- Đo được hầu hết các loại chất rắn và chất lỏng
- Lắp đặt dể dàng
Nhược điểm của cảm biến siêu âm
Dù rằng cảm biến siêu âm có nhiều tính năng ưu việt nhưng bất kỳ cảm biến nào cũng có những hạn chế của nó. Cảm biến siêu âm cũng vậy.
- Cảm biếu siêu âm sẽ có điểm chết không đo được nằm gần cảm biến.
- Khoảng cách lắp đặt với thành bồn phải có một khoảng cách phù hợp với khoảng cách đo của cảm biến.
- Không thể đo được khi có vật cản trong phạm vi đo
- Nhiệt độ max 80oC và áp suất làm việc thấp max 1 bar
- Các trường hợp có bọt thì cảm biến không phân biệt được
- Để đo chính xác chúng ta cần phải cài đặt lại theo khoảng cách đo
Với các điều kiện đo thoả mãn nhược điểm của cảm biến siêu âm. Chúng ta hoàn toàn tự tin chọn cảm biến siếu âm đo mức nước hoặc phát hiện vật cản. Trong trường hợp môi trường đo vượt quá giới hạn cảm biến siêu âm. Chúng ta nên chọn các phương án khác như :
- Radar
- Thuỷ tĩnh
- Cảm biến áp suất đo mức nước
- Cảm biến điện dung
Nếu bạn vẫn còn cảm biến bối rối chưa rõ sẽ dùng cảm biến gì có thể tham khảo thêm : Top các loại cảm biến đo mức nước
Nếu bạn cần không có nhiều thời gian tìm hiểu về các loại cảm biến hay ưu nhược điểm của cảm biến siêu âm. Bạn hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn loại cảm biến phù hợp.
Kỹ Sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
