Cảm Biến Đo Áp Suất Thủy Tĩnh

Cảm biến đo áp suất thủy tĩnh là một trong các phương pháp đo mức liên tục với giá thành thấp dựa trên nguyên lý đo áp suất chất lỏng. Cảm biến đo áp suất thủy tĩnh ngày nay được nhiều công ty, nhà máy, nhà máy nước, khu xử lý nước thải …. dùng để đo mức liên tục trong bồn, bể  nước sông, nước giếng …. Với ưu điểm vượt trội cam bien do ap suat thuy tinh có giá thành thấp, độ chính xác & độ ổn định cao nên dần thay thế được cảm biến siêu âm hay chênh áp có giá thành khá cao.

Cảm biến đo áp suất thủy tĩnh đo mức liên tục dựa trên nguyên lý chênh áp giữa nơi đặt cảm biến và áp suất khí quyển ( 1 atm ). Chúng ta có thể dể dàng nhận ra điều này khi quan sát bằng mắt thường trên dây cable của cảm biến đo áp suất thủy tĩnh có một ống hơi rất nhỏ được bọc PVC rất cẩn thận.

Đo mức liên tục trong chất lỏng có nhiều phương pháp : đo mức liên tục bằng phao ( dạng cơ ), đo mức liên tục dạng sóng siêu âm ( ultrasonics ), đo mức liên tục bằng sóng radar, đo mức liên tục bằng phương pháp chênh áp ( differentital pressure transmitter ), đo mức liên tục bằng áp suất thủy tĩnh.

Thông số kỹ thuật cảm biến áp suất thủy tĩnh HLM-25C

• Hãng sản xuất : Dinel – Czech
• Vật liệu cảm biến : 303L SS
• Vật liệu màng : AL203 96%
• Vật liệu Seal : FPM
• Khoảng cách đo nhỏ nhất 1m và lớn nhất 100m
• Độ phân giải nhỏ hơn 1mm
• Tín hiệu ngõ ra : tiêu chuẩn 4-20mA và tùy chọn 0-10V
• Khả năng chịu quá áp 150% độ sâu đo được
• Nhiệt độ giới hạn : -20…+70oC
• Sai số : 0,4%
• Kích thước cảm biến : 25mm x 104mm

Trong các phương pháp trên thì cảm biến áp suất thủy tĩnh có giá thành tốt, độ chính xác cao, độ bền cao. Phương pháp đo thủy tĩnh có thể dùng được trong nhiều môi trường chất lỏng khác nhau : nước sạch, nước thải, axit , dầu … Tùy theo chất lỏng mà ta chọn các loại cảm biến khác nhau, để đo chính xác nhất ta cần xác định chính xác Density của chất lỏng để nhờ hãng sản xuất  calip cho phù hợp .

Cảm biến áp suất thủy tĩnh có housing là 316L hoặc PVC tùy theo môi trường mà ta chọn housing khác nhau. Tín hiệu output : 4-20mA hoặc 0-10V

Một thông số khá quan trọng khi chọn cảm biến đo áp suất thủy tĩnh là vật liệu màng, seal & cable. Vật liệu màng có nhiều loại : 316L  AL2O3 96%, AL2O3 99%, Hastelloy C. Vật liệu Seal thì có các loại : FKM , EPDM , FFKM … Dây cable thì có nhiều loại : PVC , PUR , FEP ,TPE …

Cách sử dụng cảm biến áp suất thủy tĩnh

Cảm biến áp suất thủy tĩnh có cách sử dụng hết sức đơn giản, có thể nói ai cũng có thể dùng được bởi nó không cần cài đặt, không cần hiệu chỉnh, không cần can thiệp vào cảm biến. Tại sao ư ?

Để sử dụng cảm biến thủy tĩnh bạn phải biết trước các thông số kỹ thuật về

• Khoảng cách đo
• Tín hiệu ngõ ra
• Chiều dài dây tín hiệu
• Vị trí cần đo
• Môi trường đo là nước hồ, sông, thủy điện hay nước giếng …

Cảm biến đo áp suất thủy tĩnh sẽ được thả vào trong nước cho tới vị trí sâu nhất mà bạn cần đo. Tín hiệu truyền về để hiển thị chính là độ sâu tính từ đầu cảm biến cho tới bề mặt nước. Như vậy, cách đo của cảm biến áp suất thủy tĩnh rất đơn giản và dễ sử dụng đúng không nào.

Các lưu ý khi dùng cảm biến thủy tĩnh đo mức nước

Tôi gặp khá nhiều trường hợp muốn dùng cảm biến áp suất thủy tĩnh để đo mức nước trong các bồn kín có áp suất trong quá trình sử dụng. Đây là một ý kiến sai lầm bởi cảm biến thủy tĩnh chỉ dùng được cho các bồn chứa không có áp suất tức là bồn hở. Khi có áp suất thì cảm biến vừa phải chịu áp lực nước tác động lên lớp màng vừa phải chịu áp suất dư của bồn chứa. Trong khi đó, cảm biến chỉ được thiết kế chịu được áp suất tối đa 1.5 lần so với áp suất đo lường.

Một trường hợp rất phổ biến là dùng cảm biến áp suất thủy tĩnh để đo nước thải và hóa chất. Bởi nó dễ dùng và giá thành rẻ so với các loại cảm biến không tiếp xúc như siêu âm, radar. Đây là một ý kiến khá hay nhưng rất ít có loại cảm biến đo mức nước thủy tĩnh có thể đáp ứng được.

Các môi trường độc hại như nước thải, hóa chất nhanh chóng ăn mòn & làm hư hỏng các vật liệu màng của cảm biến sau một thời gian ngắn sử dụng. Để sử dụng hiệu quả bạn cần dùng cảm biến thủy tĩnh với lớp màng là Hestalloy C để đảm bảo độ cứng, ăn mòn cao của các loại hóa chất.

Một điều cần lưu ý nữa khi dùng các loại cảm biến thả chìm đó chính là phần dây của cảm biến nằm trong nước phải là của nhà sản xuất cảm biến. Còn phí trên mặt nước bạn có thể nôi dây tùy ý. Tại sao ?

Dây của cảm biến có nhiều lớp bảo vệ va đập, bảo vệ chống thấm nước với tiêu chuẩn IP68 giúp nước không thể xâm nhập vào bên trong cảm biến. Việc bị nước sâm nhập vào cảm biến thông qua dây dẫn tín hiệu sẽ làm cảm biến hư hỏng và không thể khắc phục.

Ứng dụng cảm biến áp suất thủy tĩnh

Đối với cảm biến áp suất dạng thả chìm thì lại có rất nhiều ứng dụng khác nhau. Tùy theo mục đích sử dụng mà chúng ta lựa chọn loại cảm biến cho phù hợp. Với cách dùng đơn giản là thả vào nước là đo được mức nước của khu vực cần đo. Chúng ta cùng xem các vị trí dùng cảm biến áp suất thủy tĩnh lại là phương pháp tối ưu nhất nhé.

Cảm biến áp suất thả chìm HLM-25C đo mức nước thủy điện

Đối với hồ thủy điện thì chúng ta có nhiều vị trí đo mức nước khác nhau tại các vị trí khác nhau trong lòng hồ thủy điện. Khi kết hợp cảm biến đo mức nước với bộ chuyển đổi tín hiệu Z-4AI hoặc Z-8AI tương ứng 4 và 8 tín hiệu Analog đầu vào. Các tín hiệu này sẽ được biến đổi thành tín hiệu Modbus RTU. PLC có thể đọc trực tiếp chuẩn Modbus RTU này thông qua RS485.

Một giải pháp khác tối ưu hơn cho việc cảm biến nằm rất xa với trung tâm đó là việc sử dụng qua mạng Ethernet với truyền thông Modbus TCP-IP. Tất cả các tín hiệu modbus RTU từ Z-4AI, Z-8AI đều vào R-KEY-LT với max 128 thiết bị. Từ R-KEY-LT sẽ cho chúng ta cấu hình thành địa chỉ IP tương tự như IP của nhà mạng.

Các PLC ngày nay đều trang bị chuẩn ethernet tích hợp với giá thành rất thấp mà không cần mua thêm các Card mở rộng. Chẳng hạn như PLC S7-1200 và S7-1500 của Siemens đều tích hợp ngay trong CPU khi xuất xưởng. PLC chỉ cần nhập IP của R-KEY-LT thì có thể nhận được tín hiệu từ các cảm biến áp suất thủy tĩnh từ rất xa mà không cần kéo dây vật lý tới PLC.

Một giải pháp tuyệt vời, tiết kiệm dây tín hiệu, tiết kiệm chi phí khổng lồ nhưng lại có độ tin cậy khá cao. Việc kiểm tra các lỗi thông qua Modbus TCP-IP lại rất dễ dàng, đơn giản.

Cảm biến HLM-25C đo nước giếng, sông hồ

Cảm biến thủy tĩnh HLM-25C sẽ được thả trực tiếp xuống đáy của sông – hồ – giếng khoan sao cho các mặt đáy ít nhất 200mm. Dây của cảm biến phải nguyên bản của nhà sản xuất khi nằm dưới mặt nước. Việc dây bị hở, đứt do lắp đặt hay quá trình sử dụng sẽ làm cho nước thấm ngược vào đầu cảm biến làm hư hỏng các bo mạch bên trong.

Cảm biến sẽ tín hiệu 4-20mA tương ứng với độ sâu mà cảm biến đo được. Màn hình hiển thị – điều khiển S301B-23-R-AR-S vừa hiển thị độ sâu mực nước vừa hiển thị phần trăm của độ sâu mực nước thực tế. Từ biểu đồ cột hiển thị phần trăm mực nước này chúng ta sẽ dàng xác định định mức nước đang có độ cao bao nhiêu một cách nhanh chóng tại vị trí đo.

Ngoài ra màn hình hiển thị – điều khiển S301B-23-R-AR-S còn có tới 3 ngõ ra relay để cảnh báo và một tín hiệu ngõ ra 4-20mA để truyền PLC. Tại các ngõ ra relay này chúng ta dễ dàng cài đặt các mức cảnh báo ngay tại màn hình mà không cần thao tác trên PLC.

Bạn đang có thắc mắc về cảm biến áp suất thủy tĩnh mà không biết hỏi ai, bạn đang tìm hiểu để sử dụng cảm biến cho mức nước sông, hồ của các dự án của mình mà chưa chọn loại phù hợp hay bạn đang cần một người tư vấn.

Kỹ sư Cơ Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Mobi : 0978.79.55.66

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn