Cảm Biến Mực Nước Không Tiếp Xúc

Cảm biến mực nước hay còn gọi là thiết bị cảm biến đo mực nước là một công cụ dùng để đo lường các loại chất lỏng như nước, nước thải, hóa chất dạng lỏng trong công nghiệp như dầu khí. Cảm biến mực nước có thể hoạt động tốt trong nhiều môi trường khác nhau và trợ giúp con người rất nhiều trong việc kiểm soát, sản xuất hàng ngày đặc biệt là trong các lĩnh vực công nghiệp. Có 2 loại cảm biến mực nước thông dụng trên thị trường là cảm biến mực nước điện dung và cảm biến mực nước không tiếp xúc. Trong bài viết này, chúng tôi xin giới thiệu tới các bạn một trong số đó, đó là cảm biến mực nước không tiếp xúc.

cảm biến mức nước không tiếp xúc
Cảm biến mức nước không tiếp xúc | Siêu Âm – Radar

Cảm biến mực nước không tiếp xúc là gì?

Cảm biến mực nước không tiếp xúc hay còn gọi là cảm biến đo mức từ xa là loại cảm biến mực nước mà thiết bị cảm biến không trực tiếp tiếp xúc với chất lỏng. Đo mực nước không tiếp xúc là một công nghệ ra đời để giải quyết nhiều vấn đề khó khăn cần khắc phục của các thiết bị cảm biến mực nước tiếp xúc trước đó như : không gian lắp đặt chật hẹp, vị trí lắp đặt ko đáp ứng tiêu chuẩn, các hóa chất có tính bào mòn độc hại không cho phép tiếp xúc.

Các loại cảm biến đo mức tiếp xúc phải được lắp đặt ngay trên các bồn chứa để có thể đo lường chính xác nhất trong khi các cảm biến đo mức không tiếp xúc có thể cho ra con số đo lường chính xác nhờ các công nghệ sóng siêu âm, sóng radar siêu âm, sóng radar,..

Đa số các dòng cảm biến mực nước không tiếp xúc đều là các phân khúc cao cấp, mức giá cao cùng với đó là môi trường ứng dụng rộng hơn cũng như nhiều chức năng sử dụng hơn.

Phân loại cảm biến mực nước không tiếp xúc: Cảm biến siêu âm và cảm biến radar

Sự khác biệt giữa 2 loại cảm biến mực nước tiếp xúc và không tiếp xúc

  • Giá thành: Giá cảm biến không tiếp xúc radar cao hơn rất nhiều so với sóng siêu âm
  • Khác nhau về tần số và góc phát: các loại sóng khác nhau (radar và siêu âm) sẽ có tần số khác nhau và đường sóng khác nhau
  • Khác nhau về môi trường ứng dụng: Radar là sóng có ứng dụng trong nhiều môi trường và chất hơn là sóng âm.

Phạm vi sử dụng cả các cảm biến đo mức nước không tiếp xúc

Cảm biến đo mực nước không tiếp xúc ứng dụng đo lường các chất lỏng, có thể kể tên một vài lĩnh vực như:

  • Nước sạch trong các nhà máy nước
  • Nước thải trong các nhà máy xử lý nước thải gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp
  • Dùng trong các nhà máy sản xuất nước giải khát
  • Các nhà máy sản xuất nước tương, dầu ăn, nước mắm
  • Các loại nhiên liệu như xăng, dầu, dầu hỏa
  • Các dung dịch độc hại như dung dịch axit, bazơ, muối và các chất khóa học.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến mực nước không tiếp xúc là gì?

Nguyên ký cảm biến mực nước siêu âm

Các loại cảm biến mực nước không tiếp xúc đều có nguyên lý hoạt động tương tự nhau, ứng dụng sự lan truyền của các loại sóng trong môi trường và thùng chứa và sự phản xạ. Bạn có thể hình dung các bước như sau:

Bước 1: Sóng từ thiết bị cảm biến có thể là sóng âm hoặc sóng radar truyền vào trong không gian thùng chứa

Bước 2: Các sóng lan truyền đến bề mặt chất lỏng cần đo sẽ phản xạ ngược lại cảm biến

Bước 3: Cảm biến thu lại tín hiệu và phân tích thông tin qua bộ phận transmitter gồm các thông tin về vận tốc, thời gian để từ đó tính toán ra mức chất lỏng trong bồn chứa.

Bước 4: Kết quả được hiển thị thông qua màn hình cảm biến để chúng ta có thể dễ dàng quan sát. Có một số thiết bị ko có màn hỉnh hiện thị. Ccá loại màn hình thông dụng như oled, LED,….

Ưu nhược điểm cảm biến mực nước không tiếp xúc

Ưu điểm

Ưu điểm của các loại cảm biến mực nước không tiếp xúc trong đo lường và ứng dụng hàng ngày.

  • Đo lường nhanh chóng với độ chính xác cao
  • Ứng dụng trong các không gian lắp đặt hạn hẹp, khó khăn trong việc ra vào kiểm tra
  • Đo lường được cả các hóa chất độc hại, có tính ăn mòn cao
  • Có tích hợp nhiều tính năng như thông báo nước sôi, thông báo tràn, thông báo tình trạng môi trường xung quanh chất lỏng,…

Nhược điểm:

  • Giá các loại cảm biến mực nước không tiếp xúc khá cao
  • Cơ chế hoạt động dựa vào đặc tính sóng nên khâu alưps đặt cần rất cẩn thận để các loại đo mức nước không tiếp xúc có thể hoạt động chính xác và thuận lợi.

Các loại cảm biến siêu âm đo mức nước phổ biến nhất

Trên thị trường, có rất nhiều các loại đo mức nước không tiếp xúc, các loại cảm biến đo mức nước phổ biến nhất có thể kể đến như: ULM-53N và ULM-70N. Cùng tìm hiểu về các thông số của 2 loại cảm biến này nhé:

Cảm biến đo lường mức nước ULM-53N

Cảm biến siêu âm đo mức nước ULM-53N

Cảm biến ULM-53N là loại cảm biến siêu âm có độ chính xác cao và khả năng hoạt động bền bỉ trong thời gian dài. Tuy nhiên loại cảm biến này có một nhược điểm đó là dễ sai số khi bị che chắn, do đó khi lắp đặt cần chú ý đặc biệt tới vấn đề này.

Cảm biến đo lường mức nước ULM-53N không có bộ hiển thị gây khó khăn trong việc cài đặt và việc quan sát sự thay đổi mức nước trong các bồn chứa

Thông số kỹ thuật của cảm biến siêu âm đo mức nước ULM-53N

  • Nguồn điện đầu vào: 24 V
  • Nguồn điện đầu ra: 4-20mA hoặc 0-10V
  • Khoảng hoạt động: 0-2m, 0-6m, 0-10m, 0-20m
  • Calib được dãy đo theo kích thước bể thực tế
  • Chất liệu: nhựa PVDF bền bỉ chống va đập và ăn mòn
  • Đạt tiêu chuẩn bảo vệ: IP67
  • Sai số đo lường: 0.15%
  • Thời gian đo lường nhanh
  • Ứng dụng: đo mức chất lỏng liên tục
  • Xuất xứ: Dinel (CH SÉC) hoặc Vega, Endress Hauser

Hướng dẫn lắp đặt cảm biến đo mức nước không tiếp xúc ULM-53N

  • Đảm bảo đường đi của sóng đến chất lỏng cần đo không bị che chắn bởi các vật cản.
  • Có thể đặt ở thành bể chứa hoặc chính giữa bể chứa
  • Đối với các loại bể chứa có chất lỏng chuyển động (như bồn quay cánh quạt,…) việc chuyển động lên xuống, mực nước ko ổn định cũng ảnh hưởng tới tính chính xác trong đo lường của thiết bị ULM-53N. Đối với các trường hợp đó, cần dùng ống dẫn sóng có tác dụng định hướng sóng siêu âm và sóng phản, đảm bảo độ chính xác khi đo lường

Cảm biến siêu âm công nghiệp ULM-70N

Cảm biến siêu âm công nghiệp ULM-70N

Cảm biến đo mức nước siêu âm ULM-70N có tốc độ phản hồi đáp ứng nhanh,độ chính xác cao và đặc biệt có hiển thị trên màn hình LCD tiện lợi cho việc xem xét,kiểm tra. Vì vậy cảm biến đo mức nước siêu âm ULM-70N có giá thành cao hơn các loại cảm biến đo mức nước siêu âm khác.

Mức độ hiển thị trên nền LCD dạng Oled của cảm biến đo mức nước siêu âm ULM-70N

có thể hiển thị đến từng milimet,(độ phân giải 0.001 mét), giúp đảm bảo độ chính xác cao nhất. Thiết bị cảm biến đo mức nước siêu âm ULM-70N đặc biệt phù hợp cho những nhà máy, xí nghiệp cần độ chính xác cao, tốc độ đáp ứng nhanh

Thông số kỹ thuật của cảm biến đo mức nước không tiếp xúc ULM-70N

  • Nguồn điệp đầu vào- Input:  18 đến 36 V DC
  • Tín hiệu đầu ra – Output: 4-20mA,4-20mA
  • Tín hiệu đầu ra loại Modbus RTU
  • Sai số đo lường: 0,15%
  • Nhiệt độ môi trường lý tưởng: từ -30 đến 70oC
  • Dải đo – Range: 0-2m,0-6m,0-10m,0-20m
  • Lớp bảo vệ chống nước đạt tiêu chuẩn quốc tế IP67
  • Khối lượng: 0,3kg-3,1kg thay đổi theo từng loại dải đo.
  • Màn hình hiển thị kết quả Oled

Lưu ý khi lựa chọn  và lắp đặt thiết bị cảm biến đo mức nước siêu âm ULM-70N

  • Đảm bảo là khoảng cách giữa đầu cảm biến và thành bồn đủ rộng, tia cảm biến bắn xuống không va vào thành tank (điều này dẫn đến đo lỗi, đo sai)
  • Cần tính toán chính xác khoảng cách cần đo bởi Range 2m hoặc range 8m sẽ đòi hỏi 2 loại cảm biến ULM-70N khác nhau với giá thành rất khác nhau. Việc tính toán chính xác khoảng cách giúp giảm thiểu tối đa chi phí.
  • Tín hiệu đầu ra: lựa chọn loại tín hiệu đầu ra phù hợp: Analog hay Modbus hay điện,…
  • Độ chính xác của cảm biến mực nước ULM-70N
  • Chú ý đến các điểm chất của các cảm biến siêu âm: ảnh hưởng đến việc lắp đặt và tính chính xác của đầu ra
  • Góc chiếu của cảm biến mực nước ULM-70N: góc chiếu càng thấp thì độ chính xác sẽ cành cao và tốc độ phản hồi càng nhanh
  • Ngoài ra lưu ý đến các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, thời gian đáp ứng, hình thức kết nối,….

Bộ hiển thị mức nước

Bộ hiển thị mức nước S301B

Một thiết bị đi kèm không thể thiếu khi sử dụng cảm biến mực nước đó chính là bộ hiển thị mực nước liên tục. Seneca S301B là một bộ điều khiển và hiển thị mức nước được các nhà máy yêu thích bởi :

  • Hiển thị số mét nước với 4 Digital hoặc quy đổi thành thể tích
  • Hiển thị phần trăm mức nước tương ứng với giá trị cảm biến đo được.
  • Điều khiển ngõ ra 3 relay hoặc 4 relay độc lập
  • Tín hiệu ngõ ra 4-20mA truyền về PLC

Cảm biến siêu âm phòng nổ

Sự khác biệt giữa cảm biến siêu âm thường và phòng nổ

cảm biến siêu âm thường

Thông thường chúng ta chỉ sử dụng cảm biến siêu âm để đo mức nước hoặc đo khoảng cách trong công nghiệp. Một số khu vực Zone 0 – 1 – 2 đòi hỏi các cảm biến đo lường phải có tiêu chuẩn phòng nổ Atex EX II ½G Ex ia IIB T4-T5.

cảm biến siêu âm phòng nổ

Các thiết bị đạt chuẩn phòng nổ phải được chứng nhận bởi một đơn vị thứ 3 tại Châu Âu cho sản phẩm đó. Tôi ví dụ rằng các sản phẩm ULM-53Xi và ULM-70Xi của Dinel sẽ được một cơ quan FTZU chứng nhận các sản phẩm đủ đạt chuẩn Atex của Châu Âu.

Giấy chứng nhận phòng nổ ATEX ULM-53

Các cảm biến siêu âm phòng nổ sẽ được dán ký hiệu ATEX ngay trên thiết bị để người dùng phân biệt với các cảm biến thông thường.

Bộ cách ly phòng nổ 4-20mA | IRU-420-I

Bộ cách ly phòng nổ IRU-420-I

Một thiết bị không thể thiếu khi dùng cảm biến trong khu vực nguy hiểm có khả năng cháy nổ cao đó chính là bọ cách ly phòng nổ IRU-420-I. Đây được xem là một bộ vừa cấp nguồn nuôi cho cảm biến vừa có chức năng chống cháy ngược từ khu vực an toàn tới cảm biến.

Kết luận

Như vậy, cảm biến đo mức nước không tiếp xúc ngày một phổ biến trên thị trường nhờ những đặc điểm, ưu điểm vượt trội của mình về tốc độ và độc chính xác. Tuy nhiên phần lớn các thiết bị cảm biến đo mức nước không tiếp xúc đều ứng dụng sóng nên khi sử dụng cần đặc biệt chú ý tới yếu tố độ thuận lợi khi sóng truyền đi trong bồn chứa. Các loại cảm biến đo mức nước không tiếp xúc tiêu biểu trên thị trường ULM-53N và ULM-70N đều có những ưu nhược điểm riêng cần lưu ý để có thể ứng dụng tốt nhất! Hy vọng bài viết cung cấp cho người đọc nhiều thông tin hữu ích về các loại cảm biến đo mức không tiếp xúc! Theo dõi chúng tôi để đọc thêm nhiều bài viết hữu ích hơn.

Kỹ sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hoà

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn

Mobi : 0937.27.55.66

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *