Ứng Dụng Cảm Biến Siêu Âm Công Nghiệp

Các loại cảm biến siêu âm công nghiệp được ứng dụng để đo mức chất lỏng, đo mức nước, đo khoảng cách chất lỏng như nước, hoá chất, dung môi .v.v. Vậy cảm biến siêu âm là gì và các loại cảm biến siêu âm trong công nghiệp trong bài chia sẻ này nhé.

Cảm biến siêu âm là gì

Cảm biến siêu âm là một loại cảm biến hoạt động dựa vào nguyên lý sóng siêu âm. Cảm biến sẽ phát ra một chùm sóng âm, sóng sẽ phát tán tới vị trí cần đo, ngay sau đó sóng sẽ bị phản xạ ngược lại  về cảm biến siêu âm. Cảm biến sẽ tính toán thời gian từ lúc truyền và nhận sóng phản hồi để biết được khoảng cách từ cảm biến tới đối tượng cần đo. Quá trình này diển ra nhanh chóng bởi sóng âm được truyền với tốc độ siêu âm.

Các loại cảm biến siêu âm

Dựa vào nguyên lý siêu âm chúng ta có khá nhiều loại cảm biến được nghiên cứu và chế tạo phục vụ cho con người. Các loại cảm biến siêu âm thường được sử dụng nhất là :

Cảm biến siêu âm Arduino

Arduino khá quen thuộc với an hem trong lĩnh vực điện tử, được dùng để nghiên cứu học tập và lâp trình. Arduino cho sản xuất các modul siêu âm như SRF05, HC-SR04 được sử dụng phổ biến.

Các loại cảm biến này được kết nối với các modul Kit MCU : DSP, ARV, PIC, Arduino … một cách dể dàng. Chỉ với vài trăm nghìn bạn đã có thể sở hữu một cảm biến siêu âm HC-SR05 dùng để đo khoảng cách.

Các bạn sinh viên ngành điều khiển tự động, cơ điện tử, điện điện tử … có thể tự tìm hiểu về nguyên lý cảm biến siêu âm cùng với bộ code có sẵn trên thư viện của Arduino.

Cảm biến siêu âm Arduino chỉ đo được khoảng cách ngắn 20…4000mm nên chỉ được sử dụng trong các ứng dụng cơ bản phục vụ nghiên cứu và rất hiếm được sử dụng trong công nghiệp.

Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản

Ngành chế tạo, sản xuất ô tô được xem là sử dụng cảm biến siêu âm phát hiện vật cản nhiều nhất. Bởi một chiếc ô tô tiêu chuẩn sẽ sử dụng 4 cảm biến phía trước và 4 cảm biến phía sau. Khi có vật cản trong vùng của cảm biến sẽ phát báo động bằng còi để người lái xe biết & xử lý.

Ở các ô tô cao cấp không sử dụng cảm biến siêu âm mà dùng cảm biến radar thay cho siêu âm. Bởi, cảm biến radar cho tốc độ báo nhanh hơn gấp nhiều lần so với cảm biến siêu âm.

Ngày ngay, các xe hạng sang tích hợp cảm biến siêu âm, radar để phục vụ sản xuất xe tự hành có thể tự giảm tốc độ khi có vật cản hoặc tự tăng tốc khi đường thông thoáng.

Cảm biến siêu âm công nghiệp

So với các loại cảm biến siêu khác thì cảm biến siêu âm công nghiệp có thiết kế chắc chắn, độ chính xác cao và cũng có giá thành đắc đỏ hơn rất nhiều. Ngoài đầu cảm biến được làm bằng PVDF khả năng chống nước, chống ăn mòn thì các thành phần còn lại được làm bằng nhôm nguyên khối.

Các loại cảm biến siêu âm công nghiệp thường tích hợp khả năng vừa hiển thị ngay trên cảm biến vừa cài đặt được thông qua màn hình hiển thị này. Do giá thành khác đắc đỏ nên các nhà sản xuất cũng nghiên cứu ra một loại cảm biến siêu âm không hiển thị dùng trong công nghiệp.

Với đầy đủ chức năng một cảm biến siêu âm đạt tiêu chuẩn dùng trong công nghiệp : độ chính xác cao, cài đặt được một cách dể dàng, lắp đặt đơn giản .v.v. Cảm biến siêu âm không hiển thị được sử dụng rất phổ biến tại thị trường các nước phát triển như Việt Nam.

Ứng dụng cảm biến siêu âm công nghiệp

Mỗi loại cảm biến siêu âm sẽ được thiết kế cho từng ngành cụ thể. Cảm biến siêu âm công nghiệp được sử dụng phổ biến cho các ứng dụng :

• Cảm biến siêu âm đo khoảng cách
• Cảm biến siêu âm đo mức nước
• Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng

Tất nhiên còn nhiều ứng dụng khác sẽ được chúng tôi giơi thiệu trong một bài chia sẻ khác. Chúng ta cùng tìm hiểu ba ứng dụng phổ biến nhất của cảm biến siêu âm trong công nghiệp nhé.

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách

Ứng dụng được sử dụng phổ biến nhất đối với cảm biến siêu âm chính là dùng để đo khoảng cách. Dựa vào nguyên lý của cảm biến siêu âm chúng ta có thể đo được bất kỳ khoảng cách nào trong vùng đo của cảm biến.

Điều này có nghĩa rằng, không nhất thiết một cảm biến 0-2m thì chỉ đo được 2 mét tính từ vị trí lắp cảm biến. Mà chúng ta có thể lấy bất kỳ hai vị trí nằm trong vùng đo của cảm biến để so sánh và lấy ra khoảng cách cần đo.

Tôi lấy ví dụ rằng : bạn có một cảm biến siêu âm 0-6m nhưng bạn chỉ muốn giám sát khoảng cách từ 2-4 mét nằm ở giữa trong khoảng đo của cảm biến.

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách sẽ chỉ đo trong vùng đo này dù rằng nó được thiết kế để đo từ 0-6m. Thật tuyệt vời đúng không.

Việc cài đặt cảm biến siêu âm khá quan trọng nên chúng ta tìm hiểu cách thức hoạt động của từng loại cảm biến siêu âm. Cài đặt càng đơn giản thì càng giúp cho người sử dụng tiết kiệm thời gian.

Cảm biến siêu âm đo mức nước

Nước gần như không thể thiếu trong các nhà máy sản xuất. Nhu cầu đo mức nước ngày càng được các công ty sản xuất quan tâm để kiểm soát mức nước & lượng nước sử dụng.

Nước sạch sau khi sử dụng trở thành nước thải không an toàn cho con người và môi trường.

Nước thải cần được thu gom và xử lý trước khi thải ra môi trường. Việc sử dụng cảm biến siêu âm đo mức nước thải được xem là phương án tối ưu nhất.

Bởi,

Cảm biến siêu âm không tiếp xúc với nước thải. Điều này loại bỏ hoàn toàn khả năng bị nước thải ăn mòn, phá huỷ các linh kiện bên trong của cảm biến siêu âm.

Cảm biến dùng để đo mức nước thải có khoảng cách đo tiêu chuẩn 0-2m, 0-6m và 0-10m cho các hồ chứa nước chưa xử lý.

Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng

Trong sản xuất ngoài nước chúng ta còn khá nhiều môi chất khác gọi chung là chất lỏng. Các loại dung môi, hoá chất được sử dụng trong quá trình sản xuất cần được theo dõi chính xác lượng sử dụng.

Có khá nhiều phương pháp đo cho chất lỏng. Trong đó cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng được sử dụng với môi trường nhiệt độ thấp dưới 80oC và áp suất thấp dưới 1 bar.

Cách lắp từ trên xuống không tiếp xúc trực tiếp với môi chất được xem là ưu điểm khi sử dụng đo các loại hoá chất ăn mòn như Acid, dung môi, nước cất .v.v.

Tóm lại,

Cảm biến siêu âm công nghiệp được dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Trong đó, cảm biến siêu âm đo mức nước, đo mức chất lỏng, đo khoảng cách được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp. 

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hoà

Mobi : 097879.5566

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn