Cảm biến mực nước công nghiệp

Có rất nhiều các loại cảm biến mực nước công nghiệp được sử dụng để giám sát mức chất lỏng trong bồn chứa như:

• Dùng các loại cảm biến đo mức dạng tiếp xúc để trực tiếp đo mức nước trong bồn.
• Hoặc là đo mức gián tiếp bằng các loại cảm biến đo mức bằng cách bắn sóng siêu âm, ra đa,….

Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Còn về nguyên lý hoạt động, mỗi loại cảm biến cũng sẽ hoạt động trong một môi trường cụ thể khác nhau. Nhưng mục đích chung của nó vẫn là giúp người dùng giám sát / kiểm soát được mức chất lỏng trong bồn chứa nhằm hạn chế thấp nhất việc hao hụt nguyên liệu.
Trong bài viết hôm nay, hãy cùng mình tìm hiểu về các loại cảm biến mực nước công nghiệp phổ biến nhất hiện nay.

Cảm biến mực nước là gì?

Đơn giản thì đây là một loại thiết bị chuyên dùng để theo dõi, giám sát mức nước trong bồn chứa, bể chứa. Tín hiệu ngõ ra của loại cảm biến này là dạng analog 4-20mA / 0-10V (đối với cảm biến đo mức dạng liên tục) và dạng PNP ( đối với loại cảm biến đo mức dạng on/off).

Nguyên lý cảm biến mực nước:

Cảm biến mực nước sẽ được chia thành 2 loại khác nhau. Vì thế để tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của nó, ta sẽ tìm hiểu từng loại cụ thể:
Cảm biến đo mực nước liên tục:
Cảm biến hoạt động dựa trên việc truyền sóng/thu sóng lại.
Có 2 loại sóng thường được dùng là siêu âm và radar. Trong đó thì sóng ra đa có ưu điểm là tốc độ nhanh hơn so với sóng siêu âm.
Khi lắp đặt, cảm biến sẽ phát ra 1 chùm sóng xuống bề mặt nước. Khi gặp mặt nước, chùm sóng này sẽ phản xạ lại. Sau đó, cảm biến thu lại chùm sóng này. Dựa trên vận tốc và thời gian phát sóng; cảm biến sẽ tính ra được chiều dài từ cảm biến đến mặt nước. Lấy chiều cao bồn chứa trừ đi khoảng cách này, ta sẽ có chiều cao của mức nước trong bồn.
Rơ le cảm biến mực nước: hay còn được gọi là cảm biến điện dung đo mực nước.
Nguyên lý hoạt động cơ bản của cảm biến dựa trên việc đánh giá sự thay đổi điện dung của tụ điện. Khi có bất kì vật nào đi qua trong vùng nhạy của cảm biến thì điện dung của tụ điện tăng lên. Sự thay đổi điện dung này phụ thuộc vào khoảng cách; kích thước và hằng số điện môi của vật liệu. Bên trong cảm biến có mạch dùng nguồn DC tạo dao động cho cảm biến dòng; cảm biến dòng sẽ đưa ra một dòng điện tỉ lệ với khoảng cách giữa 2 tấm cực.

Ứng dụng của cảm biến mực nước:

Trong công nghiệp, người ta dùng cảm biến mực nước trong hầu hết các ứng dụng cần giám sát, điều khiển mực nước. Lý do là vì các loại cảm biến này có độ chính xác cao, khả năng thay thế và bảo trì đơn giản.
Sau đây là một vài những ứng dụng của các loại cảm biến mực nước này.

Cảm biến mực nước lò hơi:

Trong các lò hơi, việc giám sát mực nước luôn được thực hiện liên tục. Bởi vì mức nước trong lò hơi luôn tăng/giảm liên tục. Thêm nữa, lò hơi là một môi trường có nhiệt độ khá cao. Thông thường khi chọn các dòng cảm biến trong môi trường này, kể cả cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, người ta đều phải quan tâm nhiều đến nhiệt độ trong lò hơi.

Giải pháp thường dùng nhất đối với lò hơi là dùng loại cảm biến gắn ngang thành lò hơi. Khi mực nước trong lò xuống quá mức cho phép sẽ kích hoạt bơm để bơm thêm nước vào. Và gắn thêm 1 cảm biến ở mức cao nhất của lò để khi mức nước qua mức này sẽ đóng bơm để tránh tràn nước.
Chính vì vậy, trong trường hợp này, người ta gọi loại cảm biến này là một loại rơ le cảm biến mực nước.

Cảm biến mực nước máy giặt:

Trong các máy giặt công nghiệp cũng có các loại cảm biến mực nước. Khi nước được bơm vào đến một mức nhất định thì cảm biến sẽ làm nhiệm vụ ngắt bơm để tránh tràn.
Để lắp đặt, người ta sẽ chỉ cần gắn 1 cảm biến điện dung ở mức nước cao nhất cần cài đặt. Khi nước chạm đến cảm biến thì sẽ xuất ra tín hiệu relay để đóng bơm.

Các loại cảm biến mực nước:

Trong công nghiệp, có một vài loại cảm biến mà người ta thường dùng để giám sát mực nước. Tùy từng môi trường đo cũng như yêu cầu kỹ thuật mà ta sẽ chọn các loại cảm biến đo mức khác nhau.
Cùng mình tìm hiểu một vài loại cảm biến thường dùng nhất như sau:

Phao cảm biến mực nước:

Đây là loại thiết bị đo mức nước đơn giản nhất và giá thành cũng tương đối là rẻ nhất. Ngày xưa ta thường thấy trên các bồn chứa nước có 1 cái phao nổi bên trong bồn; khi nước dâng đến đâu thì phao này sẽ dâng lên đến đó.
Khi phao dâng lên gần tới nắp bồn thì sẽ ngắt bơm; không cho bơm nước vào để tránh tràn bồn.
Ngày nay, thì các loại loại phao được nâng cấp lên thành các loại phao cảm biến đo mức nước. Tín hiệu của phao là dạng analog 4-20mA hoặc tín hiệu relay điều khiển.

Khi lắp đặt các loại phao cảm biến; người ta sẽ kéo dây tín hiệu về tủ điện để điều khiển. Khi mức nước trong bồn thấp quá hoặc cao quá sẽ điều khiển bơm đóng hoặc chạy để duy trì mức nước.
Với giá thành khá rẻ nên loại phao cảm biến này được sử dụng rất nhiều. Tuy nhiên, với những ứng dụng đòi hỏi sự chính xác; người ta thường không dùng loại phao cảm biến vì sai số của nó là khá cao.
Thêm nữa, việc bảo trì cũng tốn khá nhiều thời gian và công sức.

Cảm biến mực nước 3 que:

Giống như tên gọi, dòng cảm biến này sẽ bao gồm 3 que dò. Trong đó có 1 que dài nhất để làm chuẩn. Sau đó là 2 que chính để báo mức Min và mức Max tương ứng với mức đầy/mức cạn của bồn.
Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến này là nó sẽ so sánh mức điện dung giữa que dài nhất và que cần báo mức. Để rõ hơn, ta có thể xem hình sau:

Theo hình trên, ta có thể thấy 3 que có chiều khác nhau. Que dài nhất là que để làm chuẩn. 2 que còn lại để báo mức đầy/mức cạn.
Ví dụ như bạn có 1 bồn chứa nước cao 5m. Bạn muốn báo mức đầy ở 4,5m và mức cạn ở 500mm. Khi đó, ta sẽ cần đặt hàng 1 que dài 4,5m trở lên (tức là que dài nhất để làm chuẩn). Sau đó là 1 que dài 4,5m để báo mức cạn. Và cuối cùng là 1 que dài 500mm để báo mức đầy.
Ưu điểm của dòng cảm biến này là có thể sử dụng được cho các loại bồn dẫn điện và bồn không dẫn điện.

Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm:

Dòng cảm biến siêu âm thường được dùng nhiều nhất đối với nước sạch hoặc nước thải. Bởi vì đặc điểm của dòng cảm biến này là nó có thể đo mức nước trong bồn mà không cần tiếp xúc với nước.
Bằng cách thu và phát sóng siêu âm; cảm biến sẽ tính ra được chiều cao của mức chất lỏng trong bồn.

Dòng cảm biến này có 2 loại cơ bản là loại cảm biến siêu âm có hiển thị và cảm biến siêu âm không có hiển thị. Loại có hiển thị sẽ có 1 màn hình nhỏ phía trên cảm biến để đọc trực tiếp mức nước trong bồn.
Còn loại không có hiển thị, ta phải đưa tín hiệu output (thường là dạng 4-20mA / 0-10V hoặc ModBUS RTU) về tủ điều khiển mới xem được mức nước trong bồn.
Có thể tham khảo thêm về cảm biến siêu âm tại địa chỉ:

Cảm biến siêu âm đo mực nước

Cảm biến mực nước điện dung:

Là dòng cảm biến có giá thành khá rẻ; có thể cạnh tranh với các loại phao cảm biến đo mức nước. Loại cảm biến này có cấu tạo bao gồm 1 thanh cảm biến được nối với bộ điều khiển.
Khi nước chạm vào cảm biến, nó sẽ xuất ra tín hiệu relay ON-OFF để điều khiển đóng/mở bơm.

Lấy ví dụ là dòng cảm biến điện dung đo mức nước model CLS-23N-21 của hãng Dinel. Đây là dòng cảm biến chuyên dùng để báo mức nước trong bồn.
Khi lắp đặt dòng cảm biến này, người ta sẽ gắn 2 con cảm biến (1 con ở mức cao nhất để báo đầy và 1 con ở mức thấp nhất để báo cạn) nằm ngang thành bồn chứa.

Đo mực nước bằng cảm biến áp suất:

Một phương pháp nữa để đo mực nước là sử dụng các loại cảm biến áp suất để đo. Loại cảm biến này thường được dùng trong những ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cực kỳ cao. Khi lắp đặt, người ta thường lắp đặt 1 con cảm biến áp suất ở dưới đáy của bồn chứa và đo áp suất tại đây.
Dựa trên nguyên lý mà ta đã được học là 1 bar áp suất sẽ bằng 10m nước. Thì khi ta đo được giá trị áp suất ở dưới đáy; ta sẽ tính ra được chiều cao của cột nước bên trong bồn.

Ưu điểm của phương pháp này là ta có thể lựa chọn được độ chính xác bằng cách chọn độ chính xác của cảm biến áp suất. Thông thường người ta dùng phương pháp đo mực nước này trong lò hơi hoặc những nơi tiếp xúc với hóa chất ăn mòn.

Lưu ý khi mua cảm biến đo:

Sau đây là một vài những lưu ý mà bạn nên tham khảo trước khi chọn mua loại cảm biến đo mực nước. Để sản phẩm mua về có độ chính xác và độ bền cao; ta cần lưu ý những điểm sau:

Môi trường đo mức:

Khi lựa chọn, ta cần phải lưu ý đến môi trường. Bởi vì từng loại cảm biến đo mức sẽ hoạt động trong một môi trường nhất định.
Và có thể cảm biến sẽ hoạt động trong môi trường này nhưng lại không hoạt động ở môi trường khác.
Đối với môi trường là nước thì ta có thể tự chọn được dòng cảm biến. Tuy nhiên, đối với các môi trường khắc nghiệt như hóa chất; nước thải, axit, …. thì cần phải được tư vấn từ những người hiểu rõ về sản phẩm.

Phương pháp đo mức:

Cũng giống như môi trường đo mức, phương pháp đo mức cũng đóng một vai trò khá quan trọng. Có rất nhiều cách đo mức khác nhau. Ví dụ như cảm biến siêu âm đo mức nước, cảm biến điện dung đo mức; cảm biến radar đo mức; cảm biến đo mức dạng thả chìm chuyên dùng đo mức nước sông.

Một vài lý do làm hỏng cảm biến mực nước:

Lý do chính có thể dẫn đến việc hư hỏng cảm biến là ta sử dụng không đúng môi trường hoạt động của nó.
Ví dụ như cảm biến chỉ thích hợp để đo mức nước sạch mà ta lại dùng để đo mức nước thải thì sau một thời gian ngắn, cảm biến sẽ bị hư hỏng.
Chẳng hạn như dòng cảm biến siêu âm; nếu ta dùng để đo mức axit thì cần phải lưu ý đến nồng độ của axit. Vì loại cảm biến siêu âm có thể đo được nhưng nếu môi trường là dạng axit đậm đặc thì sau 1 thời gian sử dụng, hơi axit bay hơi trong bồn có thể dẫn đến hư hỏng cảm biến.

Báo giá cảm biến mực nước:

Ngoài cảm biến đo mực nước, Công ty chúng tôi còn cung cấp các loại cảm biến đo mức xăng dầu, cảm biến đo mức axit.
Mỗi môi trường đo sẽ có một loại cảm biến cũng như một loại cảm biến khác nhau. Vì thế, để lựa chọn được sản phẩm phù hợp với yêu cầu sử dụng của bạn; hãy liên hệ với mình theo thông tin bên dưới.

Thông tin liên hệ:

Nguyễn Vũ Minh Triết
Mobile: 0987 0983 11
Zalo: 0987 0983 11 – Triet Nguyen
Mail: triet.nguyen@huphaco.vn