Cảm biến đo độ sâu

Mến chào tất cả các bạn, trong bài viết này mình sẽ giới thiệu đến các bạn các loại thiết bị cảm biến chuyên dùng trong việc đo độ sâu của mực nước, chất lỏng,…Trong bài viết chúng ta sẽ đi qua các nội dung chính như cảm biến đo độ sâu là gì ? Các ứng dụng thường gặp ? Các loại cảm biến đo độ sâu mực chất lỏng hiện nay ? Các thông số kỹ thuật của từng loại cũng như các thông tin liên quan khác. Qua đó các bạn sẽ có thêm các sự lựa chọn tốt hơn trong việc chọn mua và trang bị trong công việc.

Nhu cầu đo lường mực nước, độ sâu của mực chất lỏng đã và đang tăng nhanh trong thời đại ngày nay. Chính vì thế mà trên thị trường hiện nay các hãng sản xuất cảm biến thường nghiên cứu cũng như chế tạo tạo ra các loại thiết bị chuyên dung để phục vụ sản xuất. Và cảm biến đo độ sâu mực nước, chất lỏng,.. cũng là một trong số đó. Vậy để hiểu thêm về chúng ta mình và các bạn cùng nhau tìm hiểu ngay bây giờ nhé.

Trước vào nội dung chính thì mình và các bạn sẽ tìm hiểu sơ qua về dòng cảm biến này trước nhé. Các bạn có thể hiểu một cách đơn giản cảm biến đo độ sâu hay còn gọi là cảm biến báo mức – đo mức là một thiết bị, một loại máy móc nào đó có nhiệm vụ đo lường độ sâu, độ cao của cột nước hay cột chất lỏng nào đó trong thùng chứa. Chúng sẽ có nhiều cách thức đo lường khác nhau, hoạt động theo nguyên lý khác nhau. Việc ứng dụng các loại thiết bị này sẽ giúp chúng ta có thể tự động hóa được trong các hoạt động nạp và xả chất lỏng ra vào thùng chứa hay silo chứa dễ dàng.

Các loại cảm biến đo độ sâu mực nước – chất lỏng sẽ có độ chính xác cao, có thể kết hợp với nhiều thiết bị khác. Một số loại cao cấp còn cho phép chúng ta cài đặt cũng như quan sát được giá trị đo ngay trên màn hình của cảm biến. Tuy nhiên các loại cảm biến cũng sẽ có nhiều phân khúc trải dài từ thấp đến cao tương ứng với các ứng dụng thông thường hay phức tạp mà chúng ta chọn cho phù hợp.

Để có thể nói một cách tổng quát thì các loại cảm biến này có thể hoạt động tốt trong các ứng dụng mà nhà sản xuất quy định. Hay có thể dựa vào kinh nghiệm cá nhân trong quá trình sử dụng cảm biến mà ta lựa chọn loại cho phù hợp. Vì với một số loại cảm biến thì chúng ta sẽ ứng dụng được trong một số ứng dụng cụ thể. Cũng có một số loại cao cấp thì ta có thể ứng dụng trong hầu hết các loại chất lỏng khác nhau tùy vào giá thành của sản phẩm. Vì vậy, phần này mình sẽ nói rõ hơn trong mục phân loại để các bạn có thể dễ dàng tìm hiểu nhé.

Hầu hết các loại cảm biến đo độ sâu hay cảm biến đo mức hiện nay sẽ là các dạng cảm biến đo mức liên tục. Tức là chúng sẽ đo lường liên tục mực nước từ 0-100% chiều cao của thùng chứa. Ứng dụng này cũng tương tự như phần trăm pin trên điện thoại của chúng ta vậy. Và theo kinh nghiệm cung cấp sản phẩm của mình thì sẽ có 2 loại cảm biến đo độ sâu thường dùng đó là loại cảm biến tiếp xúc và cảm biến không tiếp xúc.

• Cảm biến tiếp xúc: cảm biến có một dây dò dài bằng hoặc tương đương với chiều cao thùng chứa, bể chứa chất lỏng và được ngâm trực tiếp vào chất lỏng để tiếp xúc và báo mức.

• Cảm biến không tiếp xúc: cảm biến thường hoạt động bằng sóng điện từ, được lắp trên đỉnh thùng chứa hay bể chứa. Hoạt động bằng cách bắn các sóng điện từ đến mặt nước để đo khoảng cách của mực nước tại một thời điểm nhất định.

Với loại này thì mình xin giới thiệu đến các bạn 2 dòng cảm biến thường dùng nhất trong ứng dụng đo độ sâu mực nước đó chính là cảm biến đo mức radar và cảm biến đo mức siêu âm. Chúng sẽ có chung cách thức đo lường tuy nhiên sẽ khác nhau đôi chút về số lượng môi trường sử dụng cũng như giá thành.

Đây là dòng cảm biến cao cấp nhất mà mình muốn giới thiệu đến các bạn. Với việc sử dụng loại cảm biến này thì chúng ta không cần quan tâm đến việc chúng có thể đo lường được trong môi trường này hay không. Vì theo mình nghĩ với dòng này thì các bạn hoàn toàn có thể đo lường độ sâu được cho tất cả các loại môi trường từ chất rắn, chất lỏng, vật liệu dạng rời, các loại bột nhão, dạng hạt, dạng bột có bụi như xi măng, bột, hạt nhựa,…

Vấn đề này mình cũng đã nói sơ lược ở mục phân loại, tuy nhiên trong phần này mình sẽ nói rõ hơn để các bạn có thể hình dung. Cảm biến đo độ sâu dạng radar khi hoạt động sẽ phát ra sóng điện từ truyền đến bề mặt chất lỏng, chất rắn, vật liệu dạng rời,…Sau đó sóng sẽ chạm vào bề mặt chất cần đo và phản xạ ngược lại cảm biến. Lúc này sẽ bộ phận transmitter của cảm biến có nhiệm vụ xử lý và tính toán rồi cho ra khoảng cách từ cảm biến đến mực chất cần đo một cách chính xác và nhanh chóng.

• Xuất xứ: sản phẩm được mình nhập khẩu từ hãng Hawk – USA

• Dãy do: lớn nhất có thể đo được là 65m, tương ứng với cột chất lỏng cao 65m

• Tần số phát: 4Khz, 5Khz, 9Khz, 10Khz, 20Khz, 30Khz, 40KhZ, 50KhZ. Từng mức tần số khác nhau chúng ta sẽ có dãy đo khác nhau

• Độ phân giải: màn hình có độ phân giải 1mm

• Nguồn cấp: ta có thể tùy còn trong các loại như 12-30VDC, 90-265VAC, 36-60VDC.

• Ngõ ra tín hiệu: dạng analog 4-20mA

• Có thể truyền thông qua: GosHawk, HART, Modbus, Modbus over Ethernet TCP/IP, Profibus DP, DeviceNet,

• Nhiệt độ làm việc: cảm biến hoạt động tốt trong -40÷80°C.

• Áp suất làm việc: nằm trong khoảng +/- 0.5Bar

• Sai số của cảm biến: chỉ 0.25% trên toàn dãy đo

• Góc phát của cảm biến: 4 đến 10 độ

• Trên cảm biến có màng hình hiển thị LCD với 2 dòng, dùng để hiệu chuẩn dãy đo / hiển thị / output của cảm biến.

• Tiêu chuẩn bảo vệ IP67, chống bụi và nước.

Để biết thêm chi tiết về dòng cảm biến này thì các bạn có tham khảo bài viết: Cảm biến đo mức radar

Dòng cảm biến đo độ sâu dạng siêu âm sẽ có nguyên lý hoạt động tương tự như cảm biến đo mức radar nhé. Chỉ khác nhau ở loại sóng điện từ là siêu âm mà thôi. Tuy nhiên thì với dòng cảm biến siêu âm sẽ chỉ chuyên về đo lường trong các môi trường chất lỏng như nước, nước thải, nước giải khát, chất thải công nghiệp dạng lỏng, axit, hóa chất,…Điểm yếu của dòng này là không hoạt động tốt trong môi trường có nhiều bụi như xi măng, bột,…và nếu muốn dùng trong các ứng dụng này thì ta cần đến cảm biến radar.

• Model: sản phẩm có mã là MWB1A

• Xuất xứ: được công ty mình nhập khẩu trực tiếp từ hãng Hawk – USA ( Sản xuất tại nhà máy Australia )

• Các dãy đo phổ biến: 0-1m, 2m, 3m, 4m, 5m…12m.

• Dễ dàng cài đặt thay đổi thang đo thông qua màn hình đính kèm

• Ngõ ra: tín hiêu 4-20mA với chuẩn Hart.

• Nguồn cấp cho cảm biến: có thể dùng trong khoảng 7÷28VDC

• Sai số cảm biến: chỉ 0.2% trên toàn dãy đo, sai số cố định với bất kỳ dãy đo.

• Nhiệt độ làm việc: trong khoảng -40÷60°C

• Áp suất làm việc: trong khoảng -0.5÷3 bar

• Tiêu chuẩn bảo vệ đạt IP67 có thể chống nước và bụi, do đó có thể lắp đặt ngoài trời.

• Tần số phát là 50KhZ, góc phát 7 độ, kết nối ren là BSP 2″.

Các bạn có thể tìm hiểu chi tiết hơn về dòng sản phẩm này thông qua bài viết: Cảm biến đo mức siêu âm là gì ?

Với dòng cảm biến này thì mình sẽ giới thiệu đến các bạn 3 dòng chính đó là cảm biến đo mức radar dạng dây, cảm biến đo mức thủy tĩnh và cảm biến đo mức điện dung. Mỗi loại sẽ có các chức năng riêng và chung, sẽ có loại có điểm này và điểm yếu riêng. Cụ thể là:

Đây là dòng cảm biến độ độ sâu có khả năng đo lường mực nước bằng cách tiếp xúc trực tiếp. Nghĩa là chúng sẽ có một thiết bị dò từ đầu đến đáy của thùng chứa. Hơn nữa chúng thường được sử dụng trong các loại nước có nhiệt độ cao như lò hơi, nồi hơi. Bên cạnh đó thì chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng chúng trong các ứng dụng mực chất lỏng thông thường.

• Xuất xứ: được nhập khẩu từ hãng Hawk – USA, sản xuất tại Australia.

• Dãy đo: thường có dãy đo ≤ 1m.

• Ngõ ra (Output): tín hiệu dạng analog 4-20mA.

• Sai số: chỉ 0.1% trên toàn dãy đo.

• Nhiệt độ hoạt động: 200°C hoạt động tốt trong các môi trường có nhiệt độ cao.

• Áp suất làm việc : ≤ 75bar tại 30°C, ≤ 50bar tại 85°C, ≤ 45bar tại 120°C, ≤ 40bar tại 150°C và ≤ 35bar tại 200°C.

• Kiểu kết nối: G3/4, M27x2, M30x1.5, NPT 3/4.

• Vật liệu cảm biến: INOX có bọc lớp PTFE.

• Chiều dài dây cáp: 1÷5m

Các bạn có thể tham khảo chi tiết hơn về dòng cảm biến này trong bài viết: Cảm biến đo mức lò hơi

Đây cũng là một dạng cảm biến đo độ sâu khác của dòng cảm biến đo mức radar. Nguyên lý hoạt động cũng hoàn toàn tương tự với các dòng cảm biến đo mức tiếp xúc khác. Dòng này cũng có các ứng dụng hoàn toàn tương tự như dòng radar dạng sóng. Tuy nhiên với dòng radar dạng dây này chúng ta sẽ bị hạn chế khá nhiều về khoảng đo của cảm biến, chúng chỉ có dãy đo dưới 40m mà thôi. Hơn nữa chúng có khả năng chống bụi kém hơn so với các dòng radar dạng sóng, nên cơ bản là không nên dùng trong các ứng dụng có nhiều bụi như bột, xi măng,…

• Có các model như: GRLM 70- 00, GRLM 70- 10, GRLM 70- 11, GRLM 70- 12, GRLM 70- 13…GRLM 70- 35.

• Chiều cao có thể đo: 1÷40m. Các bạn có thể tùy chọn theo nhu cầu riêng.

• Sai số: 5mm với dãy đo 2m, 3mm với dãy đo 20m và 2mm với dãy đo 40m.

• Ngõ ra (Output): tín hiệu analog 4-20mA. Có thể truyền đi xa mà không gây sai số.

• Nguồn cấp: 18÷36VDC

• Chất liệu cáp: INOX dạng xoắn chịu lực khi dùng trong chất rắn như đá, than.

• Nhiệt độ làm việc: làm việc tốt trong mức nhiệt ≤300°C

• Áp suất làm việc: 100bar tại 85°C.

• Màn hình hiển thị: DM-70 có thể calib dễ dàng giá trị, dãy đo.

Các bạn cũng có thể tham khảo chi tiết hơn dòng loại trong bài viết: Cảm biến đo mức radar

Và đây là dòng cảm biến đo độ sâu mực nước cuối cùng mà mình muốn giới thiệu cho các bạn trong bài viết này. Sở dĩ mình nêu loại này ở cuối cùng là vì đây là dòng thấp cấp nhất. Chúng chỉ hoạt động tốt trong nước bình thường mà thôi. Về nguyên lý hoạt động thì tương tự như các dòng tiếp xúc khác. Nhưng đặc biệt ở chỗ là dựa vào áp suất thủy tĩnh, xuống sâu 10m áp suất sẽ tăng lên 1bar. Chứ như thế mà tương ứng mức áp suất bao nhiêu chúng ta sẽ quy ra được độ sâu bao nhiêu.

• Xuất xứ: nhập khẩu từ hãng Hawk – USA, được sản xuất tại Úc

• Dãy đo: có thể tùy chọn 0-1m, 0-2m, 0-3m…100m.

• Ngõ ra (Output): tín hiệu dạng analog 4-20mA hoặc 0-10v

• Nguồn cấp: sử dụng trong khoảng 9÷36VDC

• Tiêu chuẩn bảo vệ: IP68 có khả năng chống bụi và chống nước

• Nhiệt độ làm việc: làm việc tốt trong mức nhiệt -10÷70°C

• Vật liệu màng cảm biến: Ceramic Al2O3

• Vật liệu vỏ cảm biến: SS316

• Dây cáp: làm bằng PTFE chống nước tốt.

• Sai số: chỉ 0.1% trên toàn dãy đo

Các bạn cũng có thể tham khảo chi tiết hơn dòng loại trong bài viết: Cảm biến báo mức thủy tĩnh

Theo kinh nghiệm của mình cho thấy các bạn nên xác định trước một số yêu cầu trước khi chọn mua cảm biến. Việc này sẽ giúp chúng ta tối ưu hóa chi phí đầu tư cũng như tối ưu hóa nhu cầu sử dụng, không thiếu cũng không thừa. Và mình sẽ hướng dẫn các bạn cách chọn mua một trong các dòng cảm biến nêu trên như sau:

• Cảm biến đo độ sâu radar: khi cần đo độ sâu cao < 65m, các chất lỏng nguy hiểm như axit – hóa chất, các chất có nhiều bụi như xi măng hay than đá,…

• Cảm biến đo độ sâu siêu âm: khi cần đo độ sâu không quá cao < 12m, các chất lỏng nguy hiểm như axit – hóa chất. Không dùng tốt cho môi trường nhiều bụi.

• Cảm biến đo độ sâu điện dung: khi cần đo độ sâu không quá cao < 1m, có nhiệt độ cao.

• Cảm biến đo độ sâu radar dạng dây: khi cần đo độ sâu cao < 40m, không dùng cho môi trường nhiều bụi.

• Cảm biến đo độ sâu thủy tĩnh: khi cần đo độ sâu < 100m trong nước bình thường, nước sinh hoạt,…

Trên đây là các thông tin cũng như các kiến thức liên quan đến cảm biến đo độ sâu mức nước – chất lỏng, hy vọng sẽ giúp ích cho các bạn đang cần tìm hiểu và muốn trang bị. Vì là kinh nghiệm cá nhân và lấy thông tin từ các sản phẩm hiện công ty đang cung cấp nên chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót, rất mong các bạn thông cảm. Hiện bên mình còn cung cấp các loại cảm biến báo mức khác nhau, các bạn có thể tham khảo nếu có nhu cầu. Mọi thắc mắc cần tư vấn các bạn có thể liên hệ mình qua các thông tin sau:

Phone - Zalo: 0779 81 81 84 (An Nguyễn)

Email: An.nguyen@bff-tech.com