Cảm biến đo mức nước mang đến một giải pháp giám sát mức nước liên tục một cách chính xác nhất bằng các phương pháp đo mức khác nhau. Chọn cảm biến mực nước phù hợp giúp tiết kiệm chi phí đầu tư, thời gian bảo trì & nâng cao tuổi thọ của thiết bị. Bài viết chia sẻ các loại cảm biến đo mức nước tiên tiến nhất trên thế giới tại thời điểm hiện tại.

Các Loại Cảm Biến Đo Mức Nước Mới Nhất Có Gì ?

Dựa vào sự phát triển của công nghệ, quá trình tự động hóa trong công nghiệp ngày càng cao mà các loại máy cảm biến ra đời . Nhằm đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp Việt Nam, Công ty Dinel của Cộng Hòa CZECH đã mang đến cho chúng ta những giải pháp tiên tiến nhất trong công tác đo mức chất lỏng bằng các sản phẩm của mình.

• Cảm biến đo mức chất lỏng dạng phát sóng siêu âm.
• Đo mức chất lỏng bằng phương pháp cảm biến áp suất(Chênh lệch áp suất)
• Đo mức chất lỏng dạng thả chìm(thủy tĩnh).
• Đo mức chất lỏng, rắn bằng dùng que điện cực ( Cảm biến điện dung )
• Sử dụng sóng radar để đo mức chất lỏng, chất rắn.

Cảm Biến Đo Mức Nước Siêu Âm | Cảm Biến Mực Nước Không Tiếp Xúc

Cảm biến đo mức nước siêu âm 0-2m | Dinel ULM 70-02

Để đo mực nước liên tục trong khoảng cách 2 mét có khá nhiều phương pháp khác nhau trong đó đo mức nước siêu âm là một phương pháp đo đơn giản, để sử dụng và độ chính xác cao. Cảm biến biến mực nước không tiếp xúc bằng siêu âm được xem là phương pháp đo tối ưu nhất trong các lựa chọn đo mực nước. Cảm biến siêu âm có thiết kế bằng chuẩn IP67 dùng được cho môi trường mưa – nắng ngoài trời mà không bị ảnh hưởng tới kết quả đo.

Môi trường bên ngoài mà các loại cảm biến siêu âm có thể hoạt động tốt là từ 0 độ – 70 độ C. Áp suất chịu được tối đa là 1 bar đối với cảm biến siêu âm & 100 bar đối với Radar. Hiển thị Oled ngay cả trong trời tối giúp cảm biến đo mức nước siêu âm ULM-70N cài đặt, hiệu chỉnh ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu.

Cảm biến siêu âm đo mức nước 0-2m

Đối với cảm biến đo mức nước 0-2m thì thông số quan trọng nhất là khoảng cách xa nhất của cảm biến đo được và tín hiệu đưa về là dạng tín hiệu gì . Tuy nhiên chúng ta có nhiều loại các yêu tố khác cũng cần quan tâm để lựa chọn cho phù hợp .

Nguyên lý hoạt động của cảm biến mực nước đo mức bằng sóng siêu âm dựa trên nguyên lý phát sóng siêu âm và phản xạ sóng siêu âm. Dựa trên thời gian sóng phản xạ lại và vận tốc của sóng siêu âm; cảm biến sẽ tính ra được khoảng cách giữa cảm biến và bề mặt chất lỏng. Đây cũng chính là mức chất lỏng trong bồn.

Người sử dụng có thể thay đổi khoảng cách tùy ý, trong đó các phạm vi khoảng cách có sẵn là: 50 ~ 400mm, 100 ~ 900mm, 200 ~ 2200mm; 250 ~ 3500mm, 350 ~ 6000mm và khoảng cách tối đa cho phép của dòng siêu âm lên tới 20m

– Nguồn cấp : Thông thường cảm biến siêu âm có nguồn 24Vdc dạng Loop power supply .

– Tín hiệu ngõ ra : tín hiệu dạng 4-20mA hoặc Modbus RTU RS 485

– Kết nối : dạng ren hoặc dạng mặt bích

– Hiển thị dạng OLED giá trị mức nước

– Cài đặt được giá trị Low – High tương ứng với 4-20mA

– Cài đặt được thời gian đáp ứng 1 … 99s

– Cài đặt địa chỉ Hart cho tín hiệu 4-20mA

– Sai số < 0.15%

– Nhiệt độ làm việc -20 … 70oC

– Góc nghiêng từ cảm biến chiếu xuống 10o

Cảm biến đo mức nước 0-2m Dinel ULM 70-02 có ưu điểm vượt trội vừa đo mức nước vừa hiển thị và có thể điều chỉnh tùy ý mức nước thực tế. Một điều đặc biệt nữa là chúng ta có thể điều chỉnh được thời gian đáp ứng của cảm biến để loại bỏ bớt sóng lăn tăn của bề mặt nước . Đây là một chức năng giúp cảm biến đo mức nước 0-2m của Dinel đo được chính xác hơn & loại bỏ các sóng ảo .

Cách lắp đặt cảm biến đo mức nước siêu âm 0-2m ULM 70-02 | ULM-53N

Cách lắp đặt cảm biến đo mức nước Đúng

Trong trường hợp tank chứa có bọt thì cảm biến sẽ bị hiểu lầm BỌT là nước chính vì thế sẽ đo không chính xác . Trong một trường hợp khác là khi có cánh khấy thì nước sẽ tạo thành dòng xoáy hoặc sẽ có gợn sóng làm tia tín hiệu của cảm biến bị phân tán . Chính vì điều này mà cảm biến sẽ đo không chính xác .

Làm sao để hạn chế sự sai số này ?

Cách lắp đặt hạn chế sóng ảo cảm biến siêu âm 0-2m

Khi đo mức nước thì chúng ta thường xuyên bị trường hợp đo sai số do gợn sóng hoặc do bọt làm đo sai lệch kết quả . Phương pháp trên hạn chế được phần nào sóng ảo cũng như bọt khi nước lên hoặc xuống . Với sai số thấp < 1mm cảm biến đo mức nước 0-2m đảm bảo sự chính xác cao đáp ứng mọi yêu cầu của khách hàng .

Cảm Biến Đo Mức Nước Thuỷ Tĩnh

Cảm biến áp suất thuỷ tĩnh hay còn được gọi là cảm biến áp suất thả chìm dưới nước báo mực nước theo phương pháp áp suất; với phạm vi đo mực nước sâu max 200m. Tín hiệu ngõ ra dạng 4-20mA hoặc 0-10V đi cùng với dây đặc biệt chống nước. Đầu cảm biến được thả chìm trong nước với tiêu chuẩn IP68 có thể ngâm sâu trong nước theo thời gian mà không bị hư hỏng sau thời gian dài sử dụng.

Cảm biến đo mức thả chìm phù hợp đo cho các khu vực có độ sâu lớn như : sông ngòi , thuỷ điện , giếng … mà không có một thiết bị nào có thể đo tốt hơn. Một điểm cộng lớn của cảm biến thả chìm chính là “không bị giới hạn bởi không gian lắp đặt ” như cảm biến siêu âm và các loại cảm biến đo mức khác.

Cảm Biến Đo Mức Nước Kiểu Điện Dung

Cảm biến điện dung mang tới một giải pháp đo lường đáng tin cậy đựa vào sự thay đổi của độ dẩn điện trên cảm biến. Mức nước thay đổi làm biến dạng điện độ dẩn điện , bộ xử lý của cảm biến sẽ nhận biết được sự biến đổi này và chuyển đổi thành tín hiệu điện 4-20mA hoặc 0-10v.

Một ưu điểm khá lớn của cảm biến điện dung chính là khả năng chịu nhiệt độ cao và áp suất cao mà vẫn hoạt động tốt. Nhiệt độ tối đa cảm biến điện dung có thể chịu được lên tới 200oC và áp suất chịu được tới 70 bar.

Với các ưu điểm của mình phương pháp đo mức điện dung được dùng đo cho các ứng dụng nước nóng, hơi nước và cả các loại dung dịch kém dẩn điện khác.

Tuy nhiên , thiết bị nào cũng có nhược điểm riêng của nó . Nhược điểm lớn nhất của cảm biến điện dung chính là sự sai số. Sai số của cảm biến điện dung là 1% . Một con số khá cao so với các phương pháp đo lường khác.

Một trong những yêu cầu quan trọng dùng cảm biến đo mức nước kiểu điện dung chính là không gian lắp đặt. Khoảng cách từ cảm biến tới thành bồn chứa & khoảng cách từ đầu cảm biến tới đáy bồn chưa phải lớn hơn yêu cầu của nhà sản xuất theo công thức .

Yêu cầu :

• a > E/200 trong đó E là độ dài của đầu dò cảm biến
• h > 50mm . Khoảng cách tới thiểu từ đầu dò cảm biến tới đáy bồn chứa
• d > 40 + E/20 . Đây là khoảng cách tối thiểu khi lắp kiểu bình thông nhau

Cảm Biến Đo Mức Nước RADAR Tiếp Xúc

Đo mức nước bằng cảm biến Radar tiếp xúc được xem là giải pháp đo chính xác nhất trong các loại cảm biến đo mức. Sai số 1mm trên toàn thang đo mà không phụ thuộc vào độ dài của cảm biến. Khả năng chịu được nhiệt độ cao và áp suất cao

Khác với cảm biến đo mức nước điện dung thì càm biến Radar có thời gian đáp ứng nhanh hơn rất nhiều dù có thiết kế tương tự. Khả năng hiển thị được mức nước ngay trên cảm biến cùng chức năng điều chỉnh được dải đo chính xác trong thực tế.

Điểm mạnh vượt trội của cảm biến Radar :

• Khả năng chịu được nhiệt độ cao tới 200oC
• Áp suất lên tới 100 bar
• Sai số 1mm
• Khoảng cách đo lớn nhất 40m
• Truyền thông Modbus RTU , 4-20mA HART

Khi nào nên chọn cảm biến Radar

• Độ chính xác cao
• Chi phí cho cảm biến lớn vì giá cao hơn so với các loại khác
• Cần thời gian đáp ứng nhanh

Sử dụng cảm biến đo mức Radar mang tới sự yên tâm về kết quả đo chính xác . Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất của việc dùng cảm biến siêu âm chính là giá thành cao nhất so với các loại cảm biến đo mức khác. Nếu chúng ta có một dự toán đủ cho việc chọn một cảm biến sử dụng dài lâu với độ chính xác cao thì cảm biến Radar là một lựa chọn phù hợp nhất.

Cảm Biến Áp Suất Đo Mức Nước

Đo mức bằng áp suất là giải pháp được dùng khi mà tất cả các phương án khác không thể sử dụng được bởi các điều kiện lắp đặt,sử dụng không phù hợp. Trong các tank chứa có cánh khuấy thì việc dùng cảm biến radar , điện dung , siêu âm là không đáp ứng được điều kiện lắp đặt .

Nguyên lý của cảm biến áp suất đo mức nước dựa vào sự thay đổi áp suất tác động lên màng cảm biến. Nước có tỉ trọng 1 tương ứng 1 mét nước bằng 100mbar. Đối với các chất lỏng khác có tỉ trọng lớn hơn 1 thì cần phải hiệu chỉnh lại trong cảm biến bằng màn hình cài đặt.

Sự linh động tuỳ chỉnh thang đo chính là điểm mạnh của cảm biến áp suất đo mức nước. Độ chính xác cao .125% cho loại chuyên dụng Georgin – FKE với độ phân giải hiển thị 5 Digital .

Cảm biến đo mức FKE phù hợp cho các môi trường khắc nghiệt :

• Nhiệt độ cao
• Áp suất cao
• Bồn chứa có cánh khuấy
• Cần độ chính xác cao
• Thời gian đáp ứng nhanh
• Khả năng tuỳ chỉnh cao

Vật liệu màng cảm biến có nhiều lựa chọn từ 316L , PTFE , Hasteloy C … cho từng ứng dụng khác nhau từ nước tinh khiết cho tới các loại hoá chất ăn mòn khác. Việc chọn đúng loại vật liệu giúp cảm biến hoạt động chính xác & tăng tuổi thọ cảm biến.

Cảm biến đo mức nước dạng điện cực

Cảm biến đo mức nước dạng điện cực hoạt động dựa trên nguyên tắc so sánh điểm với điểm. Tức là, để đo hai mức báo đầy báo cạn cần phải có 3 cọc dò mức nước vì thế còn được gọi là cảm biến mực nước 3 que. Mức min và mức max sẽ sánh với que dài nhất để báo mức nước khi đầy hoặc cạn, để làm được điều này cần phải dùng thêm modul cảm biến mực nước CDSU-522 để cho ra tín hiệu Relay điều khiển bơm. Tại Relay 1 tương ứng với bơm chạy, còn Relay 2 tương ứng với bơm dừng.

Chọn Cảm Biến Đo Mức Nước Cần Thông Tin Gì ?

Chúng ta đều thấy rằng có rất nhiều cảm biến đo mức nước khác nhau cùng đáp ứng được yêu cầu đo mức nước 0-2m. Vậy yếu tố nào giúp chúng ta chọn cảm biến phù hợp. Cùng tìm hiểu nhé .

Môi Chất Cần Đo

Đây là điều rất quan trọng trong việc chọn đúng loại cảm biến, nó không chỉ ảnh hưởng rất lớn tới tuổi thọ của cảm biến mà còn ảnh hưởng tới kết quả đo chính xác hay không. Đối với các môi trường có tính chất độc hai hoặc ăn mòn tốt nhất chúng ta nên chọn cảm biến đo mức dạng không tiếp xúc để đảm bảo cảm biến hoạt động bền bỉ theo thời gian.

Độ Chính Xác của cảm biến đo mức

Chúng ta thường hay bỏ quên sai số của cảm biến mực nước bởi giá thành. Tuy nhiên, giá thành của cảm biến mức nước lại bị ảnh hưởng nhiều bởi sai số của cảm biến. Sai số càng thấp thì cảm biến đo mức nước sẽ càng cao và ngược lại.

Chức năng hiển thị có cần thiết ?

Một cảm biến đo mực nước công nghiệp có thế có hoặc không có chức năng hiển thị mức nước ngay trên thiết bị. Ngoài chức năng hiển thị thì màn hình cũng chính là một nơi để hiệu chỉnh cảm biến đo chính xác theo điều kiện thực tế. Một cảm biến mực nước có hiển thị dùng thì lúc nào cũng thích hơn so với cảm biến không hiển thị kèm theo đó là chi phí tăng cao hơn so với loại cảm biến đo không hiển thi.

Khoảng cách đo mực nước

Khi đo mực nước chúng ta cần phải biết chính xác khoảng cách cần đo dù cho dùng cảm biến mực nước không tiếp xúc như siêu âm hay Radar đi nữa cũng cần xác định khoảng cách đo chính xác. Chọn đúng khoảng cách đo hay độ sâu cần đo giúp chúng ta tiết kiệm chi phí và đo mực nước chính xác hơn.

Như vậy, để chọn cảm biến mực nước chúng ta cần phải xác định được môi chất cần đo, độ chính xác , chức năng hiển thị, khoảng cách đo để chọn được loại cảm biến đo mức phù hợp. Ngoài ra, chúng ta cần phải xem vị trí lắp đặt cảm biến có phù hợp hay không bởi một số môi trường như có cánh khấy không thể dùng được cảm biến siêu âm.

Kỹ Sư Cơ Điện Tử

Nguyễn Minh Hoà

Mobi : 097879.5566

Mail : [email protected]