[2022] Cảm biến mực nước là gì? Có bao nhiêu loại? (NÊN XEM)

0
153

Nếu anh em đang cân nhắc đến việc mua một thiết bị để đo lường nước, nước thải,… thì đừng vội lướt qua bài viết này. Bởi cảm biến mực nước có thể là thiết bị mà anh em đang cần tìm. Cùng tìm hiểu nhé anh em:

Cảm biến mực nước là gì?

Cảm biến mực nước hay còn gọi là cảm biến đo lường mực nước. Là thiết bị dùng để đo lường các loại chất lỏng như nước, nước thải và các chất lỏng công nghiệp. Thiết bị cảm biến này có thể hoạt động khá tốt trong nhiều môi trường khác nhau nhờ tích hợp các tính năng và đạt các thông số kỹ thuật đặc trưng.

khai niem cam bien muc nuoc

Cảm biến có thể giúp anh em thực hiện công việc đo lường chính xác và tiết kiệm thời gian hơn. Do có nguồn gốc xuất xứ từ các thị trường Châu Âu và Mỹ, nên anh em có thể hoàn toàn yên tâm về chất lượng sản phẩm – đây là yếu tố được đặt lên hàng đầu.

Cảm biến đo mực nước sử dụng ở đâu?

Cảm biến đo mực nước sẽ được dùng để:

  • Đo lường các loại chất lỏng như nước, nước thải, nước giải khát,…
  • Với các loại cảm biến chuyên dùng thường để đo mực nước sinh hoạt.
  • Với các dòng cảm biến cao cấp hơn có thể dùng để đo lường các chất hóa học, thậm chí còn có thể đo lường các loại axit, chất độc hại trong các ngành công nghiệp chế tạo vật liệu.

cam bien do muc nuoc su dung o dau

Mặt khác, một số loại cảm biến mực nước có khả năng:

  • Đo lường từ xa có thể đo lường trong các silo, bể chứa cỡ lớn.
  • Các loại bồn chứa có chiều cao hàng chục mét mà anh em khó có thể đo lường bằng tay.

Và còn nhiều ứng dụng đa dạng khác mà mỗi loại cảm biến sẽ đáp ứng tốt tùy vào nhu cầu sử dụng của anh em.

Nguyên lý cảm biến mức nước

Để có thể chủ động khi sử dụng một thiết bị nào đó, điều nhất thiết là anh em phải nắm được nguyên lý làm việc của chúng và dĩ nhiên các dòng cảm biến cũng không ngoại lệ. Với cảm biến mực nước thì anh em phải hiểu được nguyên lý hoạt động của từng loại, đặc điểm của từng loại dùng cho khu vực nào, loại bồn chứa nào, bể chứa nào,… Cụ thể:

nguyen ly cam bien muc nuoc

  • Trong thực tế, có nhiều loại bồn chứa, bể chứa hay silo được làm từ các chất liệu, hình dáng, kích thước và cấu tạo khác nhau. Ví dụ: bồn xây xi măng bê tông, bể chứa bằng nhựa đúc cao cấp hoặc bằng kim loại như thép, inox, bể chứa đào tự nhiên,…
  • Tùy vào từng loại cảm biến đo mực nước mà ở mỗi môi trường sẽ có các đặc điểm tương ứng với chúng. Điều này giúp cảm biến hoạt động được đúng hiệu suất, đạt hiệu quả cao.

Đó là nguyên nhân tại sao anh em cần phải hiểu được nguyên lý làm việc của cảm biến mực nước để chọn được loại tương thích.

→ Cảm biến đo mức tiếp xúc

Về nguyên lý cơ bản, các loại cảm biến đo mức tiếp xúc phải tiếp xúc với đối tượng cần đo. Đại diện cho loại này có thể kể đến 2 loại chính: cảm biến đo mức nước dạng que và cảm biến đo mức điện dung.

cam bien do muc tiep xuc

  • Cảm biến mức nước điện dung: hoạt động dựa vào sự thay đổi điện dung khi mực nước trong bồn kim loại thay đổi. Tín hiệu được chuyển đổi rồi truyền về bộ hiển thị báo mức nước. Sau đó điều khiển bơm sẽ đóng ngắt theo mực nước trong bồn chứa.
  • Cảm biến đo mức nước dạng que: có cấu tạo gồm một que đo mức thấp (mức cạn), một que đo mức cao (mức đầy) và một que dùng để so sánh. Khi mức nước trong bồn ở mức cao thì que đo mức cao sẽ so sánh với que chuẩn, kết quả được truyền về bộ hiển thị hoặc điều khiển ngắt bơm. Còn khi mức nước ở mức thấp, que sẽ so sánh với que chuẩn rồi gửi tín hiệu về bộ điều khiển đóng bơm chạy.

Cảm biến đo mức tiếp xúc cần lưu ý gì?

  • Khi sử dụng cảm biến đo mức tiếp xúc thì nước hay dung dịch cần đo phải dẫn điện, đảm bảo sạch. Bởi loại cảm biến này còn được ứng dụng trong: đo nước sạch cấp cho căn hộ chung cư, đo nước cấp sản xuất, đo bồn nước chữa cháy,…
  • Một số các môi trường được xem là lợi thế của dòng cảm biến đo mức tiếp xúc này: trong các bồn kín, có áp suất hoặc có nhiệt độ.
  • Một điểm trừ nhỏ cho loại cảm biến này là về độ chính xác thì chúng không được đánh giá cao.

→ Cảm biến đo mức không tiếp xúc

Nguyên lý cảm biến mực nước không tiếp xúc thì ngược lại với cảm biến đo mức tiếp xúc ở trên. Cảm biến dạng này không cần tiếp xúc trực tiếp với môi trường – đối tượng cần đo và gồm có hai loại chính: cảm biến siêu âm đo mức và cảm biến đo mức radar.

cam bien do muc nuoc khong tiep xuc

  • Cảm biến siêu âm: sử dụng sóng âm thanh với cơ chế thu phát, tính khoảng cách bằng cách tính khoảng thời gian sóng âm truyền đi và dội lại về phía đầu cảm biến. Đây là phương pháp đo công nghệ cao hiện đại, với chi phí đầu tư đắt hơn so với loại cảm biến đo mức tiếp xúc. Nhưng lại cho độ chính xác khá cao và chắc chắn.
  • Cảm biến đo mức radar: sử dụng công nghệ thu phát vi sóng đến đối tượng cần đo, cũng gần giống với cảm biến siêu âm. Nhưng tốc độ phản hồi lại nhanh hơn gấp nhiều lần, mặt khác cảm biến còn cho ra kết quả đo cực kỳ chính xác. Chính vì như vậy nên giá thành của cảm biến đo mức radar là đắt nhất.

Cảm biến đo mức không tiếp xúc cần lưu ý gì?

  • Điểm chung của cả 2 loại cảm biến này đều sử dụng sóng điện từ để thực hiện phép đo.
  • Nhược điểm của cảm biến đo mức không tiếp xúc là chỉ thích hợp đo với các kênh, bồn, silo chứa hở và không có nhiệt độ hay áp suất cao.

Có bao nhiêu loại cảm biến mực nước?

Trên thị trường hiện nay có khá nhiều loại cảm biến mực nước, mỗi loại cảm biến sẽ có cách đo lường khác nhau, phù hợp trong một môi trường đo lường cụ thể tương ứng. Để hiểu rõ hơn anh em có thể tham khảo một vài loại dưới đây.

#1 Cảm biến mực nước dạng siêu âm

Cảm biến mực nước dạng siêu âm là dòng cảm biến hiện đại nhất và có giá thành cao nhất, nhưng anh em hãy yên tâm vì lợi ích mà loại cảm biến này mang lại thì rất tương xứng với giá tiền.

cam bien muc nuoc dang sieu am

Nguyên lý làm việc

  • Cảm biến mực nước dạng siêu âm sẽ hoạt động dựa trên nguyên lý thu phát sóng điện từ.
  • Trong quá trình hoạt động của cảm biến, sóng điện từ được truyền trong môi trường chất lỏng ở bể chứa hoặc thùng chứa.
  • Sóng lan truyền sẽ chạm vào bề mặt chất lỏng cần đo và phản xạ lại cảm biến. Lúc này cảm biến nhận sóng phản xạ lại và bắt đầu tính toán.
  • Dựa vào tốc độ cũng như thời gian phản hồi của sóng điện từ mà cảm biến sẽ tính được mức chất lỏng hay nhiên liệu còn lại trong bể chứa nhanh chóng.

Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm

Xuất xứ Hawk (USA) –  được sản xuất tại Australia
Nguyên lý đo mức dạng siêu âm – sóng điện từ
Dãy đo có thể tùy chọn trong các dãy đo như 0-1m, 0-2m, 0-3m, 0-4m,…
Ngõ ra (Output) tín hiệu analog 4-20mA có thể truyền đi xa
Nguồn cấp 7°28VDC
Sai số 0.1% trên toàn dãy đo của cảm biến
Độ phân giải cảm biến 1mm
Kiểu lắp đặt kiểu ren 2″ BSP hoặc 2″”NPT
Góc phát sóng 7° với tần số phát là 50khz

uu nhuoc diem cam bien do muc nuoc sieu am

Ưu điểm

  • Có thể hoạt động tốt trong nhiều môi trường khác nhau.
  • Tuổi thọ trung bình khá cao.
  • Có sai số khá thấp và đảm bảo đo lường chính xác, phản hồi khá nhanh.
  • Được tích hợp sẵn màn hình hiển thị trên cảm biến.

Nhược điểm

  • Mức giá hơi cao so với các dòng cảm biến khác
  • Không phù hợp với các quy mô đo lường nhỏ lẻ.
  • Cần phải tuân thủ một số cách thức lắp đặt để đảm bảo cảm biến hoạt động tốt.

Cách thức lắp đặt cảm biến

  • Trong quá trình lắp đặt cảm biến mực nước dạng siêu âm, anh em cần tuân thủ một số yêu cầu lắp đặt cơ bản như sau:
  • Đầu tiên lắp cảm biến vuông góc với mặt chất lỏng trong thùng chứa, điều này sẽ đảm bảo cảm biến phát sóng chính xác.
  • Nếu thùng chứa có dòng cánh khuấy thì phải lắp cảm biến ra xa khu vực cánh khuấy.
  • Tránh lắp cảm biến ngay dòng chảy vào/nạp vào của chất lỏng.
  • Phần phát sóng của cảm biến phải được lắp nằm trong lòng thùng chứa.

#2 Cảm biến dạng điện dung

Dòng cảm biến tiếp theo là dòng cảm biến đo lường mực nước liên tục thông qua dây cảm biến được lắp từ đỉnh đến đáy của thùng chứa, bể chứa. Cảm biến chuyên dùng để đo lường chất lỏng và chất rắn dạng bột, dạng hạt.

cam bien muc nuoc dang dien dung

Tuy nhiên vì là đo lường bằng cách tiếp xúc chứ không đo lường từ xa như dòng cảm biến mực nước siêu âm nên giá thành rẻ hơn. Đặc biệt, nếu anh em dùng loại điện dung này để đo trong môi trường chất ăn mòn thì phải đặt loại có lớp vỏ bảo vệ.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến

  • Dòng cảm biến đo mức nhiên liệu dạng điện dung sẽ dùng cách thức đo mức như sau: để đo mức nhiên liệu như xăng và mức dầu (diesel).
  • Cấu tạo của cảm biến điện dung gồm một que điện cực được gắn trong ống và phần ống sẽ được nhúng vào trong lòng thùng chứa để đo mức.
  • Cảm biến bao gồm que điện cực electrode và vỏ điện từ được gắn vào cáp.
  • Phần điện tử chuyển đổi công suất thành tín hiệu dòng hoặc điện áp.
  • Cảm biến phải được lắp từ đỉnh cho đến đáy của bể chứa thì mới có thể đo mực nước một cách chính xác.

Thông số kỹ thuật cảm biến điện dung

Xuất xứ EU – Cộng Hoà Séc
Dãy đo ≤1000mm có thể dùng tốt trong các bể chứa chiều cao
Ngõ ra (Output) tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V có thể truyền đi xa
Sai số 0.1% trên toàn dãy đo của cảm biến
Kiểu kết nối G1″ và Flange 5 lỗ
Nguồn cấp 9÷30VDC
Vật liệu SS316L
Nhiệt độ làm việc -40÷85°C
Chống nước tiêu chuẩn IP68 khả năng chống bụi và chống nước khá tốt

uu nhuoc diem cam bien muc nuoc dang dien dung

Ưu điểm

  • Giá thành hợp lý, phải chăng.
  • Thích hợp với các silo và bể chứa có chiều cao.
  • Sai số thấp, đảm bảo đo lường chính xác trong quá trình hoạt động.
  • Đạt tiêu chuẩn chống nước và chống bụi.

Nhược điểm

  • Phải chọn cảm biến có chiều dài lớn hơn hoặc bằng với chiều cao thùng chứa.
  • Có kết cấu dây rườm rà, gây khó khăn trong lắp đặt.
  • Không tích hợp màn hình hiển thị giá trị đo được, phải tự trang bị thêm.

#3 Cảm biến mực nước dạng thủy tĩnh

Dòng cảm biến chuyên dùng để đo mực nước trong các bể chứa, bồn chứa có quy mô vừa và nhỏ. Với dòng này anh em có thể tiết kiệm chi phí hơn trong quá trình lựa chọn, vì dòng này chỉ có thể đo lường chất lỏng bình thường như nước và nước sinh hoạt.

cam bien muc nuoc dang thuy tinh

Anh em cũng có thể dùng để đo lường trong các silo hay bể chứa có kích thước nhỏ hoặc trong các thùng chứa nhỏ đựng nước sinh hoạt hằng ngày.

Nguyên lý hoạt động

  • Thiết bị hoạt động dựa trên sự thay đổi của áp suất thông qua sự thay đổi của mực nước.
  • Theo quy tắc: cứ xuống sâu 10m nước thì áp suất sẽ tăng lên 1 bar, đây cũng chính là chuẩn đo lường của cảm biến mực nước dạng thủy tĩnh. Khá đơn giản đúng không nào.

Thông số kỹ thuật cám biến thủy tĩnh

Xuất xứ 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
Sai số 0.1% trên toàn dãy đo của cảm biến
Nguồn cấp 9÷36VDC
Nhiệt độ làm việc -10÷70°C
Vật liệu màng cảm biến Ceramic Al2O3
Vật liệu vỏ cảm biến SS316
Dây cáp làm bằng PTFE chống nước tốt
Tiêu chuẩn bảo vệ IP68 có khả năng chống bụi và chống nước

uu nhuoc diem cam bien muc nuoc dang thuy tinh

 Ưu điểm

  • Đo lường mực nước hay chất lỏng một cách chính xác với sai số khá thấp, chỉ 0.1%.
  • Ngõ ra dạng analog 4-20ma có thể dễ dàng truyền đi với khoảng cách khá xa.
  • Cảm biến thủy tĩnh có tích hợp lớp màn bảo vệ giúp đo lường trong các loại chất lỏng có khả năng ăn mòn.

Nhược điểm

  • Sử dụng dòng cảm biến này anh em cần phải thả dây cảm biến từ đỉnh đến đáy của thùng chứa.
  • Kết cấu khá rườm rà, thùng chứa cao bao nhiêu thì phải đặt dây cảm biến có chiều dài bấy nhiêu.
  • Không tích hợp màn hình hiển thị giá trị đo được, phải tự trang bị thêm.

#4 Bộ hiển thị mực nước

Bộ hiển thị mực nước là một thiết bị chuyên dùng để hiển thị giá trị đo đạc của các loại cảm biến đo mức nước hay chất lỏng hiện nay. Cụ thể thì anh em có thể tham khảo một số thông tin bên dưới đây:

bo hien thi muc nuoc

Thông số kỹ thuật

Xuất xứ Cộng Hòa Séc
Ngõ vào (Input) các tín hiệu pt100, 4-20mA, 0-20mA, 0-10v, 0-5v, 2-10v,… tùy theo nhu cầu mà các bạn có thể cài đặt
Ngõ ra (Output) các tín hiệu Analog 4-20mA, 0-20mA, 0-10v, 0-5v, 2-10v,… Ngoài ra có thể tùy chọn dạng REPLAY ON/OFF để điều khiển đóng/ngắt thiết bị nạp liệu
Sai số 0,1% trong quá trình hiển thị
Hệ số cách ly, chống nhiễu 4000VAC
Nguồn cấp 80÷250VAC, ngoài ra có thể tùy chỉnh cấu hình là 10÷30VDC
Thời gian bảo hành 18 tháng, 1 đổi 1 nếu có lỗi từ nhà sản xuất

 Ứng dụng thực tế của màn hình hiển thị mực nước

  • Hiển thị bằng con số cụ thể khi đo lường mực nước có trong bể chứa.
  • Tự động đóng/ngắt motor bơm nếu nạp chất lỏng gần đầy.

lap dat bo hien thi dang muc nuoc

Lắp đặt bộ hiển thị mực nước

  • Trong quá trình hoạt động, cảm biến sẽ đo lường liên tục và trả tín hiệu về cho bộ hiển thị mực nước. Tại đây, màn hình sẽ hiển thị con số cụ thể mà cảm biến đo được (lưu ý: với bộ hiển thị thì có thể lắp bất cứ ở đâu cho tiện quan sát).
  • Sau đó từ màn hình hiển thị anh em có thể xuất ra tín hiệu analog 4-20ma để đưa về PLC điều khiển. Hoặc nếu không có PLC, anh em có thể đấu dây trực tiếp dạng relay để đóng/mở motor bơm.
  • Việc này giúp tránh được tình trạng nước hay chất lỏng tràn ra ngoài trong quá trình nạp. Hoặc có thể dùng để kích hoạt máy bơm nếu mực nước xuống quá thấp.

Lưu ý gì khi dùng bộ hiển thị?

  • Màn hình hiển thị mực nước chỉ dùng đối với các loại cảm biến đo mức nước một cách liên tục và không dùng cho các loại cảm biến báo đầy báo cạn.
  • Cảm biến mực nước báo đầy báo cạn có nguyên lý hoạt động và kích thước khá đơn giản. Vì chúng chỉ có chức năng báo đầy và báo cạn nên giá thành rẻ và cách thức hoạt động cũng được tối ưu nhất cho quá trình sử dụng.

#5 Cảm biến dạng xoay

Đây là dòng cảm biến báo đầy báo cạn chuyên dùng trong các ứng dụng đo mực nước hay mực chất rắn ở dạng bột mịn hay dạng hạt. Kết cấu nhỏ gọn và tiên lợi, dễ sử dùng.

cam bien muc nuoc dang xoay

Nguyên lý hoạt động

  • Trong quá trình hoạt động thì cảm biến sẽ xoay với vận tốc không đổi.
  • Khi mực chất lỏng hay chất rắn chạm vào cánh xoay thì cảm biến sẽ ngừng xoay rồi đưa về tín hiệu để báo mức nhanh chóng.
  • Thông thường cần lắp đặt 2 đến 3 cảm biến trong một thùng chứa để báo đầy và báo cạn trong quá trình nạp xả chất lỏng. Nhưng anh em có thể lắp thêm cảm biến thứ 3 nếu anh em muốn báo mức trung bình.

Các thông số kỹ thuật

Xuất xứ Mollet – Đức một trong những hãng có uy tín hàng đầu thế giới
Vật liệu inox 316L
Chiều dài cảm biến 100mm, 200mm , 300mm, 400mm, 500mm, 600mm, 600mm, 800mm, 1000mm…Tùy nhu cầu sử dụng
Nguồn cấp 24VDC hay 220VAC
Ngõ ra (Output) tín hiệu Relay ON/OFF
Nhiệt độ làm việc 85°C, nếu dùng trong ứng dụng chịu nhiệt độ cao thì có thể tùy chọn lên 500°C hoặc 1000°C
Tiêu chuẩn bảo vệ IP66 chống bụi và chống nước khá tốt

uu nhuoc diem cam bien muc nuoc dang xoay

Ưu điểm

  • Kết cấu nhỏ gọn, dễ lắp đặt và sử dụng.
  • Vừa đo lường chất lỏng vừa đo được chất rắn
  • Dùng trong các ứng dụng có nhiệt độ và áp suất cao.
  • Đạt tiêu chuẩn chống bụi và chống nước.

Cách thức lắp đặt của cảm biến dạng xoay

Như ở trên mình đã chia sẻ thì anh em cần trang bị 2-3 cảm biến trong một thùng chứa hay bể chứa, cụ thể như sau:

  • Một cảm biến lắp ở thành trên của thùng chứa, có nhiệm vụ báo đầy khi chất lỏng hay chất rắn gần tràn.
  • Một cảm biến lắp ở thành dưới đáy thùng chứa để báo cạn và yêu cầu nạp liệu.
  • Và có thể lắp cảm biến thứ 3 ở thành giữa thùng chứa nhằm báo trung bình.

#6 Cảm biến đo mức dạng rung

Dòng cảm biến này tương tự như cảm biến dạng xoay:

  • Là dòng báo đầy báo bạn.
  • Có nguyên lý hoạt động tương đương và cách thức lắp đặt gần giống với nhau.

cam bien muc nuoc dang rung

Nguyên lý làm việc

  • Trong quá trình hoạt động cảm biến sẽ rung theo tần số cố định (tần số rung sẽ do nhà sản xuất quy định).
  • Khi nạp chất lỏng hay chất rắn vào thùng chứa sẽ chạm vào cảm biến làm thay đổi tần số rung.
  • Từ đó sẽ báo đầy và báo cạn cho anh em biết, cũng khá giống với cảm biến dạng xoay.

Thông số kỹ thuật

Trên thị trường hiện nay đang dùng hai dòng cảm biến dạng rung phổ biến, đó là FV63 và DF21.

Model FV63
Xuất xứ Mollet – Đức
Vật liệu vỏ được làm bằng Inox 316L
Chiều dài que đo 300÷1000mm, tùy theo yêu cầu mà chọn chiều dài
Nguồn cấp 20÷250VAC/VDC
Nhiệt độ làm việc -20÷80°C, và tối đa là 150°C
Kết nối R1, vật liệu inox 304
Ngõ ra (Output) tín hiệu Relay ON/OFF

 

Model DF21
Xuất xứ Mollet – Đức
Vật liệu inox 316L
Chiều dài 100mm. Có thể tùy chọn 200mm , 300mm, 400mm, 500mm, 600mm, 600mm, 800mm, 1000mm…
Nguồn cấp 24Vdc hoặc 220Vac
Ngõ ra (Output) Relay ON/OFF
Nhiệt độ làm việc 85°C, có thể tùy chọn lên 500°C hoặc 1000°C
Phần housing bảo vệ IP66

⏭️ Mời anh em xem thêm:

Trên đây là những tổng hợp về cảm biến mực nước, hy vọng sẽ hữu ích và giúp anh em hiểu rõ hơn về cấu tạo, ưu – nhược điểm cũng như cách lắp đặt từng dòng cảm biến. Chúc anh em sớm tìm được sản phẩm phù hợp để đáp ứng đúng nhu cầu sử dụng, tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí.

Mecsu Learn

Đam mê cơ khí trong máu rồi, biết gì chia sẻ đó, anh em cùng nhau chia sẻ nhé
Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments