Cảm biến báo mức siêu âm

Cảm biến báo mức siêu âm là gì ? Phạm vi ứng dụng của cảm biến báo mức siêu âm ? Nguyên lý hoạt động của thiết bị này như thế nào ? Các thông số kỹ thuật là gì ? Các ưu điểm của cảm biến là gì ? Một số lưu ý khi lắp đặt cảm biến siêu ? Và đó cũng là những vấn đề mà mình muốn đề cập đến trong bài viết này. Hy vọng với những vấn đề trên các bạn có thể biết thêm về loại cảm biến đo mức này trước khi chọn mua.

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cảm biến đo mức khác nhau như: cảm biến đo mức điện dung, cảm biến chênh áp, cảm biến thủy tĩnh,…Đặc biệt là 2 dòng cảm biến dùng nguyên lý sóng điện tử đó là cảm biến báo mức dạng siêu âm và cảm biến báo mức dạng radar. Tuy có cùng chức năng nhưng khác nhau về dãy đo cũng như mức sai số hoàn toàn khác. Nhìn chung thì 2 loại cảm biến vừa nói trên đều có chung chức năng là đo mức liên tục từ 0-100%. Nếu các bạn muốn biết kĩ hơn về đặc tính từng loại mình xin cung cấp link Tại đây.

Trong bài viết này mình chỉ đi sâu vào nguyên lý, đặc điểm, thông số của cảm biến báo mức dạng siêu âm. Đây là một số kiến thức cá nhân về loại cảm biến này dành cho những bạn nào đang cần tìm hiểu cũng như đang muốn trang bị một thiết bị có khả năng đo lường chính xác và hiệu quả. Từ đó cho các bạn có cái nhìn khách quan về loại sản phẩm được tin dùng khá phổ biến này.

                         Cảm biến báo mức dạng siêu âm

Cảm biến báo mức siêu âm là gì ?

Cảm biến báo mức siêu âm hay còn gọi là cảm biến đo mức dạng sóng siêu âm là một thiết bị công nghiệp chuyên dùng để đo mức các dạng chất lỏng, nước,axit,… trong các nhà máy, xí nghiệp đòi hỏi có độ chính xác cao và thời gian sử dụng lâu dài. Vì đây là dòng cảm biến cao cấp nên giá thành sẽ khá cao, nhưng bên cạnh đó đó chúng ta sử hữu một thiết bị khá hiện đại là hữu ích vì nó có thể hoạt động tốt trong các môi trường đo mức khác nhau. Để hiểu thêm các bạn hãy xem tiếp các phần bên dưới nhé.

Ứng dụng thực tế của cảm biến báo mức dạng siêu âm:

Các ứng dụng phổ biến của loại cảm biến này trên thị trường hiện nay phải kể đến như:

• Dùng để đo mức các bể chứa nước ngầm và bể chứa nước trên cao.
• Dùng trong các bể chứa nước trong các trạm cung cấp nước như nhà máy nước.
• Dùng để đo mức trong bồn chứa dầu và xăng.
• Dùng để đo mức trong các bể chứa hóa chất như axit, bazơ, nước muối….

Ngoài ra còn khá nhiều ứng dụng khác nữa, các bạn có thể liên hệ mình trước để được tư vấn xem loại thiết bị này có thể phục vụ được cho môi trường các bạn cần đo hay không trước khi chọn mua.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến báo mức dạng siêu âm:

Cảm biến siêu âm sẽ hoạt động theo phương pháp thu và phát sóng điện từ. Trong quá trình làm việc cảm biến sẽ phát ra sóng liên tục với từng số mặc định khác nhau ở mỗi hãng (đối với hãng Hawk là tần số phát là 50Khz). Sau đó sóng sẽ lan truyền và gặp bề mặt chất lỏng, cụ thể ở đây là nước hay axit chẳng hạn. Tiếp đến sẽ có một sóng phản xạ đi ngược lại cảm biến. Cảm biến thu nhận sóng phản xạ, bộ phận transmitter của cảm biến có thể tính được quãng sóng đã đi được thông qua thời gian phát và thu sóng và vận tốc truyền của sóng điện từ là 3.10ˆ8m/s . Cuối cùng cảm biến quy đổi khoảng cách sang tín hiệu điện dạng 4-20mA và 0-10v. Tuyến tính với khoảng cách đã đo được.

                                  Nguyên lý hoạt động của cảm biến báo mức dạng siêu âm

Các thông số kỹ thuật của cảm biến siêu âm:

Các bạn có thể tham khảo một số thông số cơ bản của cảm biến siêu âm như sau:

• Model: MWB1A
• Xuất xứ : Hawk – USA (được sản xuất tại Australia)
• Dãy đo: có thể tùy chọn 0-1m, 0-2m, 0-3m, 0-4m, 0-5m, 0-6m, 0-7m, 0-8m, 0-9m, 0-10m, 0-12m…40m
• Đo được các chất lỏng như: nước, nước thải, dầu, nhớt,…
• Vị trí lắp: trên đỉnh của tank, silo, hoặc điểm cao nhất của nơi cần đo.
• Ngõ ra (Output): Có thể tùy chọn ngõ ra 4-20mA / 20-4mA / 4-20mA Hart.
• Sai số: chỉ 0.25%
• Độ phân giải: 1mm
• Tần số phát: 50Khz
• Nhiệt độ làm việc: -40÷60°C
• Áp suất làm việc: -0.5÷3bar
• Có màn hình hiển thị ngay trên cảm biến với hai dòng led, giúp dễ dàng cài đặt và hiệu chuẩn dãy đo.
• Tiêu chuẩn bảo vệ: chống nước và chống bụi IP67.
• Nguồn cấp: 7÷28 VDC
• Độ phân giải của tín hiệu analog: 14 bit

Các ưu điểm của cảm biến dạng siêu âm:

• Có nhiều dãy đo để chúng ta lựa chọn.
• Có thể hoạt động tốt trong nhiều loại chất lỏng khác nhau.
• Dễ dàng lắp đặt và bảo trì
• Cảm biến đo độ chính xác cao, sai số khá thấp
• Tín hiệu ngõ ra (Output) dạng analog 4-20mA và 0-10v dễ dàng kết nối đến thiết bị điều khiển như PLC hay biến tần.
• Có tích hợp phím nhấn và màn hình để hiệu chuẩn dãy đo theo yêu cầu.

                       Màn hình hiển thị của cảm biến

Các nhược điểm của cảm biến siêu âm:

Bên cạnh những ưu điểm thì thiết nay cũng có một số nhược điểm sau:

• Giá thành sẽ hơi cao vì đây là thiết bị cao cấp, ứng dụng trong nhiều loại chất lỏng khác nhau
• Cần phải tuân thủ các cách thức lắp đặt để tránh lắp sai dẫn đến sai số và hoạt động không hiệu quả.
• Khôn hoạt động tốt đối với các chất lỏng thường xuyên chuyển động.

Các lưu ý khi lắp đặt cảm biến báo mức dạng siêu âm:

Do cảm biến siêu âm hoạt động theo nguyên lý phản xạ sóng điện từ. Vì vậy, khi lắp đặt chúng ta cần chú ý đến các vấn đề sau.

• Vị trí lắp cảm biến phải ở trên đỉnh của các tank hay Silo cần đo. Thông thường vị trí lắp tối thiểu là 1/3 đường kính của silo.
• Khi lắp nên tránh đường chảy của chất lỏng vào silo.
• Nếu bồn chứa có cánh khuấy thì khi lắp phải tránh đường đi của sóng, nếu sóng phát ra chạm vào cánh khuấy sẽ đo không chính xác.
• Phần phát sóng của cảm biến phải nằm dưới nắp của bồn chứa hay Silo.
• Nên lắp đặt cảm biến vuông góc với bề mặt chất lỏng để thu và phát sóng chính xác nhất.

Để cụ thể và dễ hiểu hơn mình sẽ đưa ra một số hình ảnh mô phỏng để các bạn có thể tránh khi lắp đặt.

                                                           Các cách lắp đặt sai

Và đây là các kiểu lắp đúng giúp cho cảm biến hoạt động tốt và không gây sai số nhiều.

                                               Cách lắp đặt cảm biến đúng

Ứng dụng thực tế của cảm biến báo mức siêu âm:

Sau đây mình sẽ đưa ra một ví dụ và nó cũng chính là ứng dụng thường thấy trong các nhà máy hiện nay, cụ thể là:

Thông thường trong các nhà máy hay xí nghiệp nếu có một bể chứa nước cở lớn, người ta thường dùng cảm biến siêu âm để đo mức và sau đó truyền tín hiệu từ cảm biến đến PLC hay biến tần thông qua cách đấu dây trực tiếp. Cuối cùng từ PLC sẽ truyền tín hiệu đến công tắc motor bơm để đóng/ngắt khi nước trong bể quá cao hoặc quá thấp. Để dễ hình dung các bạn có thể xem hình minh họa dưới đây.

                                                    Cách truyền tín hiệu giữa các thiết bị

Trong quá trình hoạt động cảm biến sẽ truyền tín hiệu analog 4-20mA về PLC để xử lý, sau đó truyền tín hiệu ON/OFF để chúng ta có thể tự động đóng ngắt motor bơm một cách dễ dàng nhằm tránh gây tràn chất lỏng trong quá trình nạp liệu. Rất tiện lợi và hiệu quả đúng không nào.

Bộ hiển thị mực nước:

Khi nào cần dùng đến bộ hiển thị mực nước ? Trong quá trình sử dụng cảm biến siêu âm, nếu các bạn muốn quan sát giá trị đo được từ xa. Ví dụ như chúng ta có khá nhiều cảm biến nằm rãi rác trong nhiều hệ thống hay bể chứa trong nhà máy, kho chứa thì sẽ rất khó khăn trong việc giám sát. Vì màn hình tích hợp trên cảm biến siêu âm chỉ có thể được quan sát ở gần. Chính vì thế lúc này ta cần các bộ hiển thị được kết nối với các cảm biến và được tập hợp lại một khu vực để tiện cho việc quan sát.

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng hiển thị mực nước với model OBM402UNI được bên mình nhập khẩu chính hãng từ Cộng Hòa Séc, đây là một trong những thị trường sản xuất thiết bị công nghiệp hàng đầu hiện nay. Các bạn có thể tham khảo sơ lược về loại thiết bị này phía bên dưới.

                          Bộ hiển thị mực nước dạng thể tích

Các thông số của bộ hiển thị mực nước:

Các bạn có thể tham khảo một số thông số kỹ thuật của bộ hiển thị mực nước như sau:

• Model: thiết bị có mã sản phẩm là OBM402UNI
• Xuất xứ: được sản xuất từ 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
• Nguồn cấp: 80÷250VAC, ngoài ra có thể tùy chỉnh cấu hình là 10÷30VDC.
• Sai số: 0,1% trong quá trình hiển thị
• Kích thước bộ hiển thị: 48 x 96 x 120 (mm).
• Màn hình hiển thị dưới dạng số và phần trăm. Giúp cho việc quan sát mực nước trở nên dễ dàng hơn.
• Hệ số cách ly, chống nhiễu: 4000VAC.
• Thời gian bảo hành: 18 tháng, 1 đổi 1 nếu có lỗi phát sinh từ nhà sản xuất.

Cách đấu dây của bộ hiển thị mực nước:

Mình sẽ hướng dẫn cách đấu dây bộ hiển thị mực nước, các bạn có thể tham khảo sơ đồ mình cung cấp bên dưới kèm theo chi tiết cách đấu dây.

                                                                       Sơ đồ đấu dây bộ hiển thị

Chi tiết cách đấu dây như sau:

• Nguồn cấp 80÷250VAC, các bạn có thể nối dây vào chân số 1 và 2.
• Các tín hiệu vào các bạn nối  dây vào chân 21 và 20.
• Các tín hiệu ngõ ra nếu các bạn dùng Analog 4-20mA thì nối vào chân II và III. Còn nếu các bạn dùng dạng REPLAY thì nối vào chân 4,5 hoặc 5,7.

Khá đơn giản đúng không nào, với cách đấu dây như vậy thì hầu như ai cũng làm được một cách dễ dàng. Đối với bộ hiển thị này các bạn có thể đấu dây tương tự sơ đồ đấu dây về PLC để có thể vừa hiển thị vừa đóng/ngắt motor bơm một cách dễ dàng.

Trên đây là các thông tin liên đến cảm biến đo mức siêu âm, hy vọng sẽ giúp ích cho những bạn đang cần tìm hiểu và muốn trang bị. các bạn có thể tham khảo thêm. Mọi thắc mắc cần tư vấn các bạn vui lòng liên hệ mình qua các thông tin sau:

Công Ty TNHH Công Nghệ Đo Lường BFF

Phone – Zalo: 0989825950 (Mr Quốc)

Link chi tiết sản phẩm: Cảm biến báo mức siêu âm là gì ?

Địa chỉ: 30/7 Lâm Văn Bền, Phường Tân Kiểng, Quận 7, Tp.HC

Sản phẩm doanh nghiệp: Công Ty TNHH Công Nghệ Đo Lường BFF