Cảm biến đo mức nước – Báo mực nước

Cảm biến đo mức nước – Báo mực nước là dòng cảm biến báo đầy báo cạn hay cảm biến báo liên tục nước. Các bạn cũng đã biết có nhiều dòng cam bien do muc nuoc. Nhưng để hiểu rõ nguyên lý và ứng dụng từng loại thì đa phần các bạn chưa nắp rõ. Hôm nay Quốc chia sẽ các bạn về nguyên lý và ứng dụng của nó.

Cảm biến đo mức nước – Báo mực nước – Xuất xứ Châu Âu – Bảo hành 18 tháng 

Khi lắp đặt một cảm biến đo mức nước thì cần phải tìm hiểu về thông số kỹ thuật của cảm biến cần lắp. Cũng như vị trí cần lắp đặt, nơi lắp đặt có nhiệt độ cao hay không ? Áp suất cao hay không ? Có ăn mòn hay không ? Các thông số như trên điều quyết định đến giá thành và độ bền của cảm biến đo mức nước.

Giá thành của cảm biến đo tác động lớn tới việc quyết định thiết bị nào phù hợp. Tuy nhiên, chọn thiết bị đúng với yêu cầu kỹ thuật mới là điều quan trọng nhất. Có rất nhiều loại cảm biến đo mức khác nhau. Tôi sẽ cho bạn biết các loại cảm biến đo mức nước phổ biến hiện nay.

Như các bạn đã biết khi đo mức nước ta chia hai dòng chính là cản biến đo mức liên tụccảm biến đo mức ON OFF ( báo đầy báo cạn ). Bài viết sẽ chia ra hai mục chính là dòng cảm biến đo mức nước liên tục và dòng cảm biến đo mức nước ON/OFF.

1.Cảm biến đo mức liên tục phân loại các dạng sau: 

  • Cảm Biến đo mức dạng siêu âm

Đây là dạng được dùng phổ biến nhất trong đo mức nước, vì cảm biến dạng siêu âm khá dễ sử dụng. Có độ chính xác cao, dãy đo lớn. Như các bạn đã biết cảm biến siêu âm hoạt động theo nguyên lý dựa vào sự phản xạ của sóng tần số cao. Khi sử dụng Cảm biến đo mức nước  bằng siêu âm, lắp cảm biến trên đỉnh silo, sóng sẽ lan truyền trong silo. Khi sóng tần số cao gặp nước sẽ phản xạ lại, sóng phản xạ đi ngược về cảm biến, khi cảm biến nhận được sóng phản xạ sẽ tính ra khoảng cách đến mặt nước. Từ đó, quy đổi sang tín hiệu điện 4-20mA hoặc 0-10v.

Cảm biến đo mức nước siêu âm
Cảm biến đo mức nước siêu âm

Cảm biến đo mức bằng sóng siêu âm dùng trong hầu hết các chất lỏng. Dãy đo lớn nhất lên đến 40m, tuy nhiên một điều lưu ý là khi dùng cảm biến siêu âm thì nhiệt độ cho phép lớn nhất 65 C. Nếu nhiệt độ lớn hơn sẽ có hơi nước lúc đó sẽ đo sai, vì hơi nước làm cảng sóng gây nhiễu. Cảm biến đo mức nước  bằng siêu âm thích hợp dùng trong các silo hở không có áp suất.

Ưu điểm khi dùng cảm biến đo mức nước siêu âm

  • Dãy đo của cảm biến mức nước siêu âm rộng. => Dễ dàng thay đổi dãy đo
  • Cảm biến có độ chính xác cao, trung bình sai số chỉ 0.2%.
  • Phù hợp lắp ngoài trời cho các silo lớn, lắp cho bể nước ngầm và đo nước thải dạng không tiếp xúc
  • Dùng nguyên lý do không tiếp xúc bằng sóng nên không bị ăn mòn
  • Hoạt động ổn định với tuổi thọ lâu dài. 

Nhược điểm của dòng cảm biến đo mức dạng siêu âm

  • Có nhiệt độ làm việc thấp nên chỉ dùng tốt các ứng dụng có nhiệt độ từ 70 độ C trở lại.
  • Không đo được cho các ứng dụng có hơi, bọt, hay cánh khuấy.
  • Không dùng được với ứng dụng có áp suất cao hơn 3 bar. 
cách lắp cảm biến siêu âm
cách lắp cảm biến siêu âm
  • Cảm Biến đo mức dạng thủy tĩnh

Nếu như cảm biến dạng siêu âm sử dụng sóng để đo không tiếp xúc thì dòng cảm biến đo mức bằng nguyên lý thủy tĩnh sẽ ngược lại. Cảm biến đo mức nước bằng thủy tĩnh dựa vào nguyên ly thay đổi áp suất của nước. Chúng ta đã biết 1mH2O= 100mBar, nếu nước càng cao thì áp suất càng lớn. Dựa vào nguyên lý đó chúng ta sẽ có cảm biến đo mức thũy tĩnh. Khi đo phải ngâm cảm biến dưới đáy tank nước, với dây dẫn gắn liền với cảm biến chống nước.

Cảm biến đo mức nước thuỷ tĩnh
Cảm biến đo mức nước thuỷ tĩnh

Độ dài dây dẫn bằng hoặc dài hơn độ cao của silo chứa nước. Dòng Cảm biến đo mức nước  thủy tĩnh thích hợp cho các bể nước ngầm, hồ nước thủy điện, ao, hồ..dãy đo lớn nhất lên đến 100m. Nhược điểm của dòng này là nhiệt độ làm việc chỉ 50 C. Nhiệt độ lớn hơn thì không thể sử dụng dòng này được.

Ưu điểm của cảm biến thuỷ tĩnh

  • Có dãy đo rộng lớn nhất đến 100m theo độ cao của nước.
  • Sai số ổn định qua từng năm
  • Chi phí thấp so với các dòng cảm biến khác.
  • Dễ lắp đặt nhất trong số các cảm biến có trên trên thị trường.

Nhược điểm của cảm biến đo mức dạng thuỷ tĩnh 

  • Dùng tốt cho nước sạch, đối với nước thải dễ bị ăn mòn do tạp chất.
  • Nhiệt độ làm việc thấp dưới 50 độ C
  • Tuổi thọ thấp hơn so với cảm biến siêu âm và một số dòng khác.

 

Ứng dụng đo mức nước thủy tĩnh
Nguyên lý đo mức nước thủy tĩnh
  • Cảm Biến đo nước dạng điện dung đo liên tục

Dòng điên dung thì có nhiều ưu điểm nổi bậc hơn hai dòng kia là sử dụng được trong các ứng dụng có áp suất và nhiệt độ cao. Nhiệt độ làm việc của dòng điện dung lên đến 200 C với áp suất lên đến 25bar.

Cảm biến đo mức nước dạng điện dung
Cảm biến đo mức nước dạng điện dung

Ưu điểm thứ hai là trên cảm biến điện dung có phủ lớp PTFE thích chống ăn mòn. Thích hợp dùng trong các ứng dụng như axit, nước muối, hóa chất.. nếu dùng trong các silo vừa và nhỏ không đến 3m thì dùng điện dung thì độ chính xác rất cao. Dòng điên dung cho phép dãy đo cao nhất lên đến 20m. Nếu chiều dài hơn 2m thì bắt buộc phải dùng dạng cable.

Cách lắp cảm biến điện dung đo mức nước
Cách lắp cảm biến điện dung đo mức nước

Phương pháp đo mức điện cực giải quyết bài toán đo nước dẫn điện và cả không dẫn điện bởi tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến hơn so với các loại cảm biến khác.

Vài thông số kỹ thuật của dòng cảm biến dạng điên dung

  • Vật liệu thân cảm biến Inox 304 hoăc inox 316
  • Vật liệu đầu dò cảm biến 316 phủ một lớp FEP bên ngoài vừa bảo vệ đầu dò cảm biến vừa đạt các tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm và dược phẩm
  • Dùng tín hiệu ngõ ra liên tục dạng 4-20mA hoặc 0-10V
  • Nguồn cấp nhận từ 9….36Vdc => Thông thường được dùng là 24VDC
  • Có thể hiệu chuẩn được độ nhạy phù hợp với độ dẫn điện của nước và độ bám dính.
  • Có các tiêu chuẩn về chống cháy nổ nếu dùng lắp đặt trong xăng, dầu và các vật liệu dễ cháy khác.

Ưu điểm của cảm biến đo mức nước điên dụng 

  • Đo chính xác cao
  • Hoạt động tốt trong các ứng dụng nhiệt độ và áp suất cao.
  • Lắp đặt được trong các silo có cánh khuấy
  • Thời gian phản hồi nhanh.
  • Chống ăn mòn tốt với lớp FEP.

Nhược điểm của dòng cảm biến điện dung 

  • Kích thước lớn nên sẽ khó vận chuyển
  • Dãy đo của cảm biến hạn chế
  • Không hiệu chuẩn được dãy đo.

2. Cảm biến đo mức On/Off báo đầy và báo cạn.

  • Cảm biến đo mức điện dung đo ON -OFF

Điên dung đo liên tục mình đã giới thiệu ở trên, tiếp theo là cảm biến điện dung đo ON/OFF. Như đã biết đo ON- OFF hay báo đầy báo cạn thì tín hiệu ngõ ra là các tiếp điểm dạng PNP, SPDT…ngõ ra cảm biến kết nối với đèn báo hoặc còi, relay trung gian để cảnh báo mức nước thấp hay mức nước cao trong các silo.

Cảm biến báo on /off kiểu điện dung
Cảm biến báo on /off kiểu điện dung

Cảm biến điên dung có chiều dài que đo từ 30mm đến 3000mm, tùy vào ứng dụng chọn chiều dài cho hợp lý. Khi que đo của cảm biến điên dung chạm nước thì sẽ xuất ra tín hiệu NO/NC. Ngoài đo nước còn có thể dùng đo nước biển, nước dừa, xăng, dầu, nhớt, hóa chất, axit….hầu như mọi chất lỏng.

Dòng này áp suất và nhiệt độ cũng chịu được khá cao. Chịu Áp suất lên đến 25bar và nhiệt độ lến đến 200C.

  • Cảm biến siêu âm đo ON-OFF

Khác với dòng đo mức siêm âm ra tín hiệu liên tục 4-20mA. Dòng siêm âm đo On/Off sẽ ra tín hiệu Relay dạng NO/NC măc dù nguyên lý hai đo của hai dòng này là như nhau. Điều đặc biệt ta có thể cài đặt giá trị để siêu âm xuất tín hiệu NO/NC bất kỳ.

Sơ đồ đấu dây cảm biến ON/OFF siêu âm

 

  • Cảm biến dạng phao báo mức ON/OFF

Dòng cảm biến đo mức nước dạng phao thuộc dạng dùng nhiều hiện nay. Bởi chi phí thấp, phù hợp nhiều ứng dụng đơn giản. Cảm biến báo mức dạng phao ON-OFF hay còn gọi báo đầy báo cạn.

Đo mức nước dạng phao ON-OFF dùng để báo đầy hoặc báo cạn trong giới hạn của phao.

  • Trường hợp dùng Phao báo đầy : Khi bơm nước dâng lên tới điểm cần ngắt => Relay OFF. Khi nước bị hụt tới giới hạn dưới hay điểm cần bơm nước vào => Relay ON. Dễ thấy nhất là trong các bệ chứa nước sinh hoạt.
  • Trường hợp dùng Phao báo cạn : tương tự như trên nhưng ngược lại tiếp điểm. Khi mức nước cạn thì ON và khi mức nước đầy tới giới hạn trên OFF.

Cả hai mức giới hạn ON hoặc OFF này tương ứng NO hoặc  NC bên trong của cảm biến đo mức nước dạng phao.

Các dòng cảm biến dạng phao
Các dòng cảm biến dạng phao

Ưu điểm của cảm biến dạng phao: 

  • Giá thấp, nhiều dòng đa dạng
  • Ứng dụng đa dạng cho nhiều chất lỏng, ngoại trừ hoá chất có ăn mòn hay kết dính.
  • Dễ lắp đặt và bảo trì.
  • Tìm mua dễ hơn các cảm biến khác.

Nhượt điểm của cảm biến dạng phao: 

  • Độ chính xác tương đối
  • Tuổi thọ không cao.

 Giới thiệu các ứng dụng thường lắp đặt cảm biến đo mức nước thông dụng hiện nay. 

1- Đo mức nước thải 

Loại cảm biến thường dùng là cảm biến siêu âm và cảm biến thuỷ tĩnh. Dùng dòng thuỷ tĩnh có khả năng chống ăn mòn. Dãy đo thông dụng của ứng dụng này trong khoản từ 0-6m. Với tín hiệu dạng analog 4-20mA nên dễ dàng kết nối đến nhiều thiết bị để điều khiển và giám sát. Khả năng chống nước và bui vì tiêu chuẩn là IP67 đối với cảm biến siêu âm. Và tiêu chuẩn IP68 đối với dòng thuỷ tĩnh.

Lắp đặt cảm biến đo mức nước thải
Lắp đặt cảm biến đo mức nước thải

2- Đo mức nước cho bể ngầm, bể chứa.

Bể ngầm và bể chứa nước sinh hoạt, bể nước cứu hoả.  Độ sâu khôg quá lớn thì dùng dòng cảm biến siêu âm. Với các độ sâu từ 12m trở lên ta nên dùng cảm biến thuỷ tĩnh để tiết kiệm chi phí. Và một phần lớn các bể chứa nước điều có chiều cao không quá 10m. Vì vậy dùng cảm biến dạng siêu âm là giải pháp thích hợp tối ưu.

Đo mưc nước trong thùng chứa
Đo mưc nước trong thùng chứa

3- Đo mức nước trong bể nhiệt độ cao 

Ứng dụng này ta phải lắp dạng cảm biến điện dung. Vì chỉ có dòng này mới có khả năng làm việc trong bể có nhiệt độ từ 80 độ C trở lên. Nhiệt độ cao nhất có thể hoạt động của dòng điện dùng là khoảng 200 độ C. Đi kèm là điều kiện áp suất cho phép của cảm biến.

Cảm biến chịu nhiệt độ cao dạng điện dung
Cảm biến chịu nhiệt độ cao dạng điện dung

Cách chọn cảm biến đo mức nước thế nào? 

Do trên thị trường có khá nhiều dòng cảm biế, việc chọn đúng với yêu cầu là việc không dễ đối với các bạn lần đầu tiếp xúc.  Do đó, hiểu rõ chức năng từng loại cảm biến không chỉ giúp chúng ta tự chủ để chọn cảm biến chính xác mà còn tiết kiệm được chi phí.. Nếu bạn chưa biết gì về các loại cảm biến cần sử dụng cần liên hệ chúng tôi, đội ngũ có kinh nghiệm trong tư vấn cho nhiều nhà máy.

-Chọn cảm biến chúng ta cần trả lời một số câu hỏi như sau:

-Chúng ta cần đo ON/OFF hay đo mức liên tục ?

-Chiều cao cần đo là bao nhiêu mét ?

-Áp suất của silo hay tanks là bao nhiêu ? đối với tanks hở thì áp suất bằng áp suất khí quyển

-Nhiệt độ bên trong môi trường đo là bao nhiêu  ? 

-Chất cần đo có ăn mòn, kết dính, bọt hay không ? 

-Có cần tiêu chuẩn chống cháy nổi không ? 

Phụ kiện : Bộ hiển thị mưc mức nước và điều khiển mức nước 

Khi dùng cảm biến đo mức nước thường ta đưa tín hiệu về PLC hoặc đưa tín hiệu về màng hình hiển thị. Trong đó nơi hiển thị và nơi đo đặt khoảng cách xa nhau. Quốc giới thiệu màng hình hiển thị OM402  của hãng Orbit Merret

Bộ hiển thị đọc giá trị từ cảm biến đo mức và cho hiển thị lên màng hình led dạng số. Ngoài ra còn hiển dạng led 0..100%.  Giới thiệu thông số của bộ hiển để các bạn hiểu rõ hơn

  • Bộ hiển thị mức nước 
  • Đọc tín hiệu từ các dòng cảm biến dạng 4-20mA / 0-10v / 0-20mA 
  • Hiển thị giá trị dạng số 
  • Có ngõ ra điều khiển đóng/ngắt dạng NO/NC.
  • Kiểu lắp trên tủ điện, nguồn cấp 24VDC hoặc 220VAC.
  • Có cách ly chống nhiễu 4000VAC
  • Xuất xứ : Châu Âu 
Bộ hiển thị kết hợp cảm biến mức nước
Bộ hiển thị kết hợp cảm biến mức nước

Ngoài ra khi dùng đưa tín hiệu đo mức về PLC để lập trình điều khiển ta có mô phỏng như sau:

Đưa tín hiệu đo mức siêu âm về PLC
Đưa tín hiệu đo mức siêu âm về PLC

Trong trường hợp cần đưa tín hiệu cảm biến siêu âm ra hai nơi. Ta có giải pháp là dùng bộ chia tín hiệu OMX102UNI của Orbit Merret. Vì trong nhà máy có một số nhu cầu sử dụng hai vị trí hiển thị và điều khiển. Do đó, chúng ta phải dùng bộ Chia Tín hiệu OMX102UNI. Để một tín hiệu 4-20mA thành hai tín hiệu 4-20mA.

 

Bộ Chia Tín hiệu kết hợp cảm biến đo mức
Bộ Chia Tín hiệu kết hợp cảm biến đo mức

 

Bộ hiển thị mực nước Model OMB 412

Có thể đọc đươc các loại tín hiệu cảm biến báo mức. Tuy nhiên có một điểm khác biệt lớn là bộ hiển thị OMB412 còn hiển thị được độ cao của cột nước dưới dạng Led tương ứng 0…100% của bể nước. Thông số dòng OMB412 như sau:

  • Nguồn cấp có thể tuỳ chọn một trong hai là : 80..250VAC hoặc 10..30VDC
  • Bộ hiển thị có hai phần, một phần là hiển thị dạng số và một phần là hiển thị dạng chiều cao của nước tương ứng với dãy LED của bộ hiển thị mức. Hiển thị độ cao nước dùng 24led, còn hiển thị số dùng 3 led.
  • Sai số của bộ hiển thị vẫn là 0.1%
  • Kích thước dòng OMB412 là :48 x 96 x 120mm
  • Ngõ ra điều khiển ON/OFF, ngõ ra Analog và Modbus RS485.
  • Xuất xứ : Châu Âu 

Đó là một số thông tin mà Quốc chia sẻ khi sử dụng cảm biến đo mức nước cũng như các loại cảm biến khác. Ngoài ra còn các phương pháp dùng cho chất rắn như xi măng, hạt nhựa, ngũ cốc.. Để lắp đặt chính xác theo yêu cầu đo mức nhằm đem lại hiệu quả và kinh tế. Các bạn liên hệ chúng tôi Theo Thông tin sau.

Phones: 0989 825 950 Mr Quốc –  Zalo : 0989 825 950

Email : Christian.Nguyen@Bff-tech.com 

Công Ty TNHH Công Nghệ Đo Lường BFF

 

 

 

Chat Zalo 24/7