Articles

Ứng dụng các loại cảm biến đo mức nước công nghiệp

by Huyền My Engineer
Cảm biến đo mức nước là thiết bị được sử dụng để kiểm tra mức nước hay mức chất lỏng trong bồn xem nó đầy hay cạn hoặc mực chất lỏng trong bồn hiện tại đang dâng lên hay tụt xuống tới đâu.

Các tín hiệu output ra từ cảm biến báo mức sẽ được đấu thẳng vào bộ hiển thị mức nước để điều khiển bơm hoặc đấu thẳng trực tiếp vào PLC

Cảm biến đo mức nước 4-20mA / 0-10V / Modbus rtu
3 dòng tín hiệu thường dùng xuất ra từ các loại thiết bị đo mức chất lỏng đó là dạng điện 4-20mA / 0-10V/ Modbus rtu RS485

Vậy trong các dòng tín hiệu trên thì nên sử dụng dòng nào là hợp lý

Cảm biến đo mức nước 0-10V
[IMG] 
Đo khảng cách mực nước bằng cảm biến siêu âm tín hiệu ra 0-10v đấu dây truyền về PLC S7-1200

Là cảm biến được sử dụng nhiều trong các bo mạch ngày xưa. Lúc đo dòng áp analog 0-10v được nhiều kỹ sư nhà máy lựa chọn vì khi đó tích hợp input trong PLC S7-1200 nhận tốt tín hiệu analog 0-10V

Nhược điểm:

Tuy được sử dụng khá phổ biến; nhưng lỗi của dòng cảm biến mức nước tín hiệu ra 0-10v này chính là:

  • Khi Truyền xa tín hiệu không chuẩn hoặc có thể mất đi
  • Nếu nhà máy nằm gần các trạm biến thế hoặc đường dây trung thế đi ngang sẽ dẫn đến tín hiệu bị nhiễu và báo sai. Đặc biệt, tín hiệu 0-10v đi qua biến tần gần như là biến mất bởi khu vực có biến tần nhiễu rất cao
Cảm biến đo mức nước 4-20mA
[IMG] 
Đo mức nước liên tục tín hiệu ra 4-20mA hiển thị và điều khiển bơm, van tuyến tính

Là cảm biến dùng để đo mức nước liên tục xuất ra tín hiệu 4-20mA đấu dây kết nối để hiển thị trên màn hình hoặc PLC điều khiển. Các thiết bị PLC hiện nay được tích hợp đa dạng có thể nhận dòng 4-20mA hoặc dòng 0-10V hoặc cả 2 dòng 4-20mA hoặc 0-10V

Đặc biệt; Chỉ cần bạn mua thêm Module mở rộng gắn vào PLC là có thể nhận được rất nhiều tín hiệu analog từ thiết bị cảm biến vào cùng 1 lúc

Ưu điểm của tín hiệu 4-20mA:

  • Tín hiệu analog 4-20mA xuất ra từ thiết bị báo mức chắc chắn truyền rất xa và không bị suy giảm hay mất tín hiệu đường truyền
  • Các tác nhân bên ngoài như trạm biến thế, biến tần, từ trường cao….Mặc dù sẽ làm nhiễu dòng 4-20mA nhưng cũng không bị ảnh hưởng nhiều như tín hiệu 0-10V
  • Tín hiệu báo về nhanh chóng; đồng thời hiện nay các thiết bị như bộ điều khiển, hiển thị; PLC, Biến tần, Van… đều chú trọng thiết kế nhận chủ yếu là dòng 4-20mA
Vấn đề bị nhiễu do các tác nhân xung quanh vẫn có giải pháp khắc phục triệt để

Bạn có thể tham khảo giải pháp chống nhiễu tín hiệu tại:

Thiết bị lọc nhiễu tín hiệu 4-20mA

Cảm biến đo mức nước ra modbus rtu
[IMG] 
Tín hiệu modbus rs485 xuất ra từ cảm biến hiển thị trên HMI thông qua Ethernet

Là cảm biến kiểm tra mực chất lỏng dùng để giám sát mọi lúc mọi nơi chỉ cần có internet.

Dựa vào phương pháp mới này bạn có thể giám sát các thiết bị trong dây chuyền nhà máy thông qua laptop, máy tính bảng  điện thoại,…. tại cơ quan, nhà máy hoặc tại nhà

Ưu điểm của tín hiệu modbus rtu:

  • Tín hiệu truyền đi xa 1200m
  • Tốc độ truyền nhanh chậm có thể tùy chỉnh có thể là 9600, 19200, 38400….
  • Giám sát thiết bị ở mọi nơi mọi lúc
  • Tiết kiệm không gian tủ điện
  • Tiết kiệm chi phí mua thiết bị và lắp đặt gần như 50%
Hiện nay; hầu hết các doanh nghiệp đang theo hướng giám sát này; Nhiều dây chuyền sản xuất đang dùng tín hiệu 4-20mA có thể thông qua bộ chuyển đổi 4-20mA ra modbus rs485 để đưa trực tiếp về modbus

Nguyên lý các loại cảm biến đo mức nước
Mỗi dòng thiết bị đo mực nước đều có một nguyên lý hoạt động riêng biệt. Độ bền và độ chính xác của các thiết bị đo mức đều dựa vào các nguyên lý làm việc này

Cảm biến đo mức nước dạng phao
Phao cảm biến sử dụng để đo mực nước, mức dầu có rất nhiều loại như phao điện cực dạng 3 que, phao điện radar, phao cơ báo mực nước mini với giá rất rẻ. Chúng được thiết kế dạng inox hoặc nhựa dùng cho việc báo mức chống tràn hoặc cạn chất lỏng như nước, thước thải, axit, hóa chất. xăng dầu….

Mặc dù có nhiều kiểu phao nhưng vẫn quy về 2 loại chính đó là phao điện và phao cơ. Trong đó; phao điện là loại dùng trong các bồn nước thường có độ chính xác cao và độ bền khá tốt

Đo mức chất lỏng dạng phao cơ là kiểu thiết kế gồm 1 chiếc phao tròn hoặc elip bằng inox hay nhựa nổi trên mặt nước dùng đo báo tràn báo cạn

[IMG] 
Điều khiển bơm nước đầy cạn bằng phao nổi

Còn loại cảm biến phao được thiết kế một thanh inox có 1 cục phao tròn dạng inox trượt trên đó đo mức nước tuyến tính tín hiệu ra 4-20mA sử dụng để kiểm soát mức nước liên tục được xem là phao điện

[IMG] 
Cảm biến sử dụng phao inox trượt tuyến tính output tín hiệu 4-20mA

Nguyên lý đo mức nước dạng phao
Phao báo mức nước hoạt động theo nguyên lý nước dâng lên phao sẽ dâng lên tới điểm max sẽ báo đèn hoặc còi hú để ngắt bơm. Khi nước tụt xuống tới điểm min sẽ báo bơm nước vào như hình minh họa phía trên

Cảm biến đo mức dạng áp suất thả chìm
Là loại thiết bị dùng nhiều cho việc đo mực nước trong các bồn bể, giếng khoan, giếng ngầm nhằm kiểm tra tránh nước cạn làm cháy bơm, hoặc hồ đập thủy điện, nước sông trong mùa mưa bão.

[IMG] 
Cảm biến đo mực nước truyền tín hiệu 4-20mA về bộ hiển thị

Thiết bị đo mức nước dạng thả chìm này có mức giá khá rẻ so với dòng đo mực nước bằng sóng siêu âm. Chính vì thế luôn được quan tâm. Tuy nhiên; đối với nước thải và nước sông chúng ta dùng siêu âm vẫn tốt hơn do loại thả chìm 1 thời gian dài dính bùn hoặc chất bẩn sẽ báo không chuẩn

Nguyên lý đo mức áp suất thả chìm
Đo mức chất lỏng  dạng thả chìm được thiết kế gồm 1 đầu cảm biến dài độ 100-150 mm tùy hãng. Đầu cảm biến được bọc bằng inox 304 hoặc 316L. Đây là nơi chứa các bo mạch chuyển đổi áp suất mức chất lỏng thành các dòng tín hiệu analog. Theo sau đầu cảm biến là độ dài của dây cáp kéo về tủ điện hoặc bộ điều khiển

Cảm biến siêu âm đo mức nước
Nhiều câu hỏi vui ” Cảm biến siêu âm là gì ? và cảm biến khoảng cách là gì “

Thực tế; 2 loại này đều là cảm biến siêu âm. Tùy vào mỗi vùng miền nên có tên gọi khác nhau

[IMG] 
Báo giá cảm biến siêu âm mực nước công nghiệp độ chính xác cao chống nước vào

Là cảm biến có cấu tạo một đầu dò phát sóng siêu âm nhằm phát hiện và đo khoảng cách mức chất lỏng  trong cad dưới dạng không tiếp xúc hoặc thậm chí hiển thị  được thể tích chất lỏng trên màn hình LED. Với khả năng chống nước tiếp xúc vào IP67 / IP68A

Các chất lỏng ở đây là nước; nước thải, nước tinh khiết không dẫn điện, axit, hóa chất…..Cũng là một trong những ứng dụng chính của dòng cảm biến siêu âm. Loại này có mức giá không cao nên được ứng dụng nhiều trong nhà máy công nghiệp

Nguyên lý cảm biến siêu âm
[IMG] 
Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng hoạt động như thế nào

Đầu dò siêu âm hoạt động theo nguyên lý bắn sóng và phản hồi sóng; sau đó chuyển đổi khoảng cách đầu cảm biến tới chất lỏng quy đổi ra chiều cao mức nước hoặc m3 nước, lít nước….

Cảm biến đo mức nước kiểu điện dung
Phương pháp sử dụng cảm biến đo mức điện dung hay còn gọi que đo mức dạng điện cực được thiết kế đầu inox chịu nhiệt độ cao chứa các bo mạch chuyển đổi; kết nối với đầu inox là que điện cực 316L bọc lớp nhựa chống ăn mòn

Cảm biến báo mức dạng điện dung ứng dụng đo được rất nhiều môi trường mà nó tiếp xúc như: Không dẫn điện ( Xăng dầu, nước tinh khiết…) và Dẫn điện ( Nước, nước thải, axit….) Hoặc dùng đo mức lò hơi nhiệt độ cao

Nguyên lý hoạt động cảm biến điện dung 
Báo đầy báo cạn gắn ngang bồn có nguyên lý hoạt động gần như dạng phao; và nó được xem hư là một công tắc điều khiển mực nước. Tức là nước dâng lên chạm đầu cảm biến gắn ngang phía trên thì báo đầy tắt bơm. Nước tụt xuống rút qua cảm biến gắn dưới => Báo cạn. Kích bơm nước vào

Bên cạnh đó; cảm biến điện dung có thể gắn dọc dưới dạng công tắc đo mực nước 3 que hoặc 5 que sử dụng trong trường hợp điều khiển 1 bơm hoặc nhiều bơm . Ví dụ như công tắc mực nước omron, hay que đo mực nước omron

[IMG] 
Báo đầy cạn mức nước bằng cảm biến điện cực tiếp xúc

Nguyên lý điện dung báo mức liên tục giám sát chất lỏng là khi cấp nguồn thiết bị sẽ báo chiều cao mức chất lỏng; hoặc quy ra thể tích nước tại mọi thời điểm nước dâng lên hạ xuống

Nguyên lý đo mức radar
Đo mức radar có nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống phương pháp đo mức điện cực. Tuy nhiên; đo mức radar có độ chính xác cao hơn; thời gian đáp ứng tốt hơn và tương thích với tất cả các môi trường đo mức nước
Nguồn tham khảo: http://vandieukhien.vn/

About Huyền My Advanced   Engineer

23 connections, 2 recommendations, 103 honor points.
Joined APSense since, March 18th, 2019, From Ho Chi Minh, Vietnam.

Created on Jul 13th 2019 00:01. Viewed 281 times.

Comments

No comment, be the first to comment.
Please sign in before you comment.