Cảm biến đo mức siêu âm

Chào các bạn hôm nay mình sẽ giới thiệu đến các bạn một dòng cảm biến đo mức rất đặc biệt, đó chính là cảm biến đo mức siêu âm. NẾu các bạn đang có nhu cầu tìm hiểu và chọn mua cho mình một sản phẩm như vậy thì có thể tham khảo bài viết này của mình nhé. Trong bài viết mình sẽ nêu rõ về khái niệm của cảm biến là gì ? Các phạm vi ứng dụng ra sao ? Các thông số của thiết bị cũng như các cách thức lắp đặt của cảm biến. Thông qua đó chúng ta sẽ có thêm các kiến thức liên quan đến thiết bị và sẽ dễ dàng hơn trong việc lựa chọn các loại cảm biến dùng cho công việc hàng ngày.

Vì sao mình gọi đây là một dòng cảm biến đo mức đặc biệt á ? Bởi vì dòng này chúng có nhiều thứ rất nổi bật có thể kể đến như về giá cả, về nguyên lý hoạt động, về môi trường làm việc,…Và hơn hết cảm biến đo mức siêu âm là một trong những dòng cảm biến được dùng phổ biến nhất hiện nay trong các ngành công nghiệp và các nhà máy có quy mô lớn. Và vì đây là dòng cảm biến thuộc loại đo mức liên tục nên nó sẽ khác hoàn toàn so với các dòng báo đầy báo cạn nhé. Cụ thể như thế nào thì chúng ta cùng nhau tìm hiểu nào.

Cảm biến đo mức siêu âm là gì ?

Dành cho những bạn nào chưa từng biết về loại cảm biến này nhé. Cảm biến đo mức dạng siêu âm là một dòng thiết bị cao cấp được dùng trong việc đo mức các loại vật liệu với nhiều hình dạng khác nhau. Chúng là một loại cảm biến đo mức liên tục (tức đo từ 0-100%) có nguyên lý hoạt động dựa trên việc thu phát sóng điện từ. Các dòng cảm biến siêu âm hiện nay được xem là các dòng cảm biến đầu bản với chất lượng tốt nhất cũng như có môi trường hoạt động là rộng rãi nhất so với các dòng cảm biến còn lại.

Mình xin giới thiệu đến các bạn 2 dòng cảm biến siêu âm có model MWB1A của Hawk – USA và ECH306 của ORION – Cộng Hòa Séc. Đây là 2 dòng sản phẩm chính được bên mình cung cấp trên thị trường hiện nay. Cả 2 loại cảm biến đều được công ty mình nhập khẩu từ Châu Âu nên có thể nói là đảm bảo được độ bên cũng như khả năng làm việc một cách tốt nhất cho các bạn.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo mức siêu âm:

Ở trên mình cũng đã có giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm rồi đúng không nào ? Dòng cảm biến này có cách thức đo lường rất khác so với các dòng cảm biến khác đó là chúng hoạt động thông qua việc truyền sóng điện từ dạng siêu âm. Còn đối với các dòng cảm biến khác thì cần phải có đầu đo hoặc dây dò được lắp xuyên suốt theo chiều cao của thùng chứa để đo lường. Tuy nhiên với cảm biến đo mức siêu âm chỉ cần một cảm biến lắp trên đỉnh thùng chứa là được.

Cụ thể thì trong quá trình làm việc, cảm biến sẽ phát ra sóng siêu âm và truyền đi trong không gian bên trong lòng thùng chứa. Sóng sẽ truyền đến bề mặt chất cần đo và sau đó sóng bị phản xạ ngược lại cảm biến. Ở cảm biến có bộ phận tiếp nhận sóng phản hồi về và được xử lí để tính toán ra được khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt vật liệu trong thùng chứa. Dựa vào thời gian và vận tốc thu phát sóng thì cảm biến có thể tính toán một cách dễ dàng.

Phạm vi ứng dụng của cảm biến đo mức siêu âm:

Khi dùng đến cảm biến báo mức siêu âm chúng ta sẽ có được rất nhiều nơi để có thể sử dụng. Cảm biến siêu âm được xem là dòng cảm biến có thể hoạt động trong hầu hết các loại vật liệu cần đo hiện nay. Chúng có thể đo được các loại chất lỏng trong các ngành công nghiệp xử lý, chế biến và sản xuất. Có thể kể đến như các loại nước sinh hoạt, nước thải, sản phẩm dạng nước trong các nhà máy sản xuất gia vị. Bên cạnh đó còn có các loại nước ngọt, nước có gas,….

Hơn nữa là dòng này có thể đo lường được các loại vật liệu dạng rời như hạt nhựa, các loại vật liệu dạng hạt khác như tiêu, gạo, cà phê,…Ngoài ra còn có thể dùng trong các ứng dụng nguy hiểm như hoạt động trong môi trường có axit, đo lường được các loại chất hóa học, phân bốn, thức trừ sâu,…

Các thông số của cảm biến siêu âm đo mức:

Cảm biến siêu âm của Hawk MWB1A:

Với dòng cảm biến siêu âm của HAWK chúng ta có thể đo lường trong các môi trường chất lỏng một cách dễ dàng. Có thể đo liên tục các loại chất lỏng như nước, nước thải, nhiên liệu, xăng dầu, axit, hóa chất, chất thải công nghiệp dạng lỏng. Các bạn tham khảo một vài thông số dưới đây nhé.

• Model: sản phẩm sẽ có mã là MWB1A
• Xuất xứ : được nhập khẩu chính hãng từ 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% trên toàn dãy đo
• Độ phân giải: 1mm
• Tần số phát: cảm biến phát ra tần số là 50Khz
• Nhiệt độ làm việc: khả năng chịu nhiệt của cảm biến đạt -40÷60°C
• Áp suất làm việc: khả năng chịu áp của cảm biến -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

Cảm biến siêu âm của Orion ECH306 và ECH312:

Dòng cảm biến này vừa được nhập về trong thời gian gần đây để thay thế cho dòng cảm biến của Hawk. Dòng này sẽ có tính năng hoàn toàn tương, tuy nhiên thì giá thành thấp hơn và có nhiều tính năng đặc biệt hơn so với dòng cảm biến của Hawk. Cụ thể thì dòng siêu âm của Orion sẽ có thể sử dụng nhiều ngõ ra dạng relay on/off, analog 4-20ma, modbus RTU một cách dễ dàng. Và đặc biệt hơn cả là có thể đo lường thể tích một cách dễ dàng.

• Model: sản phẩm có mã là ECH306 và ECH312
• Thương hiệu: đến từ hãng Orion – USA
• Sản xuất: được sản xuất tại Turkey (Thổ Nhĩ Kì).
• Dãy đo: cảm biến có dãy đo lớn nhất là 6m và 12m
• Nguồn cấp: cảm biến dùng nguồn 24VDC
• Ngõ ra (Output): cảm biến có 3 ngõ ra:
  • Ngõ ra dạng analog 4-20mA
  • Ngõ ra tín hiệu Modbus RTU RS485
  • Ngõ ra relay ON/OFF.
• Hệ số cách ly chống nhiễu: cảm biến có khả năng chống nhiễu tín hiệu 4-20mA đạt 2000 VAC.
• Khả năng chịu áp: chống chịu được áp suất lên đến 3 Bar.
• Tiêu chuẩn bảo vệ: khả năng kháng bụi và nước đạt IP68
• Độ phân giải tín hiệu: 1mm
• Mức sai số: sai số tín hiệu là 0,2%.
• Tần số phát: tần số phát của cảm biến là 75Khz
• Nhiệt độ làm việc: thiết bị hoạt động tốt trong khoảng từ -20÷90°C.
• Thời gian bảo hành: 12 tháng 1 đổi 1 nếu có phát sinh lỗi từ bên cung cấp
• Cảm biến có màn hình hiển thị và cài đặt thông số.
• Kiểu ren của cảm biến là R2″

Ưu điểm của dòng cảm biến này:

• Dùng được trong hầu hết các loại vật liệu cần đo lường.
• Có ngõ ra là các dạng tín hiệu thường dùng hiện nay.
• Tuổi thọ khá cao, trên 5 năm
• Là dòng cảm biến được trang bị màn hình hiển thị để chúng ta quan sát.
• Có tiêu chuẩn chống bụi và chống nước IP67

Nhược điểm của cảm biến:

• Giá thành sẽ cao hơn so với các dòng khác.
• Cần tuân thủ cách lắp đặt
• Dễ sai số đối với các loại vật liệu dạng bột, có bụi.

Cách lắp đặt của cảm biến đo mức siêu âm:

Để cảm biến hoạt động một cách tốt nhất thì chúng ta cần biết thêm về cách thức hoạt động nhé. Vì nếu lắp sai cảm biến sẽ không hoạt động tốt và dẫn đến sai số trong quá trình làm việc. Và các bạn biết đó, một dòng cảm biến cao cấp nhưng xuất hiện sai tốt thì không hay thì nào đúng không. Cụ thể thì chúng ta cần tuân thủ các nguyên tắc lắp đặt như sau:

• Lắp cảm biến trên đỉnh hoặc nơi cao nhất của thùng chứa.
• Đầu phát sóng của cảm biến phải được nằm bên trong lòng của thùng chứa.
• Cảm biến phải lắp thẳng đứng và vuông góc với mặt vật liệu cần đo.
• Nếu dùng trong các thùng chứa có cánh khuấy thì lắp cảm biến ra xa khỏi cánh khuấy.
• Không lắp cảm biến ngay cửa nạp của thùng.

Để cho các bạn có thể dễ dàng hình dung thì mình sẽ cung cấp các hình ảnh lắp đặt đúng để có thể dễ hiểu hơn.

Cách thức chọn mua cảm biến đo mức siêu âm như thế nào ?

Để có thể chọn lựa cho mình dòng cảm biến phù hợp nhất thì đòi hỏi chúng ta phải chuyên về kỹ thuật. Cụ thể là ta phải biết các thông tin liên quan đến loại bồn, bể, tank chứa sau đó so sánh với các thông số trên cảm biến để biết được rằng dòng cảm biến đó có phù hợp với ứng dụng của chúng ta hay không. Và theo mình nhận thấy thì các yêu cầu cần có khi chọn mua cảm biến đo mức bằng sóng siêu âm sẽ như sau:

Dãy đo của cảm biến siêu âm là bao nhiêu ?

Mỗi một cảm biến siêu âm sẽ có 1 dãy đo cụ thể ví dụ như 0-3m, 0-6m, 0-10m,…0-40m chẳng hạn. Chúng ta cần chọn dãy đo của cảm biến lớn hơn hoặc bằng với khoảng đo mong muốn vì chúng ta có thể cài đặt lại thông số dãy đo một cách dễ dàng. Hơn nữa thì với các dãy đo lớn chúng ta có thể ứng dụng cho nhiều loại tank hay bồn bể có chiều cao khác nhau mà không cần phải lo đến việc cảm biến không đủ chức năng.

Góc chết của cảm biến đo mức dạng siêu âm ?

Hầu hết các dòng cảm biến đo mức bằng sóng nói chung và cảm biến siêu âm nói riêng bao giờ cũng sẽ có điểm chết. Các bạn có thể hiểu đơn giản điểm chết là khoảng cách tối thiếu cho phép từ bề mặt phát sóng cho đến bề mặt chất lỏng cao nhất có trong bồn. Thông thường các dòng siêu âm của Orion – USA như ECH306 và ECH310 sẽ có khoảng chết là 300mm. Nếu các bạn có bồn cao 6m khi lắp cảm biến trên đỉnh bồn thì chất lỏng trong bồn chỉ được dạng cao tối đa là 5700mm.

Và nếu trường hợp liệu của chúng ta dâng cao hơn khoảng 5700mm thì cảm biến sẽ bắt đầu báo ảo và đến một lúc nào đó cảm biến sẽ báo là không thể phát hiện được môi chất có trong tank. Các bạn nên lưu ý vần đề này.

Tín hiệu ngõ ra của cảm biến siêu âm là gì ?

Vấn đề này khá quan trọng vì nó ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình kết nối giữa cảm biến và các thiết bị điều khiển như biến tần, PLC, HMI,…Hầu hết các dòng cảm biến siêu âm khác sẽ cho pháp chúng ta tùy chọn 1 trong các tín hiệu như 4-20ma/ 0-10v/ Rs485,…Và chỉ duy nhất dòng cảm biến đo mức của ORION như mình giới thiệu bên trên là có đầy đủ các chức năng như 4-20mA, RS485 và 2 tiếp điểm relay đóng ngắt. Chưa dừng lại ở đó thì cảm biến còn có khả năng đo lường thể tích cho một vài loại tank chứa có hình dạng hình học nhất định như khối cầu, trụ tròn đứng, trụ tron nằm và trụ vuông,…

Giá thành của cảm biến siêu âm như thế nào ?

Nếu các bạn cần dòng cảm biến có giá thành tốt, chức năng hoạt động vừa đủ và tuổi thọ trong vòng 1-2 năm thì ta chỉ nên đầu tư cho các dòng cảm biến siêu âm từ Châu Á (Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc,…). Tuy nhiên các bạn lưu ý là khả năng ổn định của chúng không cao và rất dễ xảy ra sự cố hay hỏng vặt. Bên cạnh đó thì chính sách bảo hành cũng không được đảm bảo do các nhà cung cấp sẽ từ chối bảo hành cho các thiết bị này.

Để có được sự an toàn , ổn định và chính xác thì chúng ta nên cân nhấc sử dụng các dòng cảm biến siêu âm của Châu Âu – EU. Hiện nay công ty BFF của mình đang cung cấp các dòng cảm biến siêu âm đến từ EU với giá thành tốt nhất ở Việt Nam hiện nay. Cam kết thiết bị nhập khẩu đầy đủ hóa đơn, chứng từ, CO-CQ và quan trọng hơn cả là chính sách bảo hành 1 đổi 1 cho tất cả các dòng cảm biến. Chỉ cần lỗi do nhà sản xuất bên mình sẽ đổi mới hoàn toàn cho các bạn trong vòng 12 tháng.

Cách thức làm việc của cảm biến báo mức siêu âm:

Thông thường thì chúng ta chỉ biết rằng cảm biến đo mức chỉ dùng để đo mức và hiển thị ra số liệu đúng không nào. Tuy nhiên không những có thể làm được điều đó mà cảm biến đo mức siêu âm còn có thể kết hợp với PLC để làm nên một hệ thống tự động nữa đấy. Với điều kiện là các bạn phải có bộ điều khiển như màn hình hiển thị rời hoặc PLC nhé.

Mình giả sử chúng ta có một thùng chứa nước được lắp cảm biến trên đỉnh của thùng chứa. Chúng ta muốn truyền tín hiệu về PLC để có thể điều khiển máy bơm nạp nguyên liệu vào thùng nếu thùng cạn và dừng bơm nếu nguyên liệu đầy. Vì chúng ta sẽ có rất nhiều thùng chứa như vậy đối với một quy mô sản xuất lớn, không thể nào có thể giám sát hết được nên ứng dụng này rất hữu ích. Để làm được các điều trên thì chúng ta cần lắp đặt các thiết bị theo sơ đồ mô tả dưới đây nhé.

Bộ hiển thị mực nước:

Ở trên mình có chia sẻ thì nếu chúng ta không có PLC thì sẽ phải làm như thế nào để có thể thực hiện được những việc nói trên nhỉ. Đó là dùng đến bộ hiển thị mực nước. Thiết bị này cho phép chúng ta có thể quan sát giá trị mực nước từ xa mà không cần đến gần cảm biến. Hơn hết chúng ta vẫn có thể tận dụng tín hiệu RELAY của thiết bị này để có thể hoàn thành được một hệ thống tự động đóng mở motor bơm.

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng hiển thị mực nước do bên mình cung cấp có model OM402UNI. Sản phẩm được nhập khẩu chính hãng từ Orbit Merret – Cộng Hòa Séc. Có cam kết bảo hành chính hãng, các bạn có nhu cầu tham khảo thêm về thiết bị này có thể xem bài viết Bộ hiển thị mực nước.

Thông số của bộ hiển thị:

• Model: màn hình hiển thị có mã là OM402UNI
• Xuất xứ: nhập khẩu từ hãng Orbit Merret – Cộng Hòa Séc.
• Màn hình hiển thị: 4 LED, 6 LED, 8 LED và 11 LED có thể tùy chọn theo nhu cầu.
• Ngõ vào (Input): nhận các tín hiệu thường gặp như pt100, analog 4-20mA, biến trở và cả mV/V.
• Ngõ ra (Output): xuất các tín hiệu analog 4-20mA , có cả REPLAY dùng để đóng ngắt thiết bị nạp liệu.
• Nguồn cấp: 220VAC hay 24VDC tùy nhu cầu sử dụng.
• Sai số: 0,1% trong quá trình hiển thị.
• Được trang bị nút nhấn dễ dàng hiệu chỉnh.
• Hệ số cách ly, chống nhiễu: 4000VAC giúp chống nhiễu và bảo vệ các kết nối.
• Có đèn báo khi quá mức.
• Bảo hành: 12 tháng, 1 đổi 1 nếu có lỗi từ nhà sản xuất.

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. Ngoài ra bên mình còn cung cấp các loại cảm biến đo mức khác 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:

Phone – Zalo: 0779 81 81 84 (An Nguyễn)

Email: An.nguyen@bff-tech.com