[+PHƯƠNG PHÁP] Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm | Dinel – Italy

Giải pháp nào dùng để đo mực nước trong bình chứa, bể chứa, đập thủy điện…mà hiệu quả và kết quả đo chính xác nhất? Chắc hẳn nhiều anh em kỹ thuật sẽ có một phương pháp riêng biệt để dùng đo mực chất lỏng. Hiện nay, để có thể đo được mực nước thì có vô số phương pháp dùng để đo. Trong số đó, một giải pháp hữu dụng nhất đó chính là dùng loại cảm biến siêu âm. Đối với ngành công nghiệp hiện nay, cảm biến siêu âm đã và đang được sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, cảm biến siêu âm có một sự tiện ích rất hiệu quả đó chính là đo mức nước không tiếp xúc. Vậy bài viết hôm nay, mình xin chia sẽ giải pháp đo mực nước bằng cảm biến siêu âm.

Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm không hiển thị

Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm không hiển thị là giải pháp đầu tiên mà mình giới thiệu đến các bạn. Sở dĩ chúng có tên gọi như vậy, bởi vì hiện nay chúng ta sẽ bắt gặp hai dạng cảm biến siêu âm. Đầu tiên là cảm biến siêu âm không hiển thị, thứ hai là cảm biến siêu âm có hiển thị.

Cảm biến siêu âm không hiển thị là gì?

Cảm biến siêu âm không hiển thị là dạng cảm biến mà chúng chủ yếu dùng để đo mực nước hay chất lỏng. Chúng sẽ dựa vô nguyên lý hoạt động cơ bản của sóng siêu âm dùng để đo mực nước. Sau đó, kết quả đo được của nó sẽ dùng để truyền thẳng trực tiếp về PLC hoặc một số Module nhận tín hiệu nào khác.

Hiện nay, để đo mực nước bằng cảm biến siêu âm chúng ta sẽ có hai trường hợp phổ biến. Đó chính là dùng để đo chiều cao mực chất lỏng và dùng để đo khoảng cách của mực chất lỏng.

Đối với trường hợp đo chiều cao mực nước, trường hợp chủ yếu được sử dụng nhiều trong trường hợp này. Đa số là thường được dùng để đo chiều cao các kiểu loại chất lỏng như sản xuất sữa, rượu, mứt hoặc một số chất lỏng hóa học kết dính… Những môi trường này có đặc điểm cần độ đảm bảo vệ sinh và đảm bảo sự chống ăn mòn điện hóa.

Còn đối với trường hợp dùng để đo khoảng cách mực nước. Chủ yếu những trường hợp này mà chúng ta được đề cập tới là dùng lắp đặt tại các bể bứa, bình chứa dung tích lơn, cống nước… Dùng để nhận biết được khoảng cách mực nước hiện tại đang là bao nhiêu.

Đặc điểm kỹ thuật cảm biến siêu âm      

Đối với cảm biến siêu âm đo khoảng cách, chúng ta luôn phải lưu ý một vài thông số kỹ thuật cần lưu ý. Đặc biệt, trong số đó là về khoảng cách đo, môi trường nhiệt độ đo và điểm chết của cảm biến.

Cảm biến siêu âm không hiển thị dùng để đo được khoảng cách từ: 0,1m đến 20m.

Nguồn điện dùng cho cảm biến: 18…36 VDC.

Tín hiệu ngõ ra của cảm biến: tín hiệu tuyến tính Analog 4…20mA.

Độ phân giải: <1mm

Độ chính xác: 0,15%

Độ rộng tia sóng: 10 độ.

Nhiệt độ môi trường đo: -30…+70˚C

Thời gian phản hồi tín hiệu: 0,5s

Điểm mù nhỏ nhất của cảm biến: 0,1m

Tham khảo: {HƯỚNG DẪN} Cảm biến siêu âm đo khoảng cách ULM-53N

Ứng dụng cảm biến siêu âm không hiển thị

Chắc hẳn các bạn cũng đã được nghe nhiều hoặc đọc tín tức về các hệ thống giám sát hiện nay. Những khu vực này thường được coi như một “bộ não” của nhà mày. Đơn giản, vì đây là căn phòng dùng để nhận và phân tích các tín hiệu truyền về.

Một trong những thiết bị hay được dùng dùng để giám sát, đó chính là người bạn “cảm biến siêu âm không hiển thị”. Chủ yếu, các loại cảm biến đo mực chất lỏng bằng sóng siêu âm.

Tuy nhiên, ngoài việc dùng để làm cảm biến siêu âm đo khoảng cách hay dùng để đo chiều cao. Thì tín hiệu tuyến tính 4-20mA này của cảm biến còn hay được sử dụng dùng để điều khiển các loại van tuyến tính, kích ON/OFF các loại động cơ bơm hoặc xả…

Dẫn đến, song song với việc hiển thị ra, chúng còn dùng để nối trực tiếp đến những bộ điều khiển tín hiệu. Điển hình cho các bộ đấy hiện nay như: PLC – Mistsubishi, PLC – Simens, PLC – Wacon hoặc thậm chí các bộ xử lý tín hiệu bằng vi xử lý.

Bên cạnh về ứng dụng kỹ thuật của cảm biến siêu âm mang lại. Thì còn có một số ứng dụng dùng để đo mực chất lỏng cho các môi trường đo cụ thể như sau:

• Lĩnh vực thực phẩm: dầu thực vật, nước, si rô, rượu, sữa…
• Các khu vực sông ngòi, khu vực xử lý nước sinh hoạt, nước thải.
• Các dạng chất lỏng hóa học có độ kết dính, hoặc bằng nhựa và một số loại chất lỏng trong y dược.
• Các loại dầu công nghiệp: dầu nguyên liệu, dầu DO.

Ưu nhược điểm giải pháp đo mức không hiển thị

Về ưu điểm

• Đối với cảm biến đo mức không hiển thị nó sẽ phù hợp để lắp đặt nhiều kiểu loại ren G.
• Đo được khoảng cách hay mực nước lên đến 20m.
• Phù hợp để lắp đặt cho những môi trường cần đảm bảo vệ sinh hoặc môi trường có tính ăn mòn.
• Cách cài đặt cảm biến tương đối đơn giản. Không cần phải lập trình gián tiếp bằng các phần mềm khác.
• Đây là loại cảm biến siêu âm chống nước.
• Cảm biến siêu âm công nghiệp này có thể nối dây dẫn dài lên khoảng nhỏ hơn 1000m (Hạn chế nối dây quá dài dễ bị nhiễu tín hiệu đường truyền)

Về nhược điểm

• Nó cực kỳ hạn chế để mực chất lỏng ở khu vực như giếng nước. Bởi vì đường kính của giếng nước này thường khá là nhỏ nên dẫn đến dễ bị làm sai số đo.
• Khả năng đo chính xác đối với bề mặt nước có nhiều bọt bị giảm đi rất nhiều. Nguyên nhân do bề mặt của bọt nó không được bằng phẳng. Dẫn đến khi sóng phản xạ phản hồi tín hiệu về bị nhiễu loạn. Từ đấy, cảm biến sẽ dẫn đến tình trạng đo sai kết quả. Tuy nhiên, nếu sử dụng thêm thiết bị “phễu”. Nó sẽ giúp cho quá trình đo sẽ chính xác hơn.
• Không nên lắp đặt dùng đo mực nước bằng cảm biến siêu âm ở gần các động cơ khuấy. Bởi vì, cánh khuấy sẽ làm cho nước di chuyển như thế khi đo sẽ cho kết quả bị sai đi rất nhiều.
• Không dùng để lắp ở trị trí nghiêng hoặc mặt phẳng bị ghồ ghề nhiều…
• Có điểm DEADZONE.
• Giá thành tương đối cao

Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm có hiển thị

Phương pháp tiếp theo dùng để đo mức đó là dùng cảm biến siêu âm có hiển thị. Nó là loại cảm biến siêu âm được thiết đặc biệt nhất và nhiều sự tiện nghi nhất.

Cảm biến siêu âm có hiển thị là gì?

Cũng như người anh em cảm biến siêu âm không hiển thị. Loại cảm biến siêu âm có hiển thị này được thiết kế thêm màn hình OLED + LCD.  Chuyên dùng để đo mực chất lỏng và đồng thời dùng để hiển thị kết quả đo trực tiếp.

Tuy nhiên, điểm khác biệt lớn của cảm biến siêu âm không nằm ở việc hiển thị kết quả đo mực chất lỏng. Mà ngoài ra, chúng còn dùng để điều chỉnh hai thông số quan trọng dưới đây:

• Độ độ trễ tín hiệu: Trường hợp này cực kỳ khá phổ biến cho những khu vực hay mực nước dâng lên quá nhanh khiến cho tín hiệu đo không được chính xác. Hoặc thậm chí là bề mặt nhiều gợn sóng. Khi và chỉ khi chúng ta dùng chức năng này, thì sẽ khiến cho việc đo kết quả chính xác hơn và hiển thị đúng giá trị trên màn hình hiển thị. Đây là ưu điểm lớn mà các loại cảm biến thông thường không có.
• Độ nhạy của cảm biến: Đối với bề mặt hay có bọt nổi bên trên (chủ yếu là bia rượu, một số chất hóa học tạo bọt như xà bông…). Thông thường các loại cảm biến siêu âm dễ bị sai số khi đo. Tuy nhiên, đối với loại cảm biến đo mực chất lỏng bằng siêu âm này thì hoàn toàn có thể dùng được.

Vậy, tóm lại ngoài những ưu điểm nổi bật mình đã viết trên. Cũng như bao loại cảm biến siêu âm khác, chúng cũng dùng cho hai mục đích chính:

• Cảm biến đo mực chiều cao chất lỏng.
• Cảm biến đo mực khoảng cách chất lỏng.

Đặc điểm kỹ thuật cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng dùng để hiển thị mức ngay tại vị trí lắp đặt, có một số thông tin cần lưu ý dưới đây.

Cảm biến siêu âm có hiển thị dùng để đo được khoảng cách: 0,15m đến 20m.

Nguồn điện vào: 18…36 VDC.

Tín hiệu ngõ ra: Dạng tín hiệu tuyến tính 4-20mA, Hart.

Độ chính xác lên đến: 0,15%.

Độ rộng chùm sóng siêu âm: 10, 12, 14˚.

Đo mực nước liên tục ở nhiệt độ khoảng: -30…+70 ˚C.

Có chế độ điều chỉnh thời gian phản hồi: 0…99s. Chế độ này làm tăng tỉ lệ đọc giá trị chính xác hơn.

Có màn hình hiển thị giá trị đo.

Được thiết kế thêm phần nút nhấn để điều chỉnh, thay đổi chế độ.

Tham khảo: {HƯỚNG DẪN} Cảm biến siêu âm đo mức có hiển thị ULM-70N

Ứng dụng cảm biến siêu âm có hiển thị

Hai ứng dụng chung mà bất kỳ loại cảm biến siêu âm đều được sử dụng đó chính là:

• Dùng để đo chiều cao mực chất lỏng.
• Dùng để đo khoảng cách mức chất lỏng.

Chính vì thế, không chỉ dùng để đo mực nước hoặc của bất kỳ các loại dung môi công nghiệp nào. Mà chúng cũng thường được ứng dụng trong việc điều khiển các thiết bị hoặc động cơ thông qua ứng dụng PID controller.

Ngoài sự ứng dụng tương đồng với cảm biến siêu âm không hiển thị, nó còn dùng trong các bộ điều khiển PID dạng tuyến tính hoặc ON/OFF. Ngày nay, rất nhiều nhà máy hay xí nghiệp hay sử dụng cơ chế này dùng để điều khiển tự động.

Đây là ứng dụng phổ biến của PID chuyên dùng để điều khiển các loại động cơ bơm nước hay xả nước, ngoài ra còn có một số loại van…Chủ yếu, để có thể điều khiển các loại thiết bị hay động cơ này, thì chúng ta phải truyền tín hiệu của cảm biến về.

Ưu nhược điểm giải pháp đo mức có hiển thị

Về ưu điểm

• Ngõ ra tín hiệu của cảm biến siêu âm công nghiệp có hiển thị vừa dạng Hart, 4-20mA hoặc ModBus RTU. Nên phù hợp lắp đặt hầu hết các thiết bị điện tử công nghiệp hiện nay.
• Đây là cảm biến siêu âm chống nước, thế nên nó hoàn toàn phù hợp lắp đặt đo mức ở những khu vực bị ô nhiễm. (Nước thải)
• Vì là cảm biến siêu âm có hiển thị màn hình nên nó hay được lắp đặt ở những khu vực có độ nguy hiểm lớn. Như là các bồn chứa hóa học, bởi vì ngoài giám sát trên hệ thống ra, thì chúng ta phải giám sát trực tiếp để đảm bảo an toàn.
• Thao tác cài đặt tương đối dễ dàng, chủ yếu dùng các nút nhấn để thiết lập.
• Dùng để lắp đặt trực tiếp để đo mức ở những khu vực nhiều bọt.
• Đo được nhiều loại môi trường như ULM-53: sữa, rượu, bia, nước thải, nước sinh hoạt, chất hóa học có độ bám dính hay dạng đặc…
• Dùng để đo mức ở những khu vực có độ nhiễu nhiều. Bằng cách thay đổi chức năng đo thông qua cài đặt trên màn hình.
• Lắp đặt trực tiếp tại ngoài trời bởi vì theo tiêu chuẩn IP67.
• Dùng để đo mức cho cả những khu vực nguy hiểm, đầy bụi bẩn hoặc dễ cháy nổ.

Về nhược điểm

• Giá thành cảm biến siêu âm hiển thị này có giá chênh lệch nhiều so với cảm biến siêu âm không hiển thị.
• Không phù hợp đo mức cho những khu vực có bề mặt gồ ghề hay vật cản: cánh khuấy…
• Một số nhược điểm tương tự như siêu âm không hiển thị.
• Có điểm DEADZONE.

Bài viết tham khảo: {+HOT} Tổng hợp các loại cảm biến đo mực chất lỏng chính xác cao.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của tôi. Chúc các bạn một ngày tốt lành!

SALES ENGINEER: Nguyễn Thành Đạt
SĐT: 0342962936