Cảm biến radar đo khoảng cách

Cảm biến radar đo khoảng cách là dạng cảm biến gì? Cảm biến thường dùng để làm gì? Cách lắp đặt và cài đặt nó như thế nào? Là một kỹ sư cơ điện tử, mình sẽ hướng dẫn các bạn cách sử dụng cảm biến như nào cho phù hợp. Như vậy, sẽ tránh những sai sót không đáng có liên quan đến cảm biến radar này.

Cảm biến radar đo khoảng cách

GRLM-70N là một loại thiết bị được sản xuất và thiết kế tại Crech. Nguồn gốc của thiết bị này đến từ hãng Dinel. Dinel làm một trong những hãng đạt tiêu chuẩn thiết kế của khu vực châu Âu – G7. Đây là tiêu chuẩn mà được nhiều người kỹ sư nước người tin tưởng bởi vì độ bền cũng như chất lượng của thiết bị.

Radar là gì?

Radar là một thuật ngữ được viết ngắn gọn từ cụm từ tiếng anh Radio detection and ranging (Dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến). Hiện nay, sóng radar được ứng dụng nhiều và phổ biến trong quân sự. Ắt chẳn các bạn cũng được nhìn thấy về các loại thiết bị phát và thu sóng radar. Như là tín hiệu chảo kỹ thuật số, angten radar tầm xa trong quân đội…

Bản chất của Radar được hoạt động dựa vào sóng vô tuyến.  Sóng vô tuyến có giải tần số nằm trong tần số siêu âm, có tần số khoảng từ 3kHz đến 300GHz. Tuy nhiên, sóng vô tuyến xét về bản chất không phải là một dạng sóng siêu âm.

Điểm chung giữa nó là sóng siêu âm đó là khi gặp vật cản thì sẽ phản ngược lại. Sóng vô tuyến có giải bước sóng lớn hơn siêu âm và chính xác hơn siêu âm. Đo đó, ngày nay nhiều thiết bị nhân tạo như vệ tinh thường sẽ sử dụng sóng vô tuyến để liên lạc, truyền tín hiệu…

Cảm biến radar là gì?

Một ứng dụng khác của radar đó là dùng cho việc chế tạo cảm biến. Cảm biến đo mức radar là một loại thiết bị dùng để đo mức chiều cao của nguyên liệu nào đó. Với đặc điểm là sự chính xác tốt nhất trong nhiều loại cảm biến đo mức hiện nay.

Cảm biến radar này sẽ tồn tại dưới hai dạng. Dạng đầu tiên là dạng có que dò hoặc có dây. Loại thứ hai là dạng cảm biến radar không tiếp xúc. Loại này nó hoàn toàn giống với việc một cái máy thu phát radar bình thường.

Cấu tạo cảm biến đo mức radar

Cảm biến radar sẽ có cấu tạo gồm 3 phần cơ bản như sau:

1 – Màn hình hiển thị

2 – Bộ phẩn phân tích và xử lý tín hiệu

3 – Que dò điện cực

Màn hình hiển thị của cảm biến dùng để hiển thị mức đo được mà cảm biến radar đang đo. Điều này được hiểu rằng, vị trí lắp đặt loại cảm biến này sẽ phải thuận tiện cho việc đọc giá trị hiển thị trên màn hình. Đồng thời, nó cũng dùng để truyền thông giám sát trong hệ thống.

Ngoài ra, việc có màn hình hiển thị sẽ thuận tiện thay đổi chức năng đo cho cảm biến. Bạn sẽ dễ dàng thay đổi đơn vị, khoảng cách đo, đơn vị hoặc thậm chí là phương thức đo.

Tiếp đến, bộ phân phân tích và xử lý tín hiệu. Hiển đơn giản chỉ là phần chuyển đổi tín hiệu từ radar sau đó hiển thị kết quả lên màn hình. Song song với việc đó thì nó sẽ truyền tín hiệu đến các thiết bị điện khác.

Que dò điện cực là một bộ quan trọng nhất của cảm biến. Lý do mà loại cảm biến radar này cần có một que do hay dầy dò. Đơn giản, nguyên nhân là bộ phần này sẽ dẫn dắt những giải sóng vô tuyến. Cho phép sóng này di chuyển theo hướng của que dò.

Nguyên lý cảm biến radar đo khoảng cách

Trước hết, nguyên lý hoạt động của radar sẽ được diễn ra như sau. Một chiếc máy thu phát sóng radar, nó sẽ có một đầu thu và phát. Ngoài ra, còn có thêm một cái cháo giúp hấp thụ sóng tốt hơn.

Khi chiếc máy thu phát sóng radar này hoạt động. Nó sẽ bắn ra dãi sóng vô tuyến có bước sóng rộng. Chính bởi gì có bước sóng rộng từ 1mm đến 100km. Thế nên, chúng sẽ được ứng dụng cho việc truyền tải tín hiệu giữa mặt đất với vệ tinh.

Khi sóng vô tuyến này được lan truyền trong không khí. Bỗng dưng, bất chợt sóng vô tuyến này “va chạm” vào một vật thể nào đó. Ngay lập lức, sóng vô tuyến sẽ bị bật trở lại. Nó cũng sẽ có phương và chiều với sóng tới.

Khi sóng vô tuyến này bị bật ngược trở lại, thì bộ phận thu phát lúc này sẽ nhận được tín hiệu phản hồi. Đại lượng vật lý đặc trưng tiêu biểu cho phương trình tính toán ra khoảng cách hoặc vị trí của vật thể đó là:

• Vận tốc
• Thời gian

Dựa vào hai tham số cơ bản trên, thì trung bình một máy thu phát sóng sẽ phân tích ra và đưa ra được vị trí vật thể một cách khách quan và chính xác nhất.

Thật vậy, đối với cảm biến radar cũng có chức năng tương tự như vậy. Nó cũng sẽ có những bộ phận cơ bản như một một máy thu phát radar. Tuy nhiên, để tăng được độ chính xác nên nó phải có thêm một cây que dò. Và sóng vô tuyến này sẽ di chuyển dọc theo que dò của cảm biến.

Kích thước cảm biến radar

Đối với cảm biến radar nó sẽ có nhiều kích thước. Tuy nhiên, điểm lưu ý chủ yếu đối với loại cảm biến radar này đó chính là:

• Chiều dài que dò.
• Thể loại Ren.

Đối với chiều dài que dò, đối với cảm biến radar. Que dò của cảm biến chủ yếu sẽ có những giải kích thước sau đây: 2m, 3m, 8m, 15m, 40m. Còn đối với ren kết nối của cảm biến, chúng sẽ có hai loại.

• Dạng ren G 1”
• Dạng ren NPT 1”

Khi nào dùng cảm biến đo mức radar?

Giá thành của loại cảm biến đo mức radar này tương đối mắc. Dẫn đến, để tận dụng được khả năng của loại cảm biến này chủ yếu nó sẽ phù hợp với những khâu quan trọng trong dây truyền sản xuất.

Vậy như thế nào được hiểu là khâu quan trọng trong dây truyền sản xuất?

Thông thường, vị trí đo mức cần độ chính xác thường hay được dùng ở phân khúc khâu trộn tỉ lệ. Việc trộn lỉ lệ cần độ chính xác này chủ yếu ở phần trộn tỉ lệ hóa học của các sản phẩm hóa chất. Đơn giản như là các chất tẩy rửa, nước rửa chén…

Nguyên do bởi vì sự pha trộn này cần đúng theo như tỉ lệ. Hẳn các bạn đã biết rằng, chuỗi xảy ra phản ứng hóa học hầu hết cần phải căn theo tỉ lệ nồng độ để trộn lẫn. Chẳng may, mà tỉ lệ không đúng thì sẽ dẫn đến hóa chất bị thay đổi đi ứng dụng vốn có của nó.

Ngoài ra, việc dùng cảm biến đo mức radar cũng hay dùng cho quy trình điều chế thuốc tây hoặc các loại thuốc khác. Thuốc, là một dạng thành phần nhiều chất được trộn lận theo tỉ lể. Do đó việc giám sát mức để có thể phân chia đúng tỉ lệ. Như vậy thuốc mới đúng liều lượng.

Ứng dụng cảm biến đo mức radar

Cảm biến đo mức radar phù hợp dùng để đo mức cho một số môi trường dưới đây:

• Trong lĩnh vực thực phẩm: ngũ cốc, sô cô la, mức, các loại thức uống, các loại bột…
• Y dược và hóa chất: vật liệu dạng rắn, phân bón, dung dịch tẩy rửa, dung môi hữu cơ…
• Vật liệu: xi măng, cát, nhựa đường lỏng, bitum, hạt nhựa nhỏ…
• Một số các loại dầu công nghiệp: dầu nhiên liệu, dầu thủy lực, viên gỗ…

Bên cạnh việc dùng để đo mức cho những môi trường trên. Cảm biến radar nó sẽ xuất ra tín hiệu Analog hoặc ModBus RS485. Điều này sẽ thuận tiện cho việc lắp đặt hoặc kết nối tín hiệu đến các bộ PLC Mistubishi, Wecon, Siemens…Và một số thiết bị để truyền thông trong hệ thống giám sát nhà máy.

Hướng dẫn cảm biến đo mức radar

Làm thế nào có thể lắt đặt cũng như nối dây cảm biến đo mức radar GRLM-70N? Về phần này, mình sẽ hướng dẫn kỹ thuật liên quan đến cảm loại cảm biến radar này. Chủ yếu để cho những người kỹ sư, thợ lắp đặt cảm biến sẽ dễ hình dung hơn.

Cách lắp đặt cảm biến radar

Cảm biến radar phù hợp lắp đặt ở vị trí thằng đứng, từ trên xuống. Tuy nhiên, ở mỗi vị trí thành cổ bình, không nên lắp phần cổ bình dài đến que dò của cảm biến. Như thế sẽ dễ bị gặp trường hợp DeadZone.

Ngoài ra, lắp đặt cảm biến ở những nơi không có vật cản. Hoặc là có vận cản ở gần đấy, vì như thế sẽ làm việc đo mức của cảm biến bị sai số rất nhiều. Đối với trường hợp mà môi trường chất lỏng có nồng độ hóa chất mạnh như là: axit manh, khí Cl2, axit clohidric…và nó được đựng trong bình không dẫn điện.

Còn đối với việc lắp đặt ngoài trời, thì nên cần mái che cho cảm biến. Như vậy cảm biến mới hoạt động ổn định trong thời gian dài.    

Cách nối dây cho cảm biến radar

Đối với việc nối dây tuyến tính cho cảm biến radar. Bình thường đối với dạng cảm biến này, sẽ có hai ngõ để nối dây. Đó là một dây (+), và dây (-). Có hai cách nối dây cho loại cảm biến radar như này. Một là theo kiểu Passvie, hai là dạng Active.

Đây là sơ đồ nối dây cơ bản đối với loại cảm biến radar. Lưu ý đối với kiểu mắc Active, thì yêu cầu của thiết bị nhân tín hiệu 4-20mA phải cung cấp nguồn. Nghĩa là, đối với kiểu đấu này sẽ có một dây nguồn và một dây nhận tín hiệu 4-20mA.

Cách cài đặt chức năng đo cho cảm biến

Bước 1: Nhấn dữ nút “OK” cho đến khi trên màn hình hiển thị danh mục.

Bước 2: Sử dụng nút “lên xuống” để di chuyển. Chúng ta sẽ chọn chế độ “Basic setting”.

Bước 3: Sau khi chọn “Basic setting”, chúng ta thiết lập thông số “Min level” và “Max level”

• Bước 3.1: Dùng nút “Ok” để di chuyển qua lại giữa các tham số “0.0.0.0.0” và dùng nút nhân “Lên-xuông” để thay đổi giá trị.
• Bước 3.2: Sau đó nhấn nút “OK” để lưu lại quá trình cài đặt. (Màn hình sẽ hiển thị thông báo “saved”)
• Bước 3.3: Dùng nút “ESC” để thoát từng chế độ.

Các thao tác khác tương sẽ được thực hiện từng bước như trên cho các chế độ “Units, Damping, Sensitivity, Teaching”

– “UNITS” đây là chức năng dùng để thay đổi đơn vị đo của cảm biến.

– “DAMPING” đây là chức năng dùng để thay đổi thời gian phản hồi tín hiệu. Chức năng sẽ được sử dụng khi và chỉ khi môi trường đo có bề mặt gồ ghề, dạng sóng… Ngoài ra, khi sử dụng chế độ này sẽ tăng kết quả hiển thị chính xác hơn.

– “SENSITIVITY” điều chỉnh độ nhạy cho cảm biến. Theo như sự khuyến cáo của nhà sản xuất, bạn sẽ thay đổi chức năng này khi và chỉ khi bề mặt môi trường đo có nhiều bọt hoặc bong bóng nước…Lúc này bạn sẽ thay đổi giá trị nó thành “high”.

– “TEACHING” được hiểu đơn giản là chế độ lọc nhiễu. Trường hợp bạn nên dùng chức năng này khi bình chứa bên bạn có hiện tượng bề mặt gồ ghề, có sử dụng máy trộn và một số những dị vật khác. Dùng chức năng này dùng để lọc những tín hiệu bị phản xạ sai và chỉ hiển thị lại những kết quả đúng khi đo mức.

Tư vấn giải pháp thiết bị công nghiệp

Tóm lại, trên đây là tất tần tật những điều cơ bản đối với cảm biến radar đo khoảng cách GRLM-70N. Tuy nhiên, bạn vẫn nên lưu ý rằng khi dùng loại cảm biến radar này. Bởi lẽ, chính vì độ chính xác cũng như tương thích với điều kiện môi trường khắc nghiệt. Cho nên dẫn đến giá thành của loại này sẽ khá là mắc so với nhiều loại cảm biến đo mức.

Dẫu vậy, để có thể giải đáp những khúc mắc khác hoặc cần tư vấn rõ thêm giải pháp về loại cảm biến này. Các bạn có thể liên hệ thông tin bên dưới cho mình để mình tư vấn cho nhé.

Consulting Solutions Engineer

Nguyễn Thành Đạt