Các loại cảm biến đo mức (Bắt buộc phải biết)

1/ Cảm biến đo mức là gì?

Khi bắt đầu lái xe, bạn thường nhìn vào đồng hồ đo xăng để quyết định có nên đi đổ xăng trước khi bắt đầu một hành trình dài hay không, đây là một loại cảm biến đo mức. Các ngành công nghiệp sử dụng một số loại cảm biến mức khác nhau để xác định mức vật liệu của họ.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ nói về các loại cảm biến đo mức khác nhau được sử dụng trong ngành công nghiệp, chúng tôi sẽ cố gắng giải thích rất dễ hiểu.

1.1/ Phân loại cảm biến đo mức độ

Có thể chia các loại cảm biến đo mức thành 2 loại:

  • Đo mức theo điểm
  • Đo mức liên tục

Phép đo mức điểm cho biết khi một sản phẩm hay vật liệu có mặt tại một điểm nhất định và phép đo mức liên tục cho biết mức độ liên tục của một sản phẩm hoặc vật liệu khi nó tăng hoặc giảm.

Các cảm biến sử dụng phương pháp đo mức điểm bao gồm:

  1. Điện dung
  2. Quang học
  3. Độ dẫn nhiệt
  4. Rung (Âm thoa)
  5. Công tắc phao

Các cảm biến sử dụng phương pháp đo mức liên tục gồm có:

  1. Sóng siêu âm
  2. Radar (Microwave)

Chúng ta sẽ cùng phân tích xem chúng hoạt động thế nào và ứng dụng nào nên dùng phương pháp nào là tốt nhất, nhìn từ các đặc điểm kỹ thuật của chúng.

2/ Các cảm biến đo mức theo điểm

2.1/ Cảm biến đo điện dung

Cảm biến mức điện dung là một dạng cảm biến tiệm cận tạo ra một điện trường và phát hiện mức độ bằng cách tác động lên điện trường của nó.

Các cảm biến này có đặc điểm:

  • Nhỏ gọn
  • Rẻ hơn các loại cảm biến khác
  • Có xâm lấn (nghĩa là phải chạm vào vật thể được đo)
  • Độ chính xác cao
  • Cứng, cố định, không có bộ phận chuyển động

Tuy nhiên, loại cảm biến này cần được căn chỉnh và chỉ có thể đo được một số loại chất lỏng nhất định. Cảm biến điện dung có thể được sử dụng trong bể chứa chất lỏng. Một nhà máy xử lý nước có các bể chứa sẽ là nơi ứng dụng lý tưởng cho cảm biến điện dung.

cảm biến điện dung

2.2/ Cảm biến quang

Cảm biến quang học hoạt động bằng cách chuyển đổi các tia sáng thành tín hiệu điện để đo một lượng ánh sáng vật lý sau đó chuyển nó thành một giá trị đo.

  • Các loại cảm biến này không có bộ phận di chuyển
  • Không bị ảnh hưởng bởi áp suất hay nhiệt độ
  • Kích cỡ nhỏ
  • Có thể sử dụng với chất lỏng

Tuy nhiên, nếu ống kính (lens) bị tráng mờ hoặc bị bẩn, chúng cần phải được làm sạch. Chúng có thể được sử dụng làm thiết bị chỉ thị mức độ thấp để tránh tình trạng hoạt động thiếu dầu, chất làm mát hoặc thủy lực.

cảm biến quang học

2.3/ Cảm biến mức độ dẫn điện (điện trở)

Một dạng khác của cảm biến đo mức điểm là đo độ dẫn điện hoặc điện trở. Cảm biến độ dẫn điện hoặc điện trở sử dụng một đầu dò để đọc độ dẫn điện. Đầu dò có một cặp điện cực và đặt dòng điện xoay chiều vào chúng.

Khi chất lỏng bao phủ đầu dò, các điện cực của nó sẽ trở thành một phần trên mạch điện, làm cho dòng điện chạy qua báo hiệu mức cao hoặc mức thấp.

Các ưu điểm của cảm biến độ dẫn điện gồm có:

  • Không có bộ phận di chuyển
  • Chi phí thấp
  • Tương đối dễ sử dụng

Bên cạnh đó, chúng cũng có những nhược điểm:

  • Có xâm lấn (nghĩa là phải chạm vào vật thể được đo)
  • Chỉ đo được chất lỏng dẫn điện
  • Đầu đo bị mòn theo thời gian

Ứng dụng thích hợp cho các cảm biến này là để báo hiệu các mức cao hoặc thấp.

cảm biến điện trở

2.4/ Cảm biến mức độ rung (Tuning Fork)

Chúng sử dụng một bộ phận cảm biến hình nĩa với hai mũi nhọn. Cái nĩa dao động ở tần số cộng hưởng tự nhiên của nó. Khi mức độ thay đổi, tần số của nĩa sẽ thay đổi khi phát hiện mức độ rung khác nhau. Các cảm biến này có tính chất:

  • Nhỏ gọn và giá tương đối rẻ
  • Có xâm lấn (nghĩa là phải chạm vào vật thể được đo)
  • Dễ lắp đặt
  • Về cơ bản không cần bảo trì

Chúng được sử dụng không giới hạn dựa trên loại vật liệu mà chúng có thể cảm nhận được. Các ngành công nghiệp khai thác, thực phẩm và đồ uống và chế biến hóa chất là các ngành thường sử dụng các cảm biến này.

cảm biến đo độ rung

2.5/ Công tắc phao

Công tắc phao sử dụng phao nổi, là một loại thiết bị sẽ nâng lên hoặc hạ xuống khi sản phẩm được đưa vào hoặc tháo ra, thiết bị này sẽ mở hoặc đóng mạch dựa trên mức tăng hoặc giảm dịch chuyển phao.

Ưu điểm của công tắc phao là

  • Không cần cấp nguồn
  • Cho ra giá trị đo trực tiếp
  • Giá thành rẻ

Các nhược điểm bao gồm

  • Có xâm lấn (nghĩa là phải chạm vào vật thể được đo)
  • Có các bộ phận di chuyển
  • Có thể có kích thước lớn

Công tắc phao sẽ chỉ cho biết mức cao hoặc thấp, không thể đo mức thay đổi. Một ứng dụng tuyệt vời cho công tắc phao là trong các bể chứa chất lỏng, chỉ thị mức cao hoặc mức thấp.

công tắc phao

3/ Cảm biến đo mức liên tục

3.1/ Cảm biến đo bằng sóng siêu âm

Cảm biến đo mức siêu âm hoạt động bằng cách phát và nhận sóng siêu âm. Thời gian để sóng phản xạ trở lại được sử dụng để tính khoảng cách.

Ưu điểm của việc sử dụng loại cảm biến này là

  • Không có bộ phận di chuyển
  • Nhỏ gọn
  • Độ tin cậy cao
  • Không xâm lấn (không chạm vào vật thể đo)
  • Không bị ảnh hưởng bởi tính chất vật liệu được đo
  • Tự làm sạch do tự tạo ra rung động

Các nhược điểm của loại cảm biến này bao gồm

  • Giá khá đắt
  • Trong một số trường hợp, môi trường có thể có tác động tiêu cực đến cảm biến

Một ứng dụng như bồn chứa nhựa đường nóng trong nhà máy sản xuất ván lợp. Cảm biến siêu âm sẽ được đặt ở trên cùng của bể cách xa nhựa đường nóng và được sử dụng để cảm nhận mức độ và gửi yêu cầu đổ đầy cho bể.

cảm biến siêu âm

3.2/ Cảm biến mức radar

Các cảm biến này truyền sóng vi ba bằng một ăng-ten trên cảm biến. Vật liệu được cảm biến sẽ phản xạ các vi sóng này trở lại ăng-ten và thời gian từ khi phát đến khi nhận được tín hiệu tỷ lệ với mức giá trị cần đo.

Ưu điểm của cảm biến radar là

  • Không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất hay bụi
  • Có thể đo chất lỏng, chất nhão, bột và chất rắn
  • Độ chính xác cao, không cần căn chỉnh
  • Thuộc kiểu đo không xâm lấn

Nhược điểm bao gồm

  • Giá thành khá đắt
  • Có khoảng đo giới hạn nhất định

Quay lại ví dụ về nhà máy sản xuất ván lợp, cảm biến đo mức Radar có thể là một giải pháp lý tưởng. Giống như cảm biến siêu âm, cảm biến radar là một phương án hữu hiệu cho các bể chứa chất lỏng nóng.

cảm biến rada

4/ Tổng kết

Chúng ta đã điểm qua về 7 loại cảm biến khác nhau, tính chất và ứng dụng của mỗi loại.

Một số ứng dụng của chúng có thể trùng lặp nhau và khi quyết định chọn cảm biến, điều quan trọng là phải xác định bạn đang cần cảm biến cái gì và loại phản hồi mà bạn mong muốn.

Các cảm biến như độ dẫn điện hoặc điện trở, điện dung, đo độ rung, công tắc phao và cảm biến mức quang học có thể được sử dụng để chỉ ra mức cao hoặc thấp. Trong khi cảm biến đo mức bằng sóng siêu âm và radar có thể đo mức và đưa ra phản hồi cụ thể về lượng vật liệu trong bể chứa.

Bài viết liên quan