Bạn đã biết thông tin về cảm biến điện dung – một trong những thiết bị được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp. Trong bài viết này, Thủy Khí Điện sẽ phân loại và nêu rõ hơn về ứng dụng của cảm biến điện môi để các bạn hiểu rõ hơn trước khi quyết định chọn mua nhé.
Cảm biến điện dung là gì?
Cảm biến điện dung hay còn gọi là cảm biến điện môi là thiết bị sử dụng điện dung để đo hằng số điện môi của môi trường xung quanh. Hay nói cách khác là một loại cảm biến hoạt động dựa vào sự thay đổi của dung kháng, giữa thành bồn chứa và cảm biến. Bất kỳ một môi chất đều có một hằng số điện môi và môi chất khác nhau thì thông số này khác nhau. Đầu dò cảm biến điện môi sẽ thay đổi các liên kết khi mà chất rắn, chất lỏng với cảm biến.
Đây là thiết bị được ứng dụng rộng rãi nhất đo mức nước sạch, đo mức acid, báo mức hóa chất, dầu… tất cả chất lòng hoặc trong các môi trường hầm mỏ, lò hơi. trong công nghiệp sản xuất, chế biến, lắp ráp. Tùy theo mỗi hệ thống mà sử dụng các cảm biến điện môi 12v, 24v, 220v…
Cấu tạo cảm biến điện dung
So với các loại khác trên thị trường thì cảm biến điện môi có cấu tạo đơn giản hơn với phần đầu cảm biến linh hoạt điều chỉnh độ dài để tiếp xúc với môi chất. Đối với những ứng dụng mà khoảng cách quá lớn thì sẽ dùng loại cable hoặc proble để tăng khoảng cách đo chính xác.
Đối với loại cảm biến đo mức nước thì nó có 4 thành phần như sau:
1. Đầu dò
2. Ren kết nối
3. Thân chứa vi mạch xử lý tín hiệu
4. Và đầu kết nối tín hiệu ngõ ra
Nếu loại cảm biến mà có ren kết nối cùng với đầu kết nối tín hiệu ngõ ra nó dài hơn thì đó chính là loại điện dung chịu được nhiệt cao.
Xem thêm: Cảm biến nhiệt độ là gì? Nguyên lý, phân loại và ứng dụng
Nguyên lý cảm biến điện dung
Giữa cảm biến và thành bồn sẽ có lượng rất nhiều điện cực mắc nối tiếp để khi mức chất rắn hay chất lỏng tăng lên, tiếp xúc với điện cực của cảm biến thì lượng điện cực tăng lên. Con người sẽ thông qua những thuật toán của các vi xử lý để xác định được mức nhiên liệu cụ thể tiếp xúc.
Mỗi một môi chất, mỗi một nguyên liệu thì mức độ dẫn điện khác nhau nên cần phải chọn cảm biến sao cho phù hợp để tránh ảnh hưởng đến hiệu quả.
Những môi chất mà khả năng dẫn điện thấp hoặc rất thấp như nước cất, nước RO thì các loại cảm biến điện dung thường không thể đo và cho kết quả chính xác. Sau này, với nhiều cải tiến hơn thì các cảm biến điện môi đã đo tốt ngay cả chất lỏng không dẫn điện.
Các loại cảm biến điện dung
Dựa trên cấu tạo, đặc điểm mà người ta phân chia các cảm biến điện môi thành các loại sau:
Cảm biến đo mức liên tục chất lỏng
Được dùng sẽ đo mức chất lỏng liên tục có dạng tuyến tính ngõ ra Analog 4-20mA, 0-10v. Người dùng cần xác định đó là chất lỏng dẫn điện: Dung dịch của nước, nước…
Chất lỏng không dẫn điện: Dầu mỏ, dầu Diesel, xăng, dầu thực vật… Những môi trường mà tính chất dễ cháy nổ thì phải sử dụng loại được thiết kế chuyên biệt cho môi trường nguy hiểm như: Vừa nguy hiểm Xi, vừa nguy hiểm vừa nhiệt độ cao XiT.
Cảm biến đo mức liên tục chất rắn
Loại cảm biến đo mức liên tục chất rắn được dùng ngày càng phổ biến chính là đo mức chất rắn dạng tuyến tính Analog 4-20mA, 0-10v. Nó ưu việt hơn so với cảm biến dạng Radar, dạng sóng điện từ. Phạm vi đo khá rộng 20 mét nên nó có thể sử dụng silo, bể chứa nguyên liệu rắn. Ứng dụng cho những yêu cầu mà độ sai số thấp vì thiết bị chỉ sai số 1% trên dãy đo.
Cảm biến báo mức chất lỏng
Là thiết bị báo mức chất lỏng On-Off là loại để thay thế cảm biến dạng phao khi hoạt động không ổn định.
Đặc điểm của loại này đó là độ nhạy cao nên hoạt động tốt trong môi trường có nhiệt độ và áp lực lớn. Loại này cho tín hiệu ngõ ra relay PNP, NPN… có thể đấu vào PLC để trực tiếp, điều khiển tín hiệu. Người dùng có thể sử dụng bút từ để cài đặt thiết bị thường đóng, thường mở.
Cảm biến báo mức chất rắn
Các nhà máy thường dùng cảm biến dạng xoay báo mức chất rắn để biết báo cạn, báo đầy đối với các chất rắn chứa trong bể chứa chất rắn: Hạt nhựa, sỏi, cát…
Loại này có giá thành rẻ, độ chính xác cao nên thường được dùng nhiều trong các công ty chuyên về sản xuất thực phẩm, sữa bột, dược phẩm.
Ứng dụng cảm biến điện dung
Cảm biến mức nước điện dung CLS-23N
Nếu như trước đây người ta dùng phương pháp cổ điện dạng phao, que điện cực thì nay người ta có thể sử dụng báo mức dạng điện dung. CLS-23N thiết bị này có thể lắp ngang hoặc lắp đứng từ trên xuống tùy theo nhu cầu.
Hiện nay, dòng sản phẩm này có rất nhiều loại như:
+ CLS-23N-30: Độ dài nhỏ nhất 50mm và lớn nhất 1000mm. Đường kính của thiết bị phi 6mm. Nó có thể dùng cho các chất lỏng không dẫn hoặc có dẫn điện. Trong thiết kế của hãng, từ kết nối ren sẽ có 1 đoạn dài 32mm không đo được để tạo điều kiện cho việc lắp thiết bị từ trên xuống thuận tiện. Mức nước không bị tràn vượt giới hạn đo đã xác định.
+ CLS-23N-21: Giá thành rẻ nên dùng nhiều cho các tank chứa nước sạch, chất lỏng tiêu vi sinh. Loại này lắp ngang để khi tiếp xúc với nước nó cho ra mức on, off.
+ CLS-23N-20: Thì sử dụng cho hầu hết các loại chất lỏng, dù dẫn điện hay không dẫn điện. Đường kính 6mm và độ dài có thể tùy chọn, ngắn nhất 50mm và dài nhất 100mm.
+ CLS-23N-11: Được bọc 1 lớp PP Polypropylene nên dùng nó được trong các môi trường nước hay dung dịch nước dẫn hoặc không dẫn điện. Do có lớp PP nên nó dùng được cho môi trường nước sạch, chuẩn vi sinh. Với đầu dò có độ dài chỉ 30mm nên có thể lắp từ trên cao xuống hoặc lắp ngang để báo đầy mức nước.
+ CLS-23N-10: Đây là loại được đánh giá là có giá cả tốt, cạnh tranh và báo mức dầu, chất lỏng rất hiệu quả. Khi lắp trên bồn chứa, nó có thể lắp ngang để báo mức nước cạn, đây. Với tín hiệu ngõ ra của Relay là PNP nên người dùng có thể thông qua 1 rờ le trung gian để điều khiển bơm một cách nhanh chóng. Thiết kế với độ dài của đầu dò 30mm nên chỉ thích hợp lắp ngang.
Nếu chúng ta lắp dọc thì sẽ có 2 mức on, off cho ngõ ra relay PBP. Lúc này thì nó hoạt động như 1 cảm biến điện môi độc lập nên khi mức nước thấp hơn mức min thì xuất ra on còn khi mực nước cao nhất thì nó xuất ra off. Vì thế mà người ta kết nối nó với bơm để thực hiện đóng ngắt nước nhanh và chính xác.
Cảm biến báo mức dạng điện dung DLS-35N
Người ta cải tiến loại CLS-23N thành CLS-35N với nhiều ưu điểm hơn, ví dụ như: Có thể báo mức chất lỏng và chất rắn, to hơn, nhiều chức năng hơn. Tín hiệu ngõ ra là relay PNP tiêu chuẩn.
+ DLS-35_-10, 13 là loại có đường kính lớn khoảng 10mm và có chiều dài cố định 100mm, 50mm. Nó được thiết kế để báo mức chất lỏng, chất rắn, các chất dẫn điện như xăng, nhớt, dầu hoặc các chất không dẫn điện như đường, cát…
+ DLS-35_-11 có đặc điểm là đường kính lớn hơn khoảng 13mm với độ dài xác định 30mm, chuyên dùng cho môi trường nước sạch dẫn điện.
+ DLS-35_-20, 23 thì có đường kính bé hơn, khoảng 8mm, độ dài min 100mm và độ dài max 1000mm. Thiết bị này chuyên dùng để báo mức cho dầu FO, DO, dầu ăn hay dầu bôi trơn các loại, những chất rắn khác như: cát, bột đá, xi măng…
+ DLS-35_-21, 22, 25 là loại có đường kính xác định là10mm. Độ dài của thiết bị từ từ 100mm cho đến tối đa đạt 1000mm. Do được bao bọc bởi lớp FPE khả năng chịu nhiệt cao, áp suất lớn nên nó được dùng trong lò hơi, gas, nước nóng.
+ DLS-35N_-30 là loại có đường kính bé nhất trong series này 6mm và độ dài minn 100mm, max 3000mm, chuyên dùng cho chất rắn, chất lỏng không có khả năng dẫn điện.
+ DLS-35_-31 đường kính 8mm và độ dài min từ 100mm – độ dài max 3000mm. Bên ngoài được bao bọc 1 lớp vỏ FPE nên tạo được độ tin cậy, được dùng cho cả nước thải, nước, hóa chất.
+ DLS-35_-40, 43 là loại có đường kính lớn 22mm, kích thước chiều dài từ 100mm và max 1000mm. Nó được thiết kế chuyên dụng để đo và báo mức tại các bồn dầu không dẫn điện, bồn dầu dẫn điện. Riêng loại này thì nó có thể chịu được áp suất tốt, khoảng 50 bar.
+ DLS-351–41, 45 được thiết kế với đường kính lớn 22mm và chiều dài từ 100mm – max 1000mm. Người ta dùng loại này khi cần đo trong môi trường có áp suất cao với môi chất là chất dẫn điện, chất không dẫn điện.
+ DLS-35_-50: Là loại đặc biệt vì cảm biến là một sợi cable, độ dài 1000mm – max 6000mm. Người ta thiết kế nó để dùng cho khu vực có độ sâu lớn, lắp đặt từ trên xuống và dùng báo mức: đá, bột hay xi măng và một số chất lỏng khác.
Cảm biến điện dung đo mức nước CLM-36
So với các loại khác thì CLM-36 series là đặc biệt hơn khi có thể điều chỉnh được độ dẫn điện sao cho phù hợp với các môi trường, ứng dụng khác nhau.
+ CLM-36_-10: Là loại có đường kính khoảng 8mm với chiều dài từ 0.2m đến 5m. Nó được thiết kế dành riêng cho cho những môi chất là: Dầu ăn, dầu FO, DO hay dầu diesel hay những chất rắn như: Lúa, xi măng, gạo, cát, hạt nhựa hay những môi chất mà độ dẫn điện rất thấp εr <10.
+ CLM-36_-11, 12 là loại cải tiến hơn với toàn thân được phủ lớp PFA / FEP. Độ dài 0.2- 3m. Loại này được dùng cho các bồn chứa dẫn điện, bồn nước thải hay các bồn chứa bê tông, các chất không dẫn điện.
+ CLM-36_20 có đường kính 22mm và chiều dài từ từ 0.2m đến3m. Phạm vị sử dụng hẹp nhưng chuyên biệt hơn với xăng, dầu, bồn chứa những chất không có khả năng dẫn điện.
+ CLM-36_-22 tương tự như với loại CLM-36-20. Điểm khác biệt của nó chính là nó được phủ một lớp FEP nên được dùng đo mức nước liên tục cho các bồn, bể chứa không dẫn điện.
+ CLM-36_-30, 31 được thiết kế là một sợi cable thả từ trên xuống phía dưới để đo mức các chất rắn như bột sắn, xi măng hay cát, đá. Độ dài của nó từ từ 1m cho đến tối đa 20m.
+ Cuối cùng là loại CLM-36_-32 có đối trọng là PTFE và được phủ một lớp FEP. Nó chuyên dùng cho chất lỏng KHÔNG dẫn điện và có chiều dài từ 1 – 20m.
Cách chọn cảm biến điện môi
Tất nhiên trong quá trình chọn mua sản phẩm, ai ai cũng mong muốn tìm được đúng thiết bị cần vì thế mà không nên bỏ qua 4 lưu ý sau đây:
+ Đầu tiên là xác định loại cảm biến để biết được cần tìm loại báo mức dạng on – off hay là dạng đo mức liên tục với tín hiệu ngõ ra 4-20mA.
+ Mỗi công việc, mỗi một hệ thống khác nhau thì sẽ không giống nhau ở đặc điểm môi trường làm việc. Vì thế mà điều thứ 2 cần làm là xác định môi chất – nơi mà thiết bị làm việc. Đó có thể là chất rắn, nước nóng, nước lạnh, hóa chất… Mỗi một loại môi chất thì cần có 1 cảm biến tương đương.
+ Tiếp theo chính là nắm được tính chất của môi chất, nhiệt bao nhiêu và áp suất. Hai yếu tố này sẽ quyết định trực tiếp đến độ bền cũng như hiệu quả trong công việc của thiết bị nên cần phải được cân nhắc và tính toán cẩn thận để tránh việc nó bị hỏng do nhiệt quá cao, áp suất quá lớn.
+ Đối với các cảm biến điện môi loại đo mức dạng liên tục thì người dùng cần phải biết khoảng cách chính xác của đo mức là bao nhiêu mét hay milimet.
Người dùng cũng nên chọn những sản phẩm đến từ các thương hiệu uy tín để đảm bảo chất lượng và thời gian sử dụng lâu dài.
