Trong các hệ thống HVAC, xử lý nước và tự động hóa công nghiệp, việc kiểm soát mực chất lỏng trong bồn chứa, bể kỹ thuật hay giếng thu là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo vận hành an toàn và liên tục. Mực nước quá thấp có thể gây cháy bơm, trong khi mực quá cao dễ dẫn đến tràn bể, mất kiểm soát hoặc ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
Để giải quyết bài toán này, cảm biến đo mức được sử dụng như một thiết bị đo lường trung tâm, giúp theo dõi, hiển thị và truyền tín hiệu mức chất lỏng hoặc vật liệu rắn về hệ thống điều khiển. Vậy cảm biến đo mức là gì, nguyên lý hoạt động ra sao và hiện nay có những phương pháp đo mức nào được sử dụng phổ biến? Hãy cùng Sensors Việt Nam tìm hiểu chi tiết ngay sau đây.
CẢM BIẾN ĐO MỨC LÀ GÌ
Cảm biến đo mức (Level Sensor) là thiết bị dùng để xác định và giám sát độ cao của chất lỏng, chất rắn hoặc bùn bên trong bồn chứa, bể kỹ thuật, silo hoặc giếng thu. Giá trị mức đo được sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện (analog hoặc digital) để phục vụ cho việc hiển thị, cảnh báo và điều khiển tự động. Trong thực tế, cảm biến đo mức có thể đảm nhiệm hai chức năng chính:
- Đo mức liên tục: cung cấp giá trị mức thay đổi theo thời gian (ví dụ 0-100%, mm, m)
- Báo mức điểm: phát hiện mức cao, mức thấp hoặc mức tràn tại vị trí xác định
Nhờ khả năng cung cấp thông tin chính xác về mực môi chất, cảm biến đo mức đóng vai trò quan trọng trong việc:
- Bảo vệ bơm và thiết bị khỏi chạy khô hoặc quá tải
- Ngăn ngừa tràn bể, rò rỉ hoặc mất kiểm soát hệ thống
- Tối ưu vận hành và tiết kiệm năng lượng
Trong các hệ thống HVAC, xử lý nước và tự động hóa công nghiệp, cảm biến đo mức được xem là một trong những thiết bị đo lường không thể thiếu.
XEM THÊM: THIẾT BỊ ĐO MỨC BAO GỒM NHỮNG GÌ
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN ĐO MỨC
Về bản chất, cảm biến đo mức hoạt động bằng cách xác định vị trí bề mặt của chất lỏng hoặc vật liệu trong bồn chứa, sau đó chuyển thông tin này thành tín hiệu điện để hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển. Tùy theo công nghệ đo, cảm biến có thể hoạt động theo một trong các nguyên lý sau:
- Đo khoảng cách từ đầu cảm biến đến bề mặt môi chất (siêu âm, radar)
- Đo áp suất do cột chất lỏng tạo ra (thủy tĩnh, thả chìm)
- Phát hiện sự thay đổi trạng thái tiếp xúc tại một vị trí mức xác định (phao từ, công tắc mức)
- Đo sự thay đổi điện dung khi môi chất tiếp xúc với đầu dò
Tín hiệu đầu ra thường là 4-20 mA, 0-10 V, RS485, Modbus hoặc tín hiệu đóng/ngắt để kết nối với PLC, BMS và SCADA.
PHÂN LOẠI CẢM BIẾN ĐO MỨC
Trong thực tế HVAC và công nghiệp, cảm biến đo mức được chia thành hai nhóm chính: cảm biến đo mức không tiếp xúc và cảm biến đo mức tiếp xúc. Bên trong mỗi nhóm sẽ có các phương pháp đo khác nhau.
XEM THÊM: CÁC SẢN PHẨM CẢM BIẾN ĐO MỨC PHỔ BIẾN
CẢM BIẾN ĐO MỨC KHÔNG TIẾP XÚC
Đây là nhóm cảm biến đo mức mà đầu đo không tiếp xúc trực tiếp với môi chất, rất phù hợp cho môi trường ăn mòn, nhiệt độ cao hoặc yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt.
Cảm biến siêu âm đo mức hoạt động bằng cách phát sóng siêu âm từ đầu dò xuống bề mặt chất lỏng, sau đó thu lại sóng phản xạ. Dựa vào thời gian sóng quay về, cảm biến tính toán chính xác khoảng cách và suy ra mức chất lỏng.
Cảm biến radar sử dụng sóng radar tần số cao để đo khoảng cách đến bề mặt môi chất. Do ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất, hơi nước hay bụi, cảm biến radar được đánh giá là công nghệ đo mức không tiếp xúc chính xác và ổn định nhất hiện nay.
CẢM BIẾN ĐO MỨC TIẾP XÚC
Khác với nhóm không tiếp xúc, các cảm biến trong nhóm này tiếp xúc trực tiếp với môi chất, mang lại khả năng đo ổn định trong nhiều điều kiện cụ thể.
Cảm biến phao từ hoạt động dựa trên chuyển động của phao nổi theo mực chất lỏng. Khi mực thay đổi, phao dịch chuyển và kích hoạt tiếp điểm từ bên trong thân cảm biến.
Cảm biến đo mức thủy tĩnh đo áp suất tại đáy bồn do cột chất lỏng tạo ra. Áp suất này tỷ lệ trực tiếp với chiều cao mực chất lỏng, từ đó cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu mức.
Cảm biến đo mức dạng thả chìm là một dạng cảm biến thủy tĩnh được thả trực tiếp xuống đáy bể hoặc giếng. Thiết bị đo áp suất nước phía trên đầu dò và truyền tín hiệu mức về hệ thống điều khiển.
Cảm biến điện dung đo mức dựa trên sự thay đổi điện dung khi môi chất tiếp xúc hoặc bao quanh đầu dò. Phương pháp này phù hợp cho cả chất lỏng và vật liệu rắn dạng bột.
XEM THÊM: CẢM BIẾN ĐO MỨC THỦY TINH DẠNG THẢ CHÌM LÀ GÌ
ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN ĐO MỨC TRONG HVAC VÀ CÔNG NGHIỆP
Trong các hệ thống HVAC, cảm biến đo mức được lắp đặt để giám sát liên tục mực nước vận hành trong bể nước lạnh, bể nước nóng, bể ngưng tụ và tháp giải nhiệt. Việc kiểm soát chính xác mực nước giúp bảo vệ bơm khỏi tình trạng chạy khô, duy trì lưu lượng ổn định và đảm bảo hiệu suất trao đổi nhiệt của toàn hệ thống.
Đối với hệ thống xử lý nước và nước thải, cảm biến đo mức giữ vai trò trung tâm trong việc điều khiển bơm cấp - bơm xả tự động, duy trì mực nước an toàn trong các bể kỹ thuật, giếng thu và bể lắng. Nhờ đó, hệ thống có thể vận hành ổn định, hạn chế nguy cơ tràn bể hoặc cạn bể gây gián đoạn quá trình xử lý.
Trong lĩnh vực công nghiệp, cảm biến đo mức được sử dụng để quản lý và giám sát mực vật liệu trong bồn chứa, bể hóa chất, nhiên liệu, nguyên liệu sản xuất hoặc silo. Dữ liệu đo mức được đưa về PLC, BMS hoặc SCADA để phục vụ hiển thị, cảnh báo và điều khiển tự động, góp phần nâng cao độ an toàn và tối ưu hóa quy trình vận hành.
CẢM BIẾN ĐO MỨC DẠNG THẢ CHÌM LT11-42-050-0/100 mWC-O-SNC-102.0M-CD4 (Dải đo 0-100m, 4-20mA)
GIẢI PHÁP CẢM BIẾN ĐO MỨC TẠI SENSORS VIỆT NAM
Sensors Việt Nam cung cấp đầy đủ các dòng cảm biến đo mức siêu âm, radar, phao từ, thủy tĩnh và thả chìm, đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật cho hệ thống HVAC, BMS và công nghiệp. Sản phẩm chính hãng đến từ các thương hiệu hàng đầu thế giới, đầy đủ CO/CQ, bảo hành uy tín. Bên cạnh đó với đội ngũ chuyên viên kỹ thuật nhiều kinh nghiệm sẽ hỗ trợ tốt nhất cho dự án.
Liên hệ với Sensors Việt Nam ngay hôm nay để được tư vấn sớm nhất.