Đã được đăng vào 01/06/2019 @ 10:24

Đo mức nước bằng cảm biến áp suất thủy tĩnh

Trong bài viết trước, chúng ta đã biết để báo mức nước liên tục có nhiều phương pháp đo:

• Báo (đo) mức nước bằng sóng radar 
• Báo (đo) mức nước bằng siêu âm ,
• Báo (đo) mức nước bằng áp suất ,
• Đo mức nước bằng chênh áp ,
• Đo mức nước bằng áp suất thủy tĩnh …

Xem thêm:

• Các phương pháp đo mức nước, dầu, chất lỏng…
• Đo mức nước, mức nhiên liệu đang có trong bồn, bể chứa sử dụng cảm biến siêu âm SR04 và Arduino

Trong bài viết này, tôi xin giới thiệu cảm biến báo mức nước thủy tĩnh hay còn gọi là cảm biến đo mức nước áp suất thủy tĩnh để đo mức nước liên tục.

Tín hiệu đưa về dạng tín hiệu 4-20mA tương ứng với dãy đo mực nước .

Ở một số mức nước cần đo với độ sâu như giếng khoan, bồn chứa cao,… thì muốn đo được mức nước thì các phương pháp trên không hiệu quả, với chi phí cao.

Cảm biến đo mức nước bằng áp suất thủy tĩnh với chi phí thấp nhưng được thiết kế cho việc đo mực nước sâu.

Cảm biến đo mức nước liên tục bằng phương pháp áp suất thủy tĩnh có nguyên lý tương tự như cảm biến đo mức nước chênh áp .

Có một sự khác biệt nhỏ là thân cảm biến được thả vào bên trong bồn chưa chất lỏng .

Cảm biến sẽ đo sự chênh áp giữa áp suất đè lên màng cảm biến và áp suất thực tế bên ngoài .

Chính sự chênh áp này giúp ta biết được mức nước bên trong bồn chứa .

Thông số kỹ thuật của cảm biến đo mức nước bằng áp suất HLM-25S

• Nguồn cấp : 12..36VDC
• Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA hoặc 0-10V
• Đo mức nước chính xác cao với sai số 0.5% trên cột áp của nước
• Dãy đo đa dạng từ : 1 đến 100 m nước
• Dây dài tùy ý khi đặt hàng ,có thể chọn độ dài tới tủ điện điều khiển
• Chịu được nhiệt độ từ  : -20 … 70 oC
• Lắp đặt đơn giản , chỉ cần treo đầu dò và thả thiết bị vào bể chứa với độ sâu tùy ý
• Với các ứng dụng có độ sâu cao và diện tích hẹp thì không có một loại cảm biến nào phù hợp hơn để đo mức nước liên tục như cảm biến đo mức nước liên tục bằng áp suất thủy tĩnh

Ưu điểm của cảm biến áp suất SR1

• Kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt.
• Dải đo đa dạng,hàng đa số có sẵn.
• Khả năng chịu được quá áp cao, lên đến 200%.
• Vật liệu chân kết nối làm bằng Inox 316L tăng khả năng bảo vệ.

Thông số kỹ thuật của cảm biến áp suất SR1

• Nguồn cấp: 8…30Vdc.
• Tín hiệu output: 4-20mA.
• Sai số: <= 1%.
• Thời gian đáp ứng <4ms.
• Chân kết nối: vật liệu SS 316L.
• Chuẩn bảo vệ: IP65.
• Nhiệt độ hoạt động: -25 đến 85 độ C.
• Xuất xứ: được sản xuất tại nhà máy của Georgin tại Pháp.

Khi nào nên dùng cảm biến báo mức nước thủy tĩnh

• Độ cao quá cao nếu dùng cảm biến siêu âm hoặc Radar thì giá thành rất cao
• Thích hợp cho các tank chứa có kích thướt cao nhưng đường kính nhỏ
• Đo nước sông , hồ , nước giếng kể cả đo mực nước hồ thủy điện
• Cần một thiết bị đo có mức giá thành thấp nhưng vẩn đảm bảo độ chính xác cao

Thông số kỹ thuật cần lưu ý khi chọn cảm biến báo mức nước thủy tĩnh

• Dãy đo áp suất tương ứng với mực nước cần đo . Chúng ta lưu ý rằng 1 bar = 10 mH20 . Như vậy cảm biến 10 bar có thể đo được 100 mH20 . Đối với hồ thủy điện hay nước giếng có độ sâu 60 mH20 – 100mH20 thì cảm biến báo mức nước thuỷ tĩnh là một chọn lựa phù hợp .
• Dây Cable của cảm biến phải dài hơn hoặc bằng giá trị cột nước cần đo . Tức là nếu chúng ta chọn dãy đo 0-10 mH20 thì dây cable phải dài từ 10m trở lên .
• Tín hiệu ngõ ra có hai loại 4-20mA hoặc 0-10V . Chúng ta thường chọn dãy đo 4-20mA vì tính thông dụng cũng như tránh suy giảm tín hiệu .

Phương pháp đo mức nước bằng cảm biến áp suất

Nguyên lý hoạt động

Dựa trên mối quan hệ giữa tín hiệu áp suất và chiều cao cột nước mà chúng ta đã được học trong các bài học ngày xưa, cụ thể là:

1bar = 10,21m chiều cao cột nước.

Bạn đã thấy hơi…quen quen rồi đúng không nào?

Để dùng cách này, ta sẽ gắn một thiết bị cảm biến áp suất ở phía dưới đáy bồn chứa và đo áp suất tại vị trí này.

Từ tín hiệu áp suất, ta có thể quy đổi ngược ra chiều cao của cột nước theo công thức trên.

Cách áp dụng phương pháp đo mức nước bằng cảm biến áp suất

Sơ đồ trên hiển thị việc sử dụng cảm biến áp suất để đo mức nước trong bồn chứa.

Theo như hình trên, ta chỉ cần gắn cảm biến áp suất vào phía dưới bồn chứa và đo áp suất tại đây.

Tín hiệu output của cảm biến áp suất là 4-20mA, từ tín hiệu này ta sẽ suy ra được áp suất trong bồn đang là bao nhiêu.

Từ tín hiệu áp suất, ta sẽ tính được chiều cao cột chất lỏng bên trong bồn chứa theo công thức 1bar=10,21m nước. 

Ví dụ như ta cần đo mực nước trong bồn cao 3m, ta phải sử dụng loại cảm biến áp suất có dải đo 0…300mbar.

Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp đo mức nước bằng cảm biến áp suất

Đối với phương pháp này, việc quan trọng là ta phải chọn loại cảm biến áp suất có chất lượng tốt, tín hiệu ổn định để sử dụng.

Ta nên chọn các dòng cảm biến áp suất của các thương hiệu từ các nước G7 hoặc Châu Âu là tốt nhất.

Ngoài ra, ta hãy cùng tìm hiểu ưu điểm cũng như nhược điểm của phương pháp này nha.

Ưu điểm

• Giá thành rẻ, có thể sử dụng bất kỳ loại cảm biến áp suất nào trong nhà máy.
• Vì là sử dụng cảm biến áp suất nên ta hoàn toàn có thể chọn độ chính xác cho cảm biến.
• Cách lắp đặt đơn giản.

Nhược điểm

• Phương pháp này chỉ đo được trong bồn chứa kín với nhiệt độ và áp suất bình thường (nhiệt độ khoảng dưới 85 độ C).
• Vì tín hiệu của cảm biến áp suất là 4-20mA nên để biết tín hiệu áp suất, ta phải gắn thêm bộ hiển thị hoặc đưa về PLC để xử lý.