Trong các hệ thống sản xuất hiện đại, việc theo dõi và kiểm soát mức chất lỏng hay vật liệu rời (bột, hạt…) trong bồn chứa, thùng hoặc silo là một nhiệm vụ quan trọng. Để thực hiện điều này một cách chính xác và liên tục, thiết bị cảm biến mức (Level Sensor) ra đời như một giải pháp hiệu quả, thông minh và đáng tin cậy. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về loại cảm biến này, từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động đến ứng dụng thực tế.
Cảm biến mức là gì?
Cảm biến mức (Level Sensor) là thiết bị dùng để đo và giám sát mức chất lỏng hoặc chất rắn trong các bể chứa, silo hoặc thùng lưu trữ. Tùy vào công nghệ ứng dụng, cảm biến mức có thể đo được mức theo kiểu liên tục hoặc báo mức ở các điểm giới hạn (cao/thấp).
Hai dạng chính của cảm biến mức:
-
Cảm biến mức liên tục (Continuous Level Sensor): Cung cấp dữ liệu mức theo thời gian thực, dùng trong các hệ thống giám sát tự động.
-
Cảm biến mức điểm (Point Level Sensor): Chỉ phát hiện khi mức chất chạm đến một điểm nhất định, thường dùng để cảnh báo tràn hoặc cạn.
Cấu tạo cơ bản của cảm biến mức
Tùy vào loại cảm biến và nguyên lý đo, cấu tạo sẽ khác nhau. Tuy nhiên, các thành phần thường gặp bao gồm:
-
Đầu dò (sensor head): Phần tiếp xúc với vật liệu cần đo, có thể là đầu điện cực, sóng siêu âm, radar hoặc phao cơ học.
-
Thân cảm biến: Bảo vệ mạch điện bên trong, làm từ vật liệu chống ăn mòn.
-
Mạch xử lý tín hiệu: Biến đổi tín hiệu đo thành dạng analog hoặc digital để truyền về bộ điều khiển.
-
Ngõ ra tín hiệu: 4–20mA, 0–10V, relay, hoặc truyền thông số (Modbus, HART, IO-Link…).
Các loại cảm biến mức phổ biến hiện nay
1. Cảm biến mức siêu âm (Ultrasonic Level Sensor)
Sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt chất lỏng. Dựa vào thời gian phản hồi, thiết bị tính toán ra mức. Ưu điểm là không tiếp xúc, dễ lắp đặt, phù hợp với nước, hóa chất nhẹ, bùn loãng…
2. Cảm biến mức radar (Radar Level Sensor)
Hoạt động tương tự như siêu âm, nhưng dùng sóng radar (vi ba) có bước sóng ngắn hơn, đo chính xác hơn trong môi trường bụi, hơi nước, hoặc áp suất cao. Được ứng dụng nhiều trong ngành dầu khí, hóa chất nặng, silo bột.
3. Cảm biến mức điện dung (Capacitive Level Sensor)
Dựa trên sự thay đổi điện dung khi môi trường tiếp xúc với đầu dò thay đổi. Phù hợp để đo chất lỏng dẫn điện hoặc không dẫn điện, kể cả chất rắn như bột, hạt nhựa.
4. Cảm biến mức phao từ (Magnetic Float Level Sensor)
Sử dụng một phao chứa nam châm di chuyển theo mức chất lỏng và kích hoạt công tắc bên trong ống dẫn. Loại này có giá thành rẻ, dễ bảo trì, phù hợp với các bồn nước, dầu hoặc hóa chất.
5. Cảm biến mức rung (Vibrating Fork Level Sensor)
Có một ngạnh rung với tần số nhất định, khi bị vật liệu rắn hoặc chất lỏng tiếp xúc sẽ làm tần số thay đổi. Thường dùng để phát hiện mức đầy hoặc cạn trong silo hoặc thùng chứa.
Ứng dụng của cảm biến mức trong thực tế
Cảm biến mức là thiết bị không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp:
🛢️ Công nghiệp hóa dầu:
-
Giám sát mức chất lỏng dễ cháy nổ trong bồn chứa.
-
Điều khiển van nạp/xả an toàn.
🚰 Hệ thống xử lý nước:
-
Kiểm soát mực nước trong bể chứa, trạm bơm.
-
Tự động hóa việc cấp thoát nước, chống tràn.
🍺 Ngành thực phẩm và đồ uống:
-
Đo mức chất lỏng trong các bồn lên men, thùng chứa nguyên liệu.
-
Đảm bảo vệ sinh và độ chính xác cao.
🧪 Công nghiệp hóa chất:
-
Giám sát mức axit, kiềm, dung môi nguy hiểm.
-
Yêu cầu cảm biến chịu ăn mòn cao và đo không tiếp xúc.
🌾 Ngành nông nghiệp:
-
Đo mức hạt giống, phân bón, thức ăn chăn nuôi trong silo.
-
Tối ưu hóa quy trình tiếp liệu và bảo quản.
Những tiêu chí cần lưu ý khi chọn cảm biến mức
Khi lựa chọn cảm biến mức, bạn cần cân nhắc các yếu tố sau:
-
Môi trường đo: Nhiệt độ, áp suất, độ ăn mòn, có bụi hay không.
-
Loại vật liệu cần đo: Chất lỏng hay rắn, có dẫn điện không, có bọt hay lắng cặn không.
-
Dải đo (range): Chiều cao bồn chứa, độ chính xác yêu cầu.
-
Ngõ ra tín hiệu: Tương thích với PLC, HMI hoặc bộ điều khiển đang dùng.
-
Tiêu chuẩn an toàn: Chống cháy nổ, chống nước (IP65, IP68), chống hóa chất.
Xu hướng cảm biến mức trong thời đại công nghiệp 4.0
Trong kỷ nguyên tự động hóa và kết nối vạn vật, cảm biến mức cũng đang được nâng cấp để đáp ứng các nhu cầu hiện đại:
-
Kết nối không dây: Truyền dữ liệu qua WiFi, LoRa hoặc Zigbee.
-
Tích hợp IoT: Dễ dàng giám sát từ xa qua smartphone, web hoặc phần mềm đám mây.
-
Giao tiếp số: Hỗ trợ các chuẩn công nghiệp như Modbus RTU/TCP, HART, IO-Link…
-
Tự chẩn đoán và cảnh báo lỗi: Hệ thống phát hiện khi cảm biến bị nghẹt, lệch hoặc mất tín hiệu.
Kết luận
Cảm biến mức (Level Sensor) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Từ những ứng dụng đơn giản như giám sát mực nước trong bồn đến các hệ thống phức tạp như đo mức axit trong ngành hóa chất, cảm biến mức luôn là giải pháp tin cậy.
Việc lựa chọn đúng loại cảm biến mức sẽ giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả vận hành, giảm thiểu rủi ro và tiết kiệm chi phí bảo trì lâu dài.
Ngoài ra khách hàng có thể tham khảo thêm các hệ thống khác như: hệ thống giữ xe thông minh, máy giữ xe thông minh giá rẻ, phần mềm giữ xe thông minh, mô hình bãi giữ xe thông minh, thẻ từ giữ xe, hệ thống camera nhận diện biển số…
