Cảm biến đo mức điện dung

Cảm biến đo mức điện dung là một trong những dạng cảm biến được sử dụng để đo mức chất lỏng như nước sinh hoạt, nước thải, xăng, dầu,… phổ biến, rộng rãi nhất hiện nay, do chung có nguyên lý hoạt động vô cùng đơn giản và giá thành phù hợp. Vậy cảm biến mức điện dung là gì?

Chúng có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Trong bài viết hôm nay, Makgil Việt Nam kính mời bạn đọc cùng chúng tôi tìm hiểu những thông tin cần thiết về loại cảm biến đo mức chất lỏng này.

Cảm biến đo mức điện dung là gì?

Cảm biến đo mức điện dung (hay còn được gọi bằng nhiều tên gọi khác nhau như cảm biến đo mức dạng điện dung, cảm biến điện dung đo mức nước, cảm biến điện dung đo mức chất lỏng, cảm biến đo mức kiểu điện dung,…) có tên tiếng anh là Capacitance Level Sensor hay Capacitance Level Transmitter, là một loại cảm biến được sử dụng để đo mức chất lỏng, hoạt động dựa vào sự thay đổi của dung kháng giữa cảm biến và thành bồn chứa chất lỏng trong hệ thống lò hơi.

Các môi chất đều có một hằng số điện môi khác nhau. Đầu dò của cảm biến đo mức dạng điện dung sẽ thay đổi các liên kết này khi môi chất tiếp xúc với cảm biến, sau đó chuyển từ giá trị cơ sang tín hiệu điện nhờ vào transmitter trên đầu của cảm biến.

Cảm biến đo mức kiểu điện dung được sử dụng cho hầu hết các loại chất lỏng như nước sạch sinh hoạt, nước thải công nghiệp, bồn chứa xăng, dầu, hóa chất,… Chúng ta có thể bắt gặp loại cảm biến đo mức này ở rất nhiều nơi, đặc biệt trong các nhà máy công nghiệp.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến báo mức điện dung

1. Cấu tạo 

Cảm biến điện dung đo mức chất lỏng được phân thành nhiều loại, mỗi loại có chút khác nhau về cấu tạo. Tuy nhiên, về cơ bản chúng đều gồm ba bộ phận chính sau đây:

• Thân cảm biến: Là phần nằm ở phía trên của cảm biến, thường được làm từ những vật liệu như nhôm (aluminium) hoặc nhựa (nylon),… có tác dụng bảo vệ các terminal đấu nối & vi mạch xử lý tín hiệu nằm bên trong. Các vi mạch này có chức năng nhận giá trị từ đầu dò & chuyển thành tín hiệu điện, truyền tín hiệu về bộ hiển thị hoặc các thiết bị cảnh báo, điều khiển,…
• Kết nối cơ khí: Phần kết nối cơ khí nằm ngay phía dưới của thân cảm biến, là bộ phận kết nối trực tiếp với bồn, tank chứa,… Có hai dạng kết nối phổ biến thường được sử dụng là dạng kết nối mặt bích hoặc kết nối dạng ren. Trong mỗi dạng kết nối lại có những tiêu chuấn khác nhau như mặt bích ANSI, JIS, DIN,… hay ren NPT, ren BSP,…
• Đầu dò cảm biến: Là phần nằm ở dưới cùng, sẽ tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng, nên thường được làm bằng những vật liệu có khả năng chịu nhiệt độ cao, chịu ăn mòn tốt,…. Thường có 02 dạng đầu dò là dạng que hoặc dạng dây, và chúng thường đường phủ một lớp bảo vệ như P.V.C hoặc P.F.A,… để thích ứng với môi trường làm việc và kéo dài tuổi thọ.

2. Nguyên lý hoạt động 

Cảm biến đo mức kiểu điện dung hoạt động dựa trên sự thay đổi của tần số điện dung. Cụ thể, xung quanh cảm biến đo mức dạng điện dung luôn tồn tại một lượng lớn các điện cực mắc nối tiếp giữa đầu dò của cảm biến với thành bồn chứa (tất nhiên những điện cực này không thể nhìn thấy bằng mắt thường).

Khi mức chất lỏng trong bồn dâng lên, tiếp xúc với dầu dò của cảm biến, thì lượng điện cực này tăng lên làm thay đổi hằng số điện dung, từ đó đầu dò nhận biết sự thay đổi này và thông qua các thuật toán của các mạch vi xử lý nằm trên đầu trên của cảm biến, chúng ta có thể xác định được mức của chất lỏng tiếp xúc với đầu dò của cảm biến.

Khác nhau giữa cảm biến điện dung đo mức nước và công tắc báo mức điện dung

Hiện nay, nhiều khách hàng còn nhầm lẫn giữa hai loại cảm biến đo mức điện dung và cảm biến báo mức điện dung. Thực ra, chúng giống nhau về nguyên lý hoạt động nhưng lại hoàn toàn khác nhau về chức năng hoạt động và mục đích sử dụng, việc lựa chọn sai có thể dẫn tới việc không đáp ứng nhu cầu sử dụng. Về cơ bản, hai loại cảm biến này khác nhau như sau:

• Cảm biến đo mức điện dung, như chúng ta đã biết ở trên, có tên tiếng anh là Capacitance Level Sensor, được sử dụng với chức năng theo dõi mức nước một cách liên tục, từ đó truyền tín hiệu báo động hoặc điều khiển. Để dễ hình dung, có thể nói chúng theo dõi mực chất lỏng tại tất cả các điểm trong khoảng từ 0% đến 100%.
• Công tắc báo mức dạng điện dung (còn gọi là cảm biến điện dung báo ON/OFF), có tên tiếng anh là Capacitance Level Switch, được sử dụng đúng với tên gọi của chúng – “công tắc”, được sử dụng để báo mức chất lỏng tại một điểm được cài đặt từ trước. Khi mức chất lỏng dâng lên/hạ khỏi điểm này, công tắc sẽ truyền tín hiệu báo động hoặc điều khiển.

Ưu, nhược điểm của cảm biến đi nước kiểu điện dung

Mặc dù là một trong những loại cảm biến đo mức chất lỏng được sử dụng phổ biến & rộng tãi nhất, nhưng Capacitance Level Sensor vẫn có những ưu & nhược điểm nhất định. Dưới đây là một số những ưu, nhược điểm của loại cảm biến này:

Ưu điểm

• Là loại cảm biến đo mức có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và sử dụng.
• Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung khá đơn giản nhưng vẫn mang lại độ chính xác cao.
• Giá thành của cảm biến điện dung tương đối hợp lý.
• Không có điểm mù (deadband), có các tùy chọn vật liệu cho các môi trường trường ăn mòn, hóa chất, nhiệt độ hoặc áp suất cao.
• Là loại cảm biến được sử dụng phổ biến, rộng rãi, nên thuận tiện trong việc thay thế hoặc sửa chữa.

Nhược điểm

• Là loại cảm biến tiếp xúc, phần đầu dò phải tiếp xúc trực tiếp vào môi chất.
• Cảm biến điện dung được thiết kế để lắp cố định, không di chuyển được.
• Dải đo thường ngắn hơn các loại đo mức dạng siêu âm, radar.
• Thường không khả dụng đối với những môi chất có độ dẫn điện thấp.
• Là loại cảm biến tiếp xúc thông qua đầu dò, nên chiều dài của que đo thường giới hạn (đồng nghĩa với dải đo của cảm biến hạn chế).

Phân loại cảm biến điện dung đo mức nước

Thông thường, người ta thường phân loại cảm biến điện dung đo mức qua tiêu chí tiêu chuẩn kết nối hoặc kết cấu đầu dò. Dưới đây là một số loại cảm biến điện dung phổ biến thường được sử dụng:

Dựa vào tiêu chuẩn kết nối

• Cảm biến đo mức điện dung kết nối mặt bích: Là loại cảm biến có phần kết nối cơ khí dưới dạng mặt bích. Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của khách hàng để xác định tiêu chuẩn của mặt bích như tiêu chuẩn ANSI, tiêu chuẩn JIS, tiêu chuẩn DIN, tiêu chuẩn BS,… Thông thường, kết nối mặt bích thường được sử dụng ở những ứng dụng có đường kính kết nối lớn, những vị trí có nhiều rung động hoặc ở môi trường áp suất, nhiệt độ cao,…

• Cảm biến điện dung kết nối ren: Là loại cảm biến đo mức dạng điện dung có phần kết nối cơ khí dạng ren với một số tiêu chuẩn phổ biến như ren NPT, ren BSP,… Kết nối dạng ren thường phù hợp với những vị trí có đường kính kết nối nhỏ, nhiệt độ, áp suất thấp, những vị trí thường xuyên tháo lắp,…

Dựa vào kết cấu đầu dò

• Cảm biến điện dung dạng que đo: Là loại cảm biến được sử dụng phổ biến với phần đầu dò dạng thanh, được làm từ một số loại vật liệu như thép không gỉ, PTFE, PVC,… Loại thiết kế này phù hợp với đa số các ứng dụng thông thường, không có yêu cầu gì đặc biệt.

Hình ảnh Capacitance Level Sensor dạng que đo

• Cảm biến điện dung dạng dây: Là loại cảm biến điện dung có thiết kế phần đầu dò dạng dây, phù hợp với các loạt các ứng dụng, đặc biệt đối với bồn, bể, tàu,… có kích thước tương đối nhỏ hẹp.

Một số tiêu chí khi lựa chọn cảm biến điện dung đo mức chất lỏng

Cảm biến đo mức điện dung có cấu tạo không quá phức tạp, tuy nhiên người dùng cũng cần lưu ý một số tiêu chí dưới đây khi lựa chọn, đảm bảo lựa chọn được cảm biến phù hợp với mục đích sử dụng của mình với chi phí hợp lý nhất.

• Môi chất đo: Là điều đầu tiên cần xác định cảm biến đo mức, bởi nó quyết định trực tiếp với khả năng làm việc của thiết bị và giá thành sản phẩm. Người dùng cần xác định được môi chất cần đo là gì, từ đó xác định được vật liệu của cảm biến và vật liệu đầu dò, tối ưu hóa chi phí đầu tư.
• Chiều dài & loại đầu dò: Trước tiên, người dùng cần xem vị trí lắp đặt và xác định được sẽ sử dụng đầu dò dạng que đo hay dạng dây cho phù hợp, sau đó cần xác định đúng chiều dài que đo. Việc này rất quan trọng bởi nếu chiều dài đầu dò quá dài sẽ không lắp đặt được, còn chiều dài đầu dò quá dài sẽ dẫn tới việc không đáp ứng dải đo mong muốn. Phần đầu dò này cũng không thể tự ý sửa chữa được nên người dùng cần lưu ý khi đặt hàng.
• Kết nối cơ khí: Như đã đề cập ở trên, cảm biến đo mức dạng điện dung phổ biến với hai dạng kết nối cơ khí chủ yếu là kết nối mặt bích và kết nối ren. Người dùng cần xác định đúng loại kết nối và tiêu chuẩn mặt bích/tiêu chuẩn ren kết nối cho phù hợp, tránh khó khăn trong công tác lắp đặt,
• Nhiệt độ làm việc: Tiêu chí nhiệt độ làm việc cũng khá quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ và khả năng hoạt động của cảm biến. Người dùng cần biết nhiệt độ làm việc tối đa để lựa chọn nhiệt độ thiết kế của thiết bị. Thông thường, nên chọn nhiệt độ thiết kế cao hơn nhiệt độ làm việc một khoảng an toàn để giúp cảm biến có tuổi thọ tốt nhất.
• Áp suất làm việc: Giống như tiêu chí nhiệt độ, người dùng nên chọn áp suất thiết kế của cảm biến cao hơn áp suất thực tế tối đa một khoảng an toàn để cảm biến hoạt động với hiệu suất và tuổi thọ tốt nhất.
• Tín hiệu ngõ ra: Hai loại tín hiệu ngõ ra phổ biến là 4-20mA hoặc mV, người dùng cần kiểm tra hệ thống hiện hữu hoặc thiết kế để lựa chọn loại tín hiệu tương thích với các thiết bị đi kèm.

Thông số kỹ thuật cơ bản của cảm biến điện dung đo mức chất lỏng hãng Daehan

Mỗi nhà sản xuất có một thông số kỹ thuật khác nhau, phù hợp cho từng đối tượng khách hàng và ứng dụng khác nhau. Trong bài viết này, Makgil xin đề cập đến những thông số cơ bản của cảm biến đo mực kiểu điện dung của hãng Daehan/Korea – một thương hiệu của Hàn Quốc với chất lượng rất ổn định và giá cả hợp lý.

Mua cảm biến đo mức điện dung giá tốt tại Makgil Việt Nam

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều các thương hiệu, nhà cung cấp thiết bị cảm biến đo mức dạng điện dung với mức giá cũng như chất lượng vô cùng đa dạng.

Sau thời gian dài tìm hiểu năng lực, kiểm tra chất lượng sản phẩm, Makgil Việt Nam đã quyết định và ký thỏa thuận hợp tác, làm nhà phân phối ủy quyền của hãng Daehan/Korea – nhà sản xuất các thiết bị cảm biến đo mức, báo mức chất lỏng, chất rắn. Daeahan là một thương hiệu lớn tại Hàn Quốc, được thành lập từ năm 1993 với dải sản phẩm và chất lượng ổn định, công nghệ tuyệt vời mà đội ngũ của Makgil Việt Nam đã kiểm tra và làm việc.

Với đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm, chúng tôi cũng dễ dàng có thể tư vấn cho khách hàng lựa chọn được loại cảm biến đo mức phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng, với chi phí tối ưu, hợp lý nhất.

Đặc biệt, với lượng hàng lưu kho rất lớn với đầy đủ chủng loại, dải đo, vật liệu, kích thước, giá thành của Makgil Việt Nam luôn cam kết tốt nhất thị trường, với thời gian bảo hành lên tới 18 tháng, đảm bảo để khách hàng có thể tin tưởng lựa chọn.

Quý khách hàng lưu ý rằng chúng tôi xin phép không cung cấp hàng hóa có xuất xứ từ Trung Quốc, thương hiệu của Trung Quốc, gây ảnh hưởng đến uy tín của chúng tôi và sự an toàn cho hệ thống của người dùng.

Makgil Việt Nam hân hạnh được phục vụ mọi yêu cầu của khách hàng theo thông tin chi tiết dưới đây:

CÔNG TY TNHH MAKGIL VIỆT NAM

Trụ sở chính: 18/21 Nguyễn Văn Dung, Phường 06, Quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh

Chi nhánh Hà Nội: Số 130 D4 Khu đô thị mới Đại Kim, Đại Kim, Hoàng Mai, Hà Nội

Điện thoại: 02866-572-704

Fax: 02822-026-775

Website: https://makgil.com     Email: info@makgil.com

Zalo: 0902 949 401       –         0902 988 005      –       0932 798 882