1. Giới thiệu

Cảm biến mức chất lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và kiểm soát lượng chất lỏng trong các bể chứa, đường ống và thiết bị công nghiệp. Hiện nay, có nhiều loại cảm biến mức chất lỏng, nhưng phổ biến nhất là cảm biến siêu âm, cảm biến điện dung và cảm biến phao. Mỗi loại có nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm riêng, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về ba loại cảm biến này để lựa chọn giải pháp phù hợp.

2. Cảm biến siêu âm

2.1 Nguyên lý hoạt động

Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên tắc sóng siêu âm. Thiết bị phát ra sóng âm với tần số cao và đo thời gian sóng phản hồi từ bề mặt chất lỏng. Dựa vào đó, hệ thống tính toán khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt chất lỏng để xác định mức chất lỏng trong bể. Công nghệ này tương tự như cách loài dơi sử dụng sóng âm để định vị vật thể.

2.2 Ứng dụng thực tế

Cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như:

• Ngành thực phẩm và đồ uống: Giám sát mức chất lỏng trong bể chứa nước, sữa, nước trái cây.
• Ngành hóa chất: Đo mức chất lỏng trong các bể hóa chất, đảm bảo an toàn và kiểm soát quá trình sản xuất.
• Xử lý nước và nước thải: Kiểm soát mực nước trong các hồ chứa, bể lắng.

2.3 Ưu điểm

• Không tiếp xúc với chất lỏng, giảm hao mòn và ăn mòn.
• Độ chính xác cao, phù hợp với nhiều loại chất lỏng, kể cả chất không dẫn điện.
• Ứng dụng linh hoạt, sử dụng được trong môi trường kín hoặc có áp suất cao.

2.4 Nhược điểm

• Chi phí cao so với các loại cảm biến khác.
• Bị ảnh hưởng bởi bề mặt chất lỏng gợn sóng, có thể gây sai số trong phép đo.
• Không phù hợp với chất lỏng có nhiều bọt khí hoặc môi trường bụi bẩn.

3. Cảm biến điện dung

3.1 Nguyên lý hoạt động

Cảm biến điện dung hoạt động dựa trên sự thay đổi điện dung giữa hai điện cực khi mức chất lỏng thay đổi. Khi chất lỏng tiếp xúc hoặc tiến gần đến cảm biến, điện dung trong mạch thay đổi, từ đó thiết bị có thể xác định được mức chất lỏng. Có hai loại cảm biến điện dung:

• Loại tiếp xúc: Điện cực được đặt trực tiếp vào trong chất lỏng, phù hợp với môi trường dẫn điện.
• Loại không tiếp xúc: Cảm biến được gắn bên ngoài thành bể chứa, sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu vệ sinh cao hoặc trong môi trường hóa chất ăn mòn.

3.2 Ứng dụng thực tế

• Ngành dược phẩm: Đo mức dung dịch hóa chất trong quá trình sản xuất thuốc.
• Công nghiệp dầu khí: Kiểm soát mức xăng, dầu trong bể chứa.
• Sản xuất công nghiệp: Giám sát mức dung môi và các chất lỏng dễ cháy.

3.3 Ưu điểm

• Phù hợp với chất lỏng dẫn điện như nước, hóa chất, dung dịch axit/bazơ.
• Kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt và chi phí hợp lý.
• Hoạt động tốt trong môi trường áp suất cao và nhiệt độ khắc nghiệt.

3.4 Nhược điểm

• Không phù hợp với chất lỏng không dẫn điện, chẳng hạn như dầu và một số dung môi hữu cơ.
• Dễ bị ảnh hưởng bởi cặn bẩn bám trên bề mặt cảm biến, làm giảm độ chính xác.
• Có thể bị ăn mòn trong môi trường hóa chất mạnh, cần bảo vệ đặc biệt.

4. Cảm biến phao

4.1 Nguyên lý hoạt động

Cảm biến phao là loại đơn giản nhất, sử dụng một phao nổi trên bề mặt chất lỏng. Khi mức chất lỏng thay đổi, phao sẽ di chuyển lên hoặc xuống, kích hoạt công tắc hoặc cần gạt để báo tín hiệu mức chất lỏng. Có hai loại cảm biến phao phổ biến:

• Phao cơ học: Hoạt động dựa trên lực nổi, thường dùng trong bể chứa nước hoặc nhiên liệu.
• Phao điện tử: Sử dụng cảm biến từ hoặc công tắc reed để phát tín hiệu điện khi phao thay đổi vị trí.

4.2 Ứng dụng thực tế

• Dân dụng: Được sử dụng trong bồn nước gia đình để kiểm soát mực nước.
• Nông nghiệp: Kiểm soát mực nước trong hệ thống tưới tiêu tự động.
• Công nghiệp nhẹ: Dùng trong các bể chứa chất lỏng không yêu cầu độ chính xác cao.

4.3 Ưu điểm

• Chi phí thấp, thiết kế đơn giản và dễ sử dụng.
• Hoạt động hiệu quả với nhiều loại chất lỏng khác nhau.
• Ít bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài, phù hợp cho bể chứa lớn.

4.4 Nhược điểm

• Độ chính xác không cao, không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu đo lường chính xác.
• Dễ bị kẹt hoặc hỏng do cặn bẩn tích tụ trên phao.
• Không phù hợp với môi trường có nhiều dao động mạnh hoặc dòng chảy nhanh.

5. Bảng so sánh các loại cảm biến mức chất lỏng

6. Kết luận

Mỗi loại cảm biến mức chất lỏng đều có ưu và nhược điểm riêng:

• Cảm biến siêu âm phù hợp với môi trường không tiếp xúc, yêu cầu độ chính xác cao nhưng có chi phí cao.
• Cảm biến điện dung phù hợp với chất lỏng dẫn điện và môi trường công nghiệp nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi cặn bẩn.
• Cảm biến phao là lựa chọn kinh tế, dễ sử dụng nhưng độ chính xác thấp và dễ bị kẹt.

Hy vọng bài viết này giúp bạn đưa ra quyết định đúng đắn!