Cảm biến mức nước điện dung

Cảm biến mức nước điện dung là một dạng cảm biến được sử dụng để đo mức chất lỏng như nước sinh hoạt, nước thải xăng dầu… và được dùng rất phổ biến hiện nay. Vậy cảm biến đo mức điện dung là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Hãy cùng Vật Tư Gia Hưng tìm hiểu chi tiết qua bài viết này nhé.

Cảm biến mức nước điện dung là gì?

Cảm biến mức nước điện dung hay còn gọi là cảm biến đo mức điện dung, có tên tiếng Anh là Capacitance Level Sensor hay Capacitance Level Transmitter, đây là một loại cảm biến đo mức chất lỏng và hoạt động dựa vào sự thay đổi của dung kháng giữa cảm biến và thành bồn chứa chất lỏng ở trong hệ thống lò hơi.

Công tắc báo mức nước dạng điện dung điều khiển bơm, motor

Các môi chất thì đều có một hằng số điện môi khác nhau, và đầu dò của cảm biến này sẽ thay đổi các liên kết này khi môi chất tiếp xúc với cảm biến. Sau đó nó sẽ chuyển từ giá trị cơ sang tín hiệu điện nhờ vào Transmitter ở trên đầu của cảm biến.

Cảm biến mức nước điện dung hiện nay được dùng cho hầu hết các loại chất lỏng như nước sạch, nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp, bồn chứa xăng dầu hóa chất…. Bạn có thể gặp loại cảm biến này ở nhiều nơi nhất là tại các nhà máy công nghiệp.

Cấu tạo cảm biến mức nước điện dung

Cảm biến nước điện dung có cấu tạo gồm bốn bộ phận chính như sau:

• Cọc dò mực nước dạng que inox hoặc que bọc nhựa chịu nhiệt độ cao
• Mạch điện thu phát của cảm biến
• Dây cáp truyền tín hiệu đầu ra
• Phần lớp nhựa cách điện màu trắng
• Khớp nối lắp đặt
• Ốc vặn cờ lê

Cọc dò mực nước là nơi tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng trong bồn, và đây là que đo có chiều dài tùy ý theo từng hệ thống. Que điện dung này thường được thiết kế bằng inox hay nhựa tuỳ vào từng môi trường đo ăn mòn hay không.

Mạch điện thu phát là nơi chứa boar tạo nguồn cấp cho thiết bị đo và là nơi nhận tín hiệu từ que đo mức truyền về. Sau đó thì sẽ biến đổi khoảng cách mức nước thành tín hiệu đầu ra Analog hay tiếp điểm điều khiển.

Phần thu phát cảm biến điện dung thì được thiết kế một lớp thép không gỉ và làm vỏ bọc để bảo vệ bụi bẩn xâm nhập và các tác động va đập từ bên ngoài.

Dây cáp truyền tín hiệu thiết kế với 4 dây gồm dây đấu cấp nguồn, dây tín hiệu Analog hoặc pnp, npn. Loại cáp này có bọc lớp nhựa cách điện để bảo vệ với chiều dài tuỳ vào thiết kế lắp đặt của nhà máy.

Lớp nhựa gần ren giúp tạo ra khoảng cách cọc dò với phần ren để tránh báo mức ảo. Khớp nối cảm biến điện dung có thể thiết kế clamp, ren G1/2, G1, G3/4….. theo chuẩn hệ inch.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến mức nước điện dung

Nguyên lý làm việc của cảm biến mức nước điện dung hoạt động dựa trên sự thay đổi của tần số điện dung. Cụ thể là xung quanh cảm biến đo mức dạng điện dung sẽ luôn tồn tại một lượng lớn các điện cực được mắc nối tiếp giữa đầu dò cảm biến với thành bồn chứa.

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

Bạn lưu ý là cảm biến mức nước điện dung này sử dụng với chức năng theo dõi mức nước liên tục. Từ đó sẽ truyền về bộ tín hiệu báo động hoặc bộ điều khiển. 

Ưu điểm của cảm biến mức nước điện dung

Dù đây là loại cảm biến được dùng rất nhiều và phổ biến rộng rãi, tuy nhiên nó vẫn có những ưu điểm và nhược điểm như sau:

• Đây Là loại cảm biến đo mức nước có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và sử dụng.
• Nguyên lý hoạt động của cảm biến nước 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), và có các tùy chọn vật liệu cho các môi trường trường ăn mòn, hóa chất, nhiệt độ hoặc áp suất cao.
• Đây cũng là loại cảm biến được sử dụng phổ biến, rộng rãi, nên thuận tiện trong việc thay thế hoặc sửa chữa.

Nhược điểm của cảm biến mức nước điện dung

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

Như vậy, bài viết trên Vật Tư Gia Hưng đã chia sẻ cho bạn chi tiết về Cảm biến mức nước điện dung, hy vọng đã giúp bạn giải đáp thắc mắc về thiết bị này.