Slide về cảm biến mức

Chào mừng cơ và các bạn đến với
bài thuyết trình của nhóm 7

1


TÌM HIỂU VỀ
CẢM BIẾN MỨC

2


Khái niệm về đo mức

Phân loại phương pháp đo mức

NỘI

Đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh

DUNG
Đo mức theo phương pháp điện

Đo mức theo phương pháp bức xạ

Các phương pháp đo mức khác
3


1. Khái niệm về đo mức.

 Khái niệm đo mức:
-

Mức là chiều cao điền đầy các chất lỏng hay hạt có tiết diện khơng thay đổi trong các thiết bị công
nghệ, là tham số cần xác định để kiểm tra chế độ làm việc của thiết bị, điều khiển các q trình
sản xuất. Mặt khác, nhờ đo mức ta có thể đánh giá được khối lượng của các chất lỏng chứa trong
bình như xăng, dầu,...

-

Đơn vị đo mức là đơn vị đo chiều dài.

-

Là cách đo để xác định mức chất lưu hoặc khối lượng chất lưu trong bình chứa.

4



-

Phương pháp đo:

Đo liên tục là quá trình đo trong đó tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu còn lại trong bồn chứa.
Khi đo theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dưới dạng nhị phân để phát hiện tình trạng mức có đạt hay khơng để
điều khiển quá trình làm việc của bồn chứa.

Ngưỡng

Liên tục
5


2. Phân loại phương pháp đo mức.

 Dựa vào chức năng:
-

Đo mức mối trường làm việc.

-

Đo khối lượng chất lỏng.

 Dựa theo phạm vi đo:
-

Phạm vi đo rộng: Giới hạn từ 0,5 – 20m.

-

Phạm vi đo hẹp: Giới hạn từ 0 – 500mm.


2. Phân loại phương pháp đo mức.

 Dựa vào nguyên lý hoạt động:
-

Đo mức bằng phương pháp thuỷ tĩnh (sử dụng phao).

-

Đo mức bằng phương pháp điện (biến trở, điện dung, điện dẫn ...).

-

Đo theo phương pháp bức xạ (không tiếp xúc).


3. Đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh.



Ưu điểm:

•
•

Khơng giới hạn về mức cao của bồn chứa (phao cơ khí, phao từ).
Giá thành rẻ.

 Nhược điểm:
• Khơng dùng cho chất lưu dạng lỏng sệt, hạt.
• Độ chính xác khơng cao.
• Khơng có phần hiển thị từ xa.
• Giới hạn về áp suất và nhiệt độ.

3. Đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh.
3.1. Cảm biến mức kiểu phao cơ khí:



Cấu tạo:

-

Cảm biến gồm phao nổi trên bề mặt chất lưu, độ dài dây phao phụ thuộc chiều cao mức bể chứa, hệ thống tiếp điểm và
loxo

-

Có 2 dạng cảm biến phao cơ khí:

Kiểu 1 mức

Kiểu 2 mức


3.1. Cảm biến mức kiểu phao cơ khí:



Nguyên lý hoạt động:

- Ở cảm biến kiểu một mức: Khi chất lỏng dưới ngưỡng cần đo thi phao sẽ
bị kéo xuống làm hở tiếp điểm cơ khí. Khi chất lỏng dâng lên đến mức cần
đo thì phao sẽ nổi trên bề mặt chất lỏng. Tiếp điểm cơ khí nhờ lực đàn hồi

của loxo đóng lại.

10


3.1. Cảm biến mức kiểu phao cơ khí:



Nguyên lý hoạt động:

Ở cảm biến kiểu 2 mức sẽ có 2 phao. Khoảng cách giữa 2 phao chính là khoảng cách giữa 2 mức chất lỏng cần đo (giả sử mức cạn
và mức đầy).
Khi khơng có chất lỏng, 2 phao thẳng hàng và kéo xuống làm tiếp điểm
dưới đóng lại. Khi chất lỏng dâng lên đến mức đầy thì cả hai phao

3T

4T

cùng nổi lên tiếp điểm trên đóng lại.

1T

2T

11




Ứng dụng: Dùng để phát hiện các mức chất lỏng trong các thiết bị chứa.

1T

Máy Bơm

2T

Bể Tầng
3D

4D

1T
2T
3D
12

4D
Bể chìm


3. Đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh.
3.2. Cảm biến mức kiểu phao từ:



Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

-

Cấu tạo gồm các tiếp điểm lưỡi gà được đặt bên trong một ống nhựa hoặc thuỷ tinh tương ứng
với vị trí mức cần đo, lồng bên ngồi là một chiếc phao bên trong có đặt một vành nam châm
vĩnh cửu, phao này có thể nổi và dịch chuyển theo ống nhựa.

-

Khi chất lưu dịch chuyển trong bình thì phao cũng dịch chuyển theo. Khi phao đến đúng vị trí của
cơng tắc từ thì tiếp điểm đó đóng lại, qua vị trí đo thì mở ra.


Công tắc từ








3. Đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh.
3.2. Cảm biến mức kiểu phao từ:



Ứng dụng:

-

Cảm biến kiểu phao từ có đặc điểm là các tiếp điểm được đặt rất kín bên trong vỏ nhựa nên có thể chịu được mơi trường hố
chất, dầu, mỡ. Vì vậy trong thực tế, người ta thường dùng cảm biến mức kiểu phao từ trong cơng nghiệp hố chất hoặc chế
biến dầu mỏ.


3. Đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh.
3.3. Cảm biến mức kiểu phao biến trở:



Cấu tạo:
Gồm một phao cơ khí có thể nổi trên mặt chất lỏng,
trên phao cơ khí người ta có gắn một chổi than, đầu
chổi than được quét trên một biến trở VR. Khi mức
dung dịch trong thùng chứa thay đổi thì vị trí của
MIN

chổi than trên VR cũng thay đổi và người ta thấy giá
trị ΔR để chỉ thị mức chất lỏng trung bình.

Phao Biến Trở

MAX


3. Đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh.
3.3. Cảm biến mức kiểu phao biến trở:



Ứng dụng:

Cảm biến kiểu biến trở được dùng để đo lường, chỉ thị mức chất lỏng trong bình một cách liên tục. Trong thực tế
người ta thường dùng nó để chỉ thị mức xăng, dầu trong các bình nhiên liệu của ơtơ, xe máy...


4. Đo mức theo phương pháp điện.
4.1. Cảm biến mức kiểu điện dẫn:
a, Đo theo ngưỡng:



Cấu tạo: - Các điện cực bố trí nằm ngang:

Các điện cực được bố trí trên thành của thùng chứa, trên thành có 4 điện cực sẽ cho phép ta xác định
được 3 mức chất lỏng trong bình tương ứng với vị trí gắn các điện cực.

Điện cực P0 gọi là điện cực gốc được được bố trí sát đáy thùng
(hoặc gắn ngay trên thành bình làm bằng kim loại). Các điện cực
cịn lại được gắn ở các vị trí mà ta cần xác định mức. Điện áp cấp
cho điện cực gốc là điện áp xoay chiều < 10V.


a, Đo theo ngưỡng:



Cấu tạo:

- Các điện cực bố trí thẳng đứng:

Nguyên lý: Khi chất lỏng dẫn điện dâng lên trong bồn chứa thì sẽ ngập dần các điện cực. Khi đó
giữa điện cực gốc và các điện cực tương ứng với vị trí mức cần đo sẽ tạo thành 1 tiếp điểm.

.


4. Đo mức theo phương pháp điện.
4.1. Cảm biến mức kiểu điện dẫn:
b, Đo liên tục:

Đầu đo được đặt thẳng đứng trong bình, điện cực gốc đặt ở đáy bình hoặc gắn
trên thành (nếu bình bằng kim loại). Dịng điện chạy giữa cực gốc và đầu đo
có biên độ tỷ lệ thuận với chiều dài của đầu đo ngập trong chất lỏng. Nhờ việc
đo dòng điện này người ta suy ra mức chất lỏng trong bình.


4. Đo mức theo phương pháp điện.
4.2. Cảm biến mức kiểu điện dung:
a, Đo mức liên tục:
- Khi chất lỏng là cách điện:

Cảm biến có hai điện cực kim loại đặt thẳng đứng trong bình chứa dung dịch trong bình chính là điện
mơi, như vậy khi dung dịch trong bình tăng lên hay hạ xuống sẽ làm cho diện tích bản cực thay đổi
dẫn tới điện dung giữa hai bản cực cũng thay đổi theo. Người ta dùng một mạch điện tử để xác định
sự thay đổi của điện dung giữa hai bản cực sẽ suy ra được mức chất lỏng trung bình.


4. Đo mức theo phương pháp điện.
4.2. Cảm biến mức kiểu điện dung:
a, Đo mức liên tục:

- Khi chất lỏng là dẫn điện:
Người ta dùng hai que đo, một que đo được bọc cách điện bằng một lớp
điện môi, một que không bọc cách điện. Khi mực chất lỏng thay đổi nó
làm thay đổi diện tích mặt ngồi của hai que đo làm cho điện dung C
thay đổi. Bẳng cách đo sự thay đổi của điện dung người ta sẽ suy ra mức
chất lỏng trong bình.


5. Đo mức theo phương pháp bức xạ.
5.1. Cảm biến siêu âm:



Khái niệm :

-

Cảm biến đo mức siêu âm hay cịn gọi là cảm biến đo mức dạng
sóng siêu âm là một thiết bị công nghiệp chuyên dùng để đo mức
các dạng chất lỏng, nước,axit,… trong các nhà máy, xí nghiệp địi
hỏi có độ chính xác cao và thời gian sử dụng lâu dài.

-

Cảm biến đo mức siêu âm có thể hoạt động tốt trong các môi trường đo mức khác
nhau.


5.1. Cảm biến siêu âm:



Nguyên lý hoạt động:

-

Dùng một bộ thu phát sóng siêu âm đặt trên bình chứa, sóng siêu âm phát ra được
truyền xuống mặt chất lỏng, mặt chất lỏng sẽ phản xạ sóng siêu âm trở lại bộ thu.

-

Dựa vào vận tốc truyền sóng và quãng thời gian từ khi phát sóng siêu âm tới khi nhận
lại người ta sẽ suy ra được khoảng cách từ mặt chất lỏng tới vị trí đặt cảm biến từ đó sẽ
xác định được mức chất lỏng trong thùng chứa.

24


5.1. Cảm biến siêu âm:



Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm:

-

Không cần tiếp xúc với môi trường đo nên đo được ở môi trường chất lỏng dạng sệt như dầu
nặng, mủ cây, keo nhựa tổng hợp…

-

Độ chính xác cao

Nhược điểm:

-

Bọt nổi trên bề mặt chất lỏng có thể hấp thụ sóng âm.
Áp suất: Không tiếp xúc với áp suất quá cao (giá trị lớn nhất là 2 bar).
Điều kiện môi trường cũng làm thay đổi tốc độ sóng âm.

25