Cảm biến đo mức siêu âm. Ứng dụng cảm biến siêu âm đo mức nước trong công nghiệp. Thiết bị đo mức nước dạng siêu âm. Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo mức siêu âm. Hiện nay do yêu cầu cải tiến thiết bị đo lường trong nhà máy được chú trọng rất nhiều. Các loại cảm biến thông dụng như : cảm biến quang, cảm biến đo mức dạng phao,…dần được thay thế bằng các cảm biến độ nhạy và chính xác cao như : cảm biến điện dung, cảm biến đo mức siêu âm, radar….Ở bài viết nảy tôi xin giới thiệu đến các bạn loại cảm biến đo mức dạng sóng siêu âm. Xin mời các bạn xem phần tiếp theo.

Cảm Biến Đo Mức Siêu Âm ULM-70 Dinel: Giải Pháp Đo Lường Không Tiếp Xúc Tối Ưu

Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70 từ Dinel là thiết bị đo lường không tiếp xúc tiên tiến, sử dụng công nghệ siêu âm để giám sát mức chất lỏng, bùn, hoặc vật liệu rắn trong các bồn chứa, silo, kênh hở, và cống thoát. Với thiết kế nhỏ gọn, tích hợp màn hình hiển thị, và khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, ULM-70 là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn toàn diện về Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70, từ tính năng nổi bật, thông số kỹ thuật, đến hướng dẫn lắp đặt và ứng dụng thực tiễn

Cảm Biến Đo Mức Siêu Âm ULM-70: Công Nghệ Hiện Đại Cho Đo Lường Chính Xác

Hãy tưởng tượng một thiết bị có thể đo mức chất lỏng hoặc vật liệu mà không cần chạm trực tiếp, loại bỏ nhiễu từ bọt, rung động, hoặc chướng ngại vật trong bồn chứa. Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70 sử dụng sóng siêu âm để phát hiện mức chất lỏng, bùn, hoặc vật liệu rắn, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu 4-20 mA (HART) hoặc RS-485 Modbus, phù hợp với các hệ thống điều khiển hiện đại. Với khả năng bù nhiệt độ vùng, loại bỏ tiếng vọng giả, và thiết kế bền bỉ từ nhựa PVDF và hợp kim nhôm, ULM-70 mang lại độ tin cậy vượt trội trong các ứng dụng công nghiệp.

Hình 1 : Cảm biến đo mức siêu âm có hiển thị OLED

Tính Năng Nổi Bật

• Đo lường không tiếp xúc: Sử dụng sóng siêu âm để đo mức chất lỏng (nước thải, dung dịch), bùn, hoặc vật liệu rắn mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

• Màn hình hiển thị trực quan: Hiển thị giá trị đo tức thời, hỗ trợ cấu hình dễ dàng mà không cần vật liệu đo.

• Loại bỏ tiếng vọng giả: Tự động lọc nhiễu từ các vật cản như thang, máy khuấy, hoặc cột gia cố.

• Đầu ra đa dạng: Hỗ trợ tín hiệu 4-20 mA với giao thức HART hoặc RS-485 Modbus, dễ dàng tích hợp với PLC, SCADA.

• Thiết kế bền bỉ: Thân nhựa PP+HDPE, đầu dò PVDF, và nắp hợp kim nhôm phủ bột, đạt độ bảo vệ IP67.

• Phù hợp môi trường khắc nghiệt: Hoạt động trong dải nhiệt độ -30°C đến +70°C, áp suất tối đa 0.1 MPa.

• Phiên bản chống nổ: ULM-70XI dành cho khu vực nguy hiểm cháy nổ (zone 1).

• Phụ kiện linh hoạt: Hỗ trợ giá đỡ telescopic VKD và bộ chuyển đổi horn để đo các môi trường khó như bọt hoặc vật liệu rắn.

Thông Số Kỹ Thuật

Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70 có các thông số kỹ thuật chính:

• Loại thiết bị: Cảm biến đo mức siêu âm.

• Dải đo:

  • ULM-70-02: 0.15–2 m.

  • ULM-70-06: 0.25–6 m.

  • ULM-70-10: 0.4–10 m.

  • ULM-70-20: 0.5–20 m.

• Độ phân giải:

  • ULM-70-02/06: ±0.1 mm.

  • ULM-70-10/20: ±2 mm.

• Độ chính xác: 0.15% trong toàn dải đo.

• Nguồn cấp: 18–36 V DC.

• Đầu ra:

  • Dòng: 4–20 mA (HART), giới hạn 3.9–20.8 mA.

  • Modbus: RS-485.

• Tần số hoạt động:

  • ULM-70-02: 120 kHz.

  • ULM-70-06: 75 kHz.

  • ULM-70-10/20: 50 kHz.

• Góc chùm (-3 dB):

  • ULM-70-02: 10°.

  • ULM-70-06: 14°.

  • ULM-70-10/20: 12°.

• Nhiệt độ môi trường:

  • ULM-70-02: -30°C đến +70°C.

  • ULM-70-06: -30°C đến +70°C.

  • ULM-70-10/20: -30°C đến +60°C.

• Độ bảo vệ: IP67.

• Kết nối cơ khí:

  • ULM-70-02: Ren G1″.

  • ULM-70-06: Ren G1 1/4″.

  • ULM-70-10: Ren G2 1/2″.

  • ULM-70-20: Mặt bích hợp kim nhôm (DIN 2557, PN 10/16).

• Cáp khuyến nghị:

  • 4-20 mA: PVC 2×0.5–0.75 mm².

  • Modbus: PVC 2x2x0.25 mm² (cáp xoắn đôi, có bọc chống nhiễu).

• Tiêu chuẩn EMC: EN 55022/B, EN 61260/2-1, EN 61000-4-2 đến 6.

• Chứng nhận chống nổ (ULM-70XI): FTZU 09 ATEX 0277X, tuân thủ EN 60079-0, EN 60079-11, EN 60079-26.

Lợi Ích Khi Sử Dụng Cảm Biến Đo Mức Siêu Âm ULM-70

1. Đo lường chính xác, không tiếp xúc: Loại bỏ nguy cơ hư hỏng do tiếp xúc với chất lỏng ăn mòn hoặc bùn nhớt.

2. Tích hợp dễ dàng: Đầu ra HART hoặc Modbus tương thích với các hệ thống điều khiển công nghiệp.

3. Khả năng tùy chỉnh: Điều chỉnh dải đo (SPAN tối thiểu 200 mm) và chế độ lọc nhiễu qua nút bấm.

4. Độ bền cao: Vật liệu PVDF và hợp kim nhôm chống ăn mòn, phù hợp cho môi trường khắc nghiệt.

5. Ứng dụng linh hoạt: Đo mức nước thải, hóa chất, bùn, hoặc vật liệu rắn trong bồn chứa, silo, hoặc kênh hở.

6. An toàn cháy nổ: Phiên bản ULM-70XI đảm bảo an toàn trong khu vực nguy hiểm (zone 1).

So Sánh Với Đối Thủ

Để đánh giá sức mạnh của Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70, hãy so sánh với Siemens:

Điểm khác biệt:

• ULM-70 hỗ trợ cả HART và Modbus, với dải đo rộng hơn (lên đến 20 m).

• Siemens có nhiệt độ hoạt động cao hơn, nhưng ULM-70 cung cấp giá cả cạnh tranh và tích hợp horn adapter cho các ứng dụng khó.

• ULM-70XI được chứng nhận chống nổ (ATEX), phù hợp cho khu vực nguy hiểm.

Hướng Dẫn Lắp Đặt Và Vận Hành

Dựa trên tài liệu “ulm-70-dat-en_n4_08_2021.pdf”, việc lắp đặt và vận hành Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70 được thực hiện như sau:

1. Lắp Đặt

• Vị trí lắp đặt:

  • Gắn cảm biến vào nắp trên của bồn chứa hoặc kênh hở bằng ren (G1″, G1 1/4″, G2 1/2″) hoặc mặt bích (ULM-70-20).

  • Đặt cảm biến thẳng đứng, hướng về bề mặt chất lỏng, gần mức tối đa dự kiến.

  • Tránh bọt hoặc chướng ngại vật (thang, máy khuấy) để giảm nhiễu sóng siêu âm.

  • Sử dụng giá đỡ telescopic VKD hoặc horn adapter nếu đo bọt hoặc vật liệu rắn.

  • Bảo vệ cảm biến khỏi ánh nắng trực tiếp để tránh quá nhiệt.

• Kết nối điện:

  • Sử dụng cáp PVC (2×0.5–0.75 mm² cho 4-20 mA; 2x2x0.25 mm² xoắn đôi, bọc chống nhiễu cho Modbus).

  • Kết nối: (+) vào terminal (+), (-) vào terminal (0V), bọc chống nhiễu vào terminal (⏚).

  • Đối với ULM-70XI, nối đất qua vít trên đầu cảm biến để đảm bảo an toàn cháy nổ.

  • Nguồn cấp: 18–36 V DC (19–36 V DC cho Modbus).

  • Ngắt nguồn trước khi đấu nối để đảm bảo an toàn.

2. Cấu Hình

• Truy cập chế độ cài đặt: Nhấn nút trên mô-đun hiển thị (DM-70) để vào chế độ cấu hình.

• Điều chỉnh thông số:

  • SPAN: Cài đặt dải đo (tối thiểu 200 mm) bằng nút tăng/giảm.

  • Damping: Điều chỉnh độ trễ (0–99%) để giảm nhiễu tín hiệu.

  • False echo suppression: Kích hoạt chế độ loại bỏ tiếng vọng giả từ chướng ngại vật.

  • Lưu cài đặt bằng nút xác nhận.

• Kiểm tra tín hiệu:

  • Dùng đồng hồ đo hoặc PLC để xác nhận tín hiệu 4-20 mA hoặc Modbus.

  • Đèn báo nhấp nháy chậm khi cảm biến nhận được tín hiệu phản xạ từ bề mặt.

3. An Toàn Và Bảo Trì

• An toàn:

  • Tuân thủ tiêu chuẩn EMC (EN 55022/B, EN 61000-4).

  • Đối với ULM-70XI, sử dụng bộ cách ly IRU-420 và nối đất đúng cách trong khu vực cháy nổ.

  • Đảm bảo áp suất tối đa 0.1 MPa và nhiệt độ môi trường trong khoảng -30°C đến +70°C.

• Bảo trì:

  • Làm sạch bề mặt đầu dò PVDF định kỳ để loại bỏ bụi hoặc cặn bám.

  • Kiểm tra cáp và đầu nối, thay thế nếu hư hỏng.

  • Lưu trữ ở nơi khô ráo, nhiệt độ -30°C đến +70°C, độ ẩm <85%.

4. Tích Hợp Hệ Thống

Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70 dễ dàng tích hợp với các thiết bị Seneca như bộ chuyển đổi Z109REG2-1 để chuyển tín hiệu 4-20 mA sang Modbus-RTU, hoặc bộ nguồn Z-Supply để cấp điện ổn định. Ví dụ, tín hiệu HART từ ULM-70-06 có thể được truyền đến hệ thống SCADA để giám sát mức nước thải thời gian thực.

Xử Lý Sự Cố

• Không có tín hiệu đầu ra:

  • Kiểm tra nguồn cấp (18–36 V DC) và kết nối cáp.

  • Xác minh cài đặt SPAN và chế độ đầu ra (HART/Modbus).

• Tín hiệu không chính xác:

  • Kiểm tra vị trí lắp đặt, đảm bảo không có bọt hoặc chướng ngại vật.

  • Kích hoạt chế độ loại bỏ tiếng vọng giả hoặc điều chỉnh độ trễ (damping).

• Hư hỏng cơ học:

  • Kiểm tra đầu dò PVDF và đầu nối cáp, thay thế nếu cần.

  • Liên hệ Dinel qua www.dinel.cz hoặc email sales@dinel.cz để được hỗ trợ.

Kết Luận: ULM-70 – Đỉnh Cao Đo Mức Siêu Âm

Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70 Dinel là giải pháp đo lường không tiếp xúc tiên tiến, mang lại độ chính xác cao, độ bền vượt trội, và khả năng tích hợp linh hoạt. Với dải đo từ 0.15–20 m, đầu ra HART/Modbus, và thiết kế phù hợp cho cả môi trường không nổ và cháy nổ, ULM-70 đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp từ xử lý nước thải đến sản xuất thực phẩm.

Phân loại cảm biến đo mức siêu âm như thế nào ?

Cảm biến đo mức siêu âm được chia làm 2 loại cơ bản như sau :

Thiết bị đo mức siêu âm giá rẻ : Loại không có màn hình hiển thị. Đối với các ứng dụng đo mức chất lỏng hoặc chất rắn trong các bồn chứa, nhu cầu về cảm biến chỉ truyền tín hiệu Analog về trung tâm điều khiển mà không cần hiển thị mức đo trên cảm biến hoặc cài đặt cảm biến biến hiển thị các đơn vị đo khác nhau. Thì cảm biến không hiển thị là một lựa chọn hợp lý nhất.

Cảm biến siêu âm không hiển thị có đầy đủ các tính năng tiêu chuẩn như : Tín hiệu ngõ ra : 4-20mA, 0-10V, Modbus. và cài đặt dãy đo trong phạm vi tiêu chuẩn cũng khá dễ dàng.

Hình 2 : Ứng dụng cảm biến đo mức siêu âm không hiển thị

Cảm biến đo mức siêu âm có hiển thị (hình 1): thường được sử dụng cho các bồn chứa ngầm, bể âm để tiện theo dõi mức nước ngay trên cảm biến. Đối với các bồn chứa yêu cầu độ chính xác cao thì cũng phải dùng cảm biến đo mức có hiển thị. Sai số 0.15% trên toàn dãy đo.

Ưu điểm của cảm biến đo mức có hiển thị là có thể cài đặt dãy đo tùy chọn; ngay trên cảm biến thông qua màn hình OLED sắc nét. Khả năng cài đặt đo khoản cách một cách chính xác từng milimet.

Các môi chất như dầu DO, dầu thực vật,…thường dùng cảm biến đo mức có hiển thị do loại có hiển thị sóng phát ra mạnh hơn loại không hiển thị nên áp dụng đo dầu sẽ đạt độ chính xác cao nhất.

Hình 3 : Màn hình hiển thị cài đặt trên cảm biến hiển thị

Ứng Dụng Thực Tiễn

Cảm biến đo mức siêu âm ULM-70 được thiết kế để đáp ứng nhu cầu đo lường trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm:

• Xử lý nước thải: Giám sát mức nước hoặc bùn trong bể xử lý, hỗ trợ tự động hóa quy trình.

• Công nghiệp thực phẩm: Đo mức dung dịch (sữa, nước trái cây) hoặc vật liệu dạng bột (đường, bột mì) trong bồn chứa.

• Hóa chất: Kiểm soát mức chất lỏng hóa học trong các bồn chứa, với khả năng chống nhiễu từ bọt hoặc hơi hóa chất.

• Khai khoáng và vật liệu rắn: Đo mức than, xi măng, hoặc cát trong silo, sử dụng horn adapter để tăng hiệu quả.

• Nông nghiệp: Giám sát mức thức ăn chăn nuôi hoặc phân bón trong các silo lớn.

Ví dụ, trong một nhà máy xử lý nước thải, ULM-70-06 được lắp trên bể chứa bùn, cung cấp tín hiệu 4-20 mA đến PLC để điều khiển máy bơm, đảm bảo mức bùn được duy trì ổn định mà không cần can thiệp thủ công.

Các ứng dụng phổ biến cảm biến đo mức siêu âm

1. Cảm biến đo mức nước sạch cho các bể chứa nhà máy nước. Do cảm biến không tiếp xúc với nước nên đảm bảo các vấn đề về cảm biến trên hệ thống.
2. Thiết bị đo mức nước dạng siêu âm được dùng đo mức nước thải tại các bể chứa khu xử lý nước thải. Đo mức nước trong các bồn chứa nước,…
3. Ứng dụng cảm biến đo mức siêu âm còn được dùng để đo mức chất rắn như : xi măng, đo mức than,…Và còn rất nhiều ứng dụng khác

Bài viết tham khảo :

Cảm biến đo mức chất lỏng

Cảm biến đo mức nước lò hơi

Mọi chi tiết xin liên hệ : 

Nguyễn Long Hội ( Mr )

Số Điện Thoại : 0939.266.845 (Zalo)

Email: hoi.nguyen@huphaco.vn

Web:   prosensor.vn