Cảm biến điện dung là một trong những thiết bị được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp. Vậy cảm biến điện dung là gì, cấu tạo, phân loại và ứng dụng của chúng ra sao? BKAII sẽ cùng các bạn tìm hiểu nhé!

Cảm biến điện dung hay còn gọi là cảm biến điện môi, đây là thiết bị dùng để đo hằng số điện môi ở môi trường xung quanh và dùng để phát hiện chất lỏng, chất rắn,… Hoặc có thể dùng đo mức liên tục ngõ ra tín hiệu 4 – 20mA, 0 – 10V. Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện dung của tụ điện bên trong của cảm biến

Đây là thiết bị được ứng dụng rộng rãi nhất đo mức nước sạch, đo mức acid, báo mức hóa chất, dầu,… tất cả chất lòng hoặc trong các môi trường hầm mỏ, lò hơi. trong công nghiệp sản xuất, lắp ráp, chế biến. Tùy theo mỗi hệ thống mà sử dụng các cảm biến điện môi 12v, 24v, 220v,…

Cấu tạo

Về cấu tạo thì cảm biến dung tương đối giống các loại cảm biến khác đều có các phần chính như:

  • Lớp vỏ: đóng vai trò bảo vệ cảm biến chống lại các tác động của môi trường.
  • Bộ não của cảm biến: bộ phận chuyển đổi tín hiệu điện dung ra tín hiệu analog 4 – 20 mA hoặc relay báo mức
  • Đầu dò có dạng hình que: nơi tiếp xúc trực tiếp với vật và môi trường, để thu thập tín hiệu. Tùy vào môi chất cần đo là chất dẫn điện hay không dẫn điện, mà có các loại đầu dò khác nhau.
  • Ren kết nối, nếu loại cảm biến mà có ren kết nối cùng với đầu kết nối tín hiệu ngõ ra nó dài hơn thì đó chính là loại điện dung chịu được nhiệt cao.

 Nguyên lý hoạt động

Trong cảm biến tiệm cận điện dung có bộ phận làm thay đổi điện dung C của các bản cực. Nguyên lý hoạt động cơ bản dựa trên việc đánh giá sự thay đổi điện dung của tụ điện. Bất kì vật nào đi qua trong vùng nhạy của cảm biến điện dung thì điện dung của tụ điện tăng lên. Sự thay đổi điện dung này phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước và hằng số điện môi của vật liệu. Bên trong có mạch dùng nguồn DC tạo dao động cho cảm biến dòng, cảm biến dòng sẽ đưa ra một dòng điện tỉ lệ với khoảng cách giữa 2 tấm cực. 

Cảm biến điện dung thông thường có dải đo từ 2mm đến 50mm. Cảm biến điện dung 2mm, 4mm, 8mm, 12mm, 16mm, 25mm, cảm biến điện dung ON-OFF,…

Output của cảm biến điện dung: Cảm biến điện dung có output thông dụng như: PNP/NPN/NO/NC,...

Phân loại cảm biến điện dung

Cảm biến điện dung được chia thành 4 loại cơ bản như sau:

  • Cảm biến đo mức liên tục chất lỏng: được dùng để đo mức chất lỏng liên tục có dạng tuyến tính ngõ ra Analog 4 – 20 mA, 0 -10V. Có thể là chất lỏng dẫn điện: dung dịch của nước, nước… hoặc chất lỏng không dẫn điện: Dầu mỏ, dầu Diesel, xăng, dầu thực vật,… Được sử dụng cho các môi trường có tính chất dễ cháy nố, được thiết kế chuyên biệt cho môi trường nguy hiểm
  • Cảm biến đo mức liên tục chất rắn: loại cảm biến này ưu việt hơn so với các loại cảm biến Radar, sóng điện từ, có thể đo mức chất rắn ở dạng tuyến tính Analog 4 – 20 mA, 0 -10V. Phạm vi của chúng khá rộng lên đến 20m, được sử dụng cho các silo, bể chứa nguyên liệu chất rắn,…
  • Cảm biến báo mức chất lỏng: thiết bị này ở dạng ON – OFF thay cho các loại cảm biến phao thông thường, với độ hoạt động ổn định hơn
  • Cảm biến báo mức chất rắn: sử dụng cho các nhà máy dể báo mức chất rắn có hoặc không có đối với các chất rắn có trong bể chứa như hạt nhựa, sỏi, cát,…

Ứng dụng

Một ứng dụng có thể kể đến đo hàm lượng nước trong đất, trong đó thể tích nước trong tổng thể tích của đất ảnh hưởng lớn nhất đến độ thẩm thấu điện môi của đất vì điện môi của nước lớn hơn nhiều so với các thành phần khác của đất. Cảm biến điện dung hiện đang được sử dụng rộng rãi trong lập kế hoạch tưới tiêu trong nông nghiệp trên toàn thế giới.

Giám sát Cure của vật liệu composite: cảm biến điện môi hoặc điện dung được sử dụng để đo lường phản ứng điện của nhựa nhiệt rắn và ma trận của vật liệu composite ở độ sâu nhất định trên bề mặt. Mô hình chính liên quan đến việc sử dụng các cảm biến này là mô hình điện trường. Sự tương ứng giữa các tính chất điện của vật liệu trong trường và phép đo (tức là điện dung) là cơ bản trong việc diễn giải các giá trị đọc từ cảm biến điện môi.

Đo lường giải phóng mặt bằng trong thử nghiệm máy nghiền.

Các cảm biến điện dung có thể được sử dụng để đo mức độ của một số vật liệu rắn trong các cấu trúc như phễu hoặc silo.

Cách chọn cảm biến điện môi

Trong quá trình chọn mua sản phẩm ta cần có một số lưu ý:

  • Xác định loại cảm biến để biết được cần tìm loại báo mức dạng on – off hay là dạng đo mức liên tục với tín hiệu ngõ ra 4-20mA.
  • Mỗi một hệ thống khác nhau thì sẽ không giống nhau ở đặc điểm môi trường làm việc. Vì thế mà cần xác định môi chất – nơi mà thiết bị làm việc. Đó có thể là chất rắn, nước nóng, nước lạnh, hóa chất,… Mỗi một loại môi chất thì cần có 1 cảm biến tương đương.
  • Tiếp theo chính là nắm được tính chất của môi chất, nhiệt bao nhiêu và áp suất. Hai yếu tố này sẽ quyết định trực tiếp đến độ bền cũng như hiệu quả trong công việc của thiết bị nên cần phải cân nhắc và tính toán cẩn thận tránh bị hỏng do nhiệt quá cao, áp suất quá lớn.
  • Đối với các cảm biến điện môi loại đo mức dạng liên tục thì cần phải biết khoảng cách chính xác của đo mức là bao nhiêu mét hay milimet.

Trên đây là một vài tìm hiểu của BKAII về cảm biến điện dung. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin các bạn liên hệ BKAII nhé!

Xem thêm:

"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"

Bài viết mới cập nhật...

 
 

Số lượng người đang truy cập...

Đang có 1178 khách và không thành viên đang online