Lựa chọn và lắp đặt cảm biến báo mức đúng giúp cho việc truyền tín hiệu đầu vào chính xác. Từ đó mạch điều khiển hoạt động đóng ngắt bơm, động cơ hay thay đổi trạng thái van đúng lúc kịp thời tin cậy. Bài ngày hôm nay mình sẽ hướng dẫn anh em cách lựa chọn và lắp đặt cảm biến báo mức đúng theo sự hướng dẫn từ nhà sản xuất cb báo mức số 1 thế giới Parker. Nào let’s go !
Như mình đã giới thiệu cho các anh em ở bài trước về các loại cảm biến báo mức chất lỏng chất rắn trong công nghiệp, có khoảng chục loại cb báo mức. Về môi chất, cảm biến báo mức thường sử dụng cho các chất lỏng như nước sạch, nước thải, sữa, dầu ăn, xăng dầu… cứ chất lỏng hoặc chất lỏng dạng sánh thì dùng được. Chất rắn nhưng ở dạng bột mịn, ở dạng hạt nhỏ như bột mỳ, bột gạo, đậu tương hay các loại nhà hạt tương tự, xi măng, cát sỏi đá… cũng đều dùng cảm biến báo mức được. Anh em tham khảo bài viết dưới đây để rõ hơn cả về môi chất lẫn thông số kỹ thuật của các loại sensor báo mức nhé:
1. Hướng dẫn lựa chọn cảm biến báo mức – Level Switch
Rồi nếu anh em đã đọc bài viết trên thì cũng đã nắm rõ được các loại sensor báo mức rồi. Việc còn lại là làm sao lựa chọn được loại phù hợp với ứng dụng của mình.
Các bước lựa chọn cảm biến báo mức:
- Xác định rõ môi chất hoạt động
- Xác định mức điện áp, dòng điện sử dụng( công suất)
- Xác định khả năng tải điện qua tiếp điểm
- Xác định nhiệt độ làm việc định mức
- Xác định số đầu dò cần thiết
- Xác định kích thước lắp ghép
1.1 Môi chất hoạt động của cảm biến báo mức
Cảm biến báo mức chất lỏng, chất rắn bột hạt
Cảm biến báo mức của Parker được chia ra làm 4 loại: dạng cánh xoay, dạng màng, dạng nổi, dạng nổi Lead. Tùy thuộc vào môi chất sử dụng, tức là dạng vật chất( chất lỏng, chất rắn, thể hỗn hợp) mà anh em lựa chọn đúng chủng loại.
Cảm biến báo mức dạng cánh xoay được thiết kế phần đầu dò là các cánh( đôi hoặc đơn). Khi các cánh quay cứng vững bằng thép quay tròn nhờ động cơ điện gắn bên trong, phát hiện chướng ngại vật sẽ thay đổi trạng thái tiếp điểm. Cánh xoay phù hợp với môi chất là chất rắn là các hạt nhỏ, bột . Cụ thể anh em xem dưới đây:
- Dòng cb JB-SD dùng cho các môi chất là hạt xốp hay nhựa dạng sánh, đặc điểm là chúng là chất rắn hay gần là chất rắn nhưng nhẹ, mềm và mịn
- Dòng cb JC7: JC7-SD, JC7- SL, JC7-SH, JC7-ST phù hợp với môi chất là bột gạo, đường, cám, hạt đậu tương, thức ăn chăn nuôi, xi măng, cát, than cám, than củi…
Cảm biến báo mức dạng màng mềm diện tích rộng, phù hợp với các hạt và bột.
- Dòng cb màng JD-100 dùng cho các bể chứa bột gạo, đường, hạt đậu, thức ăn chăn nuôi, cát
Cảm biến báo mức dạng nổi có đầu dò hình quả bóng thích hợp với khả năng bồng bềnh trên mặt chất lỏng.
- Dòng cb dạng nổi JF-25 dùng trong các bể chứa nước sạch
- Dòng cb dạng nổi JF-32, JF-302T, cảm biến báo mức nổi dạng lead JRS-S, JRS-D phù hợp với môi chất là chất lỏng hoặc chất lỏng dạng sánh như: nước sạch, nước thải, dung dịch muối, hóa chất công nghiệp, dầu đậu nành, rượu, xăng dầu…
1.2 Mức điện áp hoạt động của cảm biến báo mức
Điện áp cảm biến báo mức
Hiện nay, Parker đưa ra 2 dải điện áp phổ biến xoay chiều là AC 220V, AC 110V và điện áp một chiều DC125V. Tiêu chuẩn 220V 1 pha thông dụng cho nước ta và AC 110V cho các thiết bị từ Nhật. Tùy từng seri, tùy từng mã sẽ có những mức điện áp khác nhau nên anh em khi mua cb cần lưu ý vấn đề này.
1.3 Khả năng mang dòng điện qua tiếp điểm
Tiếp điểm được ví như chân trụ của cầu. Vừa phải đảm bảo độ bền cơ khí, vừa phải đảm bảo khả năng truyền tải được dòng điện lớn mong muốn.
Tiếp điểm của cảm biến
Thứ nhất về độ bền cơ khí. Anh em nào từng tiếp xúc với rơ le trung gian hay gần gũi hơn là công tắc điện trong gia đình thì biết, việc đạp nhả các cực của tiếp điểm rất vất vả. Công tắc trong gia đình thì ít chứ rơ le trung gian hay khởi động từ thì tần suất đập nhả liên tục. Việc đập nhả liên tục vì lực hút và lò xo đàn hồi gây ra sự hư hại về độ bền cơ khí.
Tiếp điểm luôn yêu cầu về độ dẫn điện phải cực tốt và phải ” kín” mạch, không được hở hay chập chờn vì sẽ gây nên điện trở tiếp xúc, gây nóng mạch, hư hỏng, không ổn định tín hiệu… Vì thế nên chúng hay được làm bằng bạc hay đồng. Dẫu vậy thì với tần suất hoạt động lớn trong 1 giờ, trong 1 ngày và trong 1 năm thì với kích thước mỏng manh như vậy thì cũng đã là rất khắc nghiệt rồi.
Thứ 2, chính là khả năng truyền tải dòng điện. Khả năng truyền tải dòng điện giống như kiểu khả năng cho phép số người qua cầu. Nếu nặng hơn sẽ ” gãy cầu” nên anh em phải lưu ý. Lựa chọn cảm biến chất rắn phải lưu ý dòng điện cho phép qua tiếp điểm của sensor. Thông thường giá trị này rơi vào 10A, tương đương 2.2 Kw cho dòng 220V.
1.4 Nhiệt độ làm việc định mức của cb
Rõ ràng là với bất kì thiết bị nào, nhất là với thiết bị đầu vào điều khiển thì nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn tới khả năng nhận biết và truyền tín hiệu chính xác. Cảm biến của chúng ta lấy tín hiệu từ các vật chất( rắn và lỏng) và đóng cắt mạch cơ khí là chủ yếu nên có thể coi nhẹ vấn đề khả năng truyền chính xác hay không.
Thế nhưng, để đảm bảo độ bền của các chi tiết cũng như chống han gỉ điện cực, ngưỡng nhiệt độ cho phép sử dụng của cảm biến báo mức vẫn được các nhà sản xuất đưa ra. Dải nhiệt độ của hầu hết các seri dòng cảm biến báo mức của Parker là từ 0 tới 60 độ.
1.5 Xác định số đầu dò level switch
Sensor báo mức JRS 1 và 2 đầu dò
Chúng ta đang nói về cảm biến báo mức đúng không nào. Thì luôn tồn tại mức min và mức max hay mức môi chất thấp nhất và mức môi chất cao nhất. Việc của cảm biến báo mức là nhận diện mức thấp nhất, thay đổi trạng thái để bật bơm, khởi động động cơ điện hay cung cấp điện năng bằng cách thông mạch điện. Hoặc là nhận diện được mức môi chất max để ngắt mạch điện dừng bơm nước hay đóng cửa ngăn cho việc cung cấp thêm môi chất vào bề.
Như vậy là thường chúng ta sẽ cần tới 2 cảm biến cho một bể hoặc là một cảm biến nhưng 2 đầu dò. Hơi phức tạp nhưng trong phần lắp đặt cảm biến báo mức bên dưới mình sẽ giải thích phần nguyên lí hoạt động của mạch.
Phao nước gia đình của anh em ở nhà có cấu tạo đơn giản và không thể đáp ứng được trong công nghiệp. Anh em có để ý là chỉ cần nước nâng lên bằng phao thì bơm ngắt còn cứ xuống dưới thấp hơn, tại bất kì vị trí nào là bơm lại bật phải không anh em. Mà thường thì vừa mới thấp bơm đã bật rồi. Như vậy thì bơm của chúng ta hoạt động liên tục và ngắt quãng, không lâu sẽ hư hỏng.
Một số gia đình thì lắp phao nước chỉ để đóng vòi vào thôi. Tức là nước anh em là sử dụng nước máy. Nếu bể chưa đầy thì ống cứ xả vào còn khi nào đầy thì đóng cửa vòi vào. Cấu tạo đơn giản như vậy không có phù hợp cho bề nước công nghiệp.
Cảm biến báo mức trong công nghiệp hay trong các tòa nhà, khu chung cư thường gồm 2 đầu dò hay nói cách khác 2 đầu dò đóng vai trò như 2 phao nước. Chúng được gắn lên và khoảng cách giữa 2 phao này tùy thuộc vào option anh em mua phù hợp với mức nước trên và dưới của bể nước của mình.
Một số dòng level switch thì lại chỉ có 1 đầu dò nên anh em phải mua 2 chiếc cb. Cảm biến trên ngắt bơm và cảm biến dưới bật bơm.
Dù là một cảm biến 2 phao hay 2 cảm biến riêng lẻ thì chúng cũng phải phối hợp với nhau làm sao để, chỉ khi nào nước xuống mức thấp nhất mới bật bơm và chỉ khi nào nước lên trên mực cao nhất mới tắt bơm. Không phải cứ thấp xíu hay cao xíu là bật hay ngắt bơm. Hại bơm mà còn gây tiếng ồn lớn. Khi lựa chọn cảm biến anh em nhớ lưu ý vấn đề này.
1.6 Xác định đúng kích thước lắp ghép
Cảm biến báo mức thường có mặt bích để lắp bu lông. Trước khi thiết kế bể, anh em cần xác định trước kích thước lắp ghép mặt bích của cảm biến. Một số bể nhỏ sẽ không dùng được cảm biến báo mức của Parker anh em cũng phải lưu ý vấn đề này.
Kích thước từng loại cb mình đã trình bày trong bài viết trước rồi.
2. Hướng dẫn lắp đặt cảm biến báo mức
2.1 Lắp đặt cảm biến báo mức đúng
Cảm biến báo mức thường được trang bị bích lắp ghép đi kèm để lắp ghép. Việc cần làm là anh em tạo ra các tấm panel hay thanh bar thép có khoan lỗ sẵn để bắt bu lông cho thật cứng vững là chuẩn. Dựa vào kích thước trên catalog mua về, anh em tiến hành khoan và lắp bu lông là chuẩn.
Có một vài lưu ý khi lắp đặt cảm biến báo mức anh em cần lưu ý như sau.
Lắp đặt cảm biến báo mức chất rắn
Thứ nhất như nhà sản xuất đã đề cập, cảm biến báo mức của chúng ta dựa vào sự cản trở của môi chất để đóng ngắt mạch điện. Thế nên, anh em cần phải tránh lắp đặt cảm biến báo mức ngay tại cửa vào của môi chất. Trong quá trình đi vào bể, nước, bột hay cát sẽ va chạm với cảm biến gây nên sự đóng hay mở mạch ngẫu nhiên. Là tín hiệu không chính xác.
Thứ 2 là khi lắp đặt cảm biến xoay, không được lắp đặt gần thành bể hay gần cột trụ. Cánh xoay sẽ bị vướng và gãy nên cần phải lắp đặt xa khỏi chướng ngại vật.
Thứ 3, khi lắp đặt cần để dây điện thấp hơn thân body của cảm biến. Nếu như cảm biến báo mức lắp đặt ngoài trời mà dây điện không được luồn ống bảo vệ, nước mưa sẽ chảy theo dây điện đi vào trong làm ăn mòn hay hư hỏng cb. Các tiếp điểm bị han gỉ làm tăng điện trở tiếp xúc.
2.2 Đấu nối cảm biến báo mức
Kích thước lắp đặt cảm biến báo mức dạng xoay JC7-ST
Đây là trọng tâm thứ 2 của bài viết này. Bên cạnh cách chọn mua đúng loại cảm biến thì phần hướng dẫn cách đấu nối cảm biến cũng như giải thích nguyên lí hoạt động của cảm biến báo mức là phần quan trọng. Lắp đặt cơ khí chỉ có mấy chú ý nhỏ nên mình lướt qua.
Đầu tiên là phần giải thích cách đấu nối cảm biến. Phần dưới mình sẽ giải thích nguyên lí hoạt động của cảm biến báo mức chi tiết cho anh em. Đi từ dây 3 pha của động cơ điện trước nhé. Động cơ điện trong công nghiệp chủ yếu là động cơ không đồng bộ 3 pha 380V. Bể nước trong các tòa nhà hay trong các nhà máy đều sử dụng động cơ 3 pha hết anh em ạ. Thế nên mình sẽ chỉ trình bày mạch điện máy bơm nước 3 pha dùng cảm biến báo mức tự động nhé. Việc bao nhiêu vôn hay công suất động cơ bao nhiêu thì lạc đề mất rồi. Tôi chỉ trình bày cách đấu nối mạch điều khiển bơm thôi còn các vấn đề về điện, thời gian tới tôi cũng sẽ giới thiệu cho anh em. Anh em thủy lực khí nén hơi yếu ở phần này.
3 dây pha của nguồn sẽ được nối vào 3 chân đầu vào của rơ le trung gian. 3 tiếp điểm đầu ra của rơ le nối vào 3 dây động cơ điện kéo bơm. Tất nhiên là tiếp điểm thường hở hay thường đóng thì tùy cách anh em muốn bơm chạy theo chế độ thế nào. thông thường thì là thường hở nhưng đối với máy bơm nước, mình lại hay cài đặt thường đóng. Tùy anh em thôi.
Rồi giờ thì bơm của chúng ta đang chạy rồi đấy. Khi nào tiếp điểm thường đóng mở ra thì bơm mới ngắt. Vậy làm thế nào để tiếp điểm thường đóng mở ra? Đó là nhờ cuộn hút. Kiến thức về rơ le trung gian và các thiết bị khí cụ điện mình sẽ đề cập trong các bài viết mới. Còn hiện tại anh em chịu khó qua link dưới bài viết sau để đọc nhờ nhé:
Rồi thì có chút kiến thức rồi chúng ta sẽ bước qua phần tiếp theo mình giải thích nguyên lí hoạt động của mạch máy bơm nước tự động.
2.3 Nguyên lí hoạt động của cảm biến báo mức 1 đầu dò
Cảm biến báo mức 1 đầu dò JRS
Phần đơn giản trước là 1 đầu dò. Mình sẽ lấy ví dụ là giả sử anh em cần xây dựng và lắp đặt cảm biến báo mức nước để đóng ngắt máy bơm nước trong gia đình. Máy bơm nước cũng thuộc mảng thủy khí anh em nhé. Xin nhắc lại là ngành thủy lực khí nén của chúng ta cơ bản là gồm 2 thành phần là máy thủy lực thể tích và máy thủy lực cánh dẫn. Môi chất làm việc là chất lỏng bao gồm nước, dầu thủy lực, khí nén… cả thể lỏng và thể khí.
Rồi mình xin trình bày nguyên lí hoạt động của mạch đóng ngắt máy bơm nước 3 pha nhờ cảm biến báo mức một đầu dò như sau.
Mạch máy bơm nước sử dụng cảm biến 1 phao
Bơm của anh em luôn luôn chạy từ lúc bể không có nước tới khi bể nước đầy nhờ vào việc đấu dây nguồn tới động cơ điện qua tiếp điểm thường đóng của động cơ. Khi đầy nước thì cuộn hút của tiếp điểm sẽ có tín hiệu nhờ việc một đầu dây của cuộn hút nối sẵn với nguồn chìm dưới nước và 1 đầu dây nối ở đầu dò. Khi nước ngập đến đầu dò thì mạch thông từ 1 đầu dây nối sẵn, qua nước, đến đầu dò. Mạch cuộn hút thông thì hút tiếp điểm thường đóng thành thường mở ngắt bơm. Nước ngừng được cấp vào bể.
Thế nhưng nhược điểm của mạch máy bơm nước sử dụng cảm biến một đầu dò ở chỗ là, cứ khi anh em dùng nước một chút mà mức nước thấp hơn đầu dò là lúc ấy, mạch cuộn hút từ dây, qua nước đến đầu dò lại hở do nước thấp hơn đầu dò. Khi mạch cuộn hút ngắt, tiếp điểm hồi vị lại vị trí thường đóng cấp điện cho động cơ máy bơm nước.
Cứ như vậy, dùng một chút nước thấp hơn thì bơm lại chạy, đến vị trí max đặt đầu dò thì ngắt bơm. Liên tục bơm, liên tục ngắt là một phương án không khả thi chút nào, rất bất tiện. Máy bơm nước của anh em sẽ nhanh hỏng và thật sự chẳng ai thích cả vì bơm rất ỒN.
Hiện tượng này tương tự như phao nước chống tràn bể mà anh em hay dùng. Tuy nhiên, đó là nguồn nước chảy tự động và nó miễn phí về công bơm, còn bơm thì ở rất rất xa tít ở nhà máy nước nên đó không phải là phương án tồi. Phao nước chống tràn bể rất tiện lợi.
2.4 Nguyên lí hoạt động của cảm biến báo mức 2 đầu dò
Như đã trình bày ở trên, cảm biến báo mức 1 đầu dò bộc lộ rất nhiều điểm không thuận lợi trong quá trình sử dụng. Đó là với quy mô hộ gia đình. Máy bơm nước trong công nghiệp như nước sạch khu công nghiệp hay nước thải nhà máy không thể hoạt động liên tục như vậy được.
Cảm biến báo mức 2 đầu dò ra đời khắc phục được điểm yếu này và được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp. Về cách đấu nối sẽ phức tạp hơn đôi chút nhưng có sơ đồ nên anh em nào chỉ cần biết chút điện là có thể tự làm được. Anh em nào yếu điện thì cứ nhờ mấy ông thợ điện trong nhà máy đấu giùm. Mình xin tập trung vào việc giải thích nguyên lí hoạt động của cảm biến báo mức trong mạch máy bơm nước.
Cảm biến 2 đầu dò của anh em sau khi được lắp vào bể sẽ được mô tả đầy đủ như trong hình ảnh dưới đây.
Sơ đồ mạch máy bơm nước cảm biến báo mức
Anh em nhìn lên hình, chúng ta sẽ có một số điểm cần trao đổi.
Thứ nhất, khi anh em lắp đặt cảm biến xuống bể, toàn bộ mạch trong cảm biến có thể được hình dung bằng sơ đồ mạch điện như trên hình. Tuy nhiên thì để dễ giải thích hơn thì anh em nhìn xuống ảnh bên dưới. Mạch cụ thể lồng ghép và ảnh minh họa sẽ cụ thể hơn.
Mạch điện máy bơm nước cảm biến 2 phao
3 điện cực tương ứng với 3 mức nước E1, E2, E3. Chúng được đấu nối vào rơ len thông qua sơ đồ trên ảnh. Mình sẽ giải thích mạch cảm biến cho anh em.
Trước tiên ở trạng thái bể đầy chạm E1
Cả 3 cực mức nước cạn nhất E3, mức nước trung bình E2 và mực nước cao nhất là E1 đều chìm trong nước. Nước là môi trường dẫn điện nên mạch cuộn hút rơ le thường đóng sẽ chuyển trạng thái mở ra( mạch máy bơm nước thường sử dụng tiếp điểm thường đóng và ae có thể tùy chọn option còn lại). Khi ấy thì bơm sẽ ngắt do cuộn hút hút tiếp điểm mở, gây ngắt quãng mạch.
Tiếp theo ở là mực nước trong bể thấp từ E1 đến E2
Giả sử như chúng ta chỉ sử dụng cảm biến báo mức 1 đầu dò, tương đương với chỉ có mức E1 và E3 tức là mức thấp nhất và cao nhất. Khi nước thấp hơn mức E1, hở mạch giữa E1 và E3. Cuộn hút hở mạch. Mạch chính thường đóng sẽ trở lại trạng thái thường đóng. Khi đó bơm lại bơm. Hậu quả như nào thì mình trình bày bên trên rồi.
Với cảm biến 2 phao thì sao. Nếu như nước thấp dưới mức E1 thì về nếu là cảm biến 1 đầu dò thì bơm sẽ chạy ngay. Thế nhưng nhờ E2 có mặt và nước sẽ truyền điện làm kín mạch E2, E3 nên cuộn hút tiếp điểm phụ này vẫn giữ vững được. Mạch chính không đóng lại được nên bơm không bơm.
Nếu anh em đã từng lập trình PLC rồi thì sẽ hiểu hơn. Anh em nhấn nút nhấn không giữ, sau đó đầu ra bơm chạy. Nếu thả tay ra luôn và thường thì nút nhấn không giữ anh em nhấn là bỏ tay luôn. Về nguyên lí thì sau khi thả tay thì mạch hở, đầu ra không chạy bơm nữa. Nhưng có phải là anh em thường mắc xong xong với nút nhấn một tiếp điểm thường hở để nuôi mạch không. Tiếp điểm nuôi này đóng vai trò là E2 E3.
Nhờ có sự thông mạch giữa E2 và E3( tức là nước vẫn còn ở mức giữa E2 và E3) mà bơm không chạy. Như vậy cho dù anh em có dùng nước từ E1 tới E2 thì bơm vẫn không chạy. Rất tiện lợi phải không nào.
Tiếp theo là mực nước trong bể thấp từ E2 trở xuống
Khi nước vừa xuống khỏi mức E2. Mạch cuộn hút E2 E3 mở ra. Rơ le thường đóng sẽ được thông mạch trở lại. Lúc này mạch chính thường đóng sẽ đóng lại. Bơm chạy anh em nhé. Tuy nhiên thì anh em nhìn lên mạch a2b2c2. Lúc này chúng sẽ thay đổi trạng thái từ a2c2 sang a2b2.
Cặp tiếp điểm a2b2 hay a2c2 hoạt động như thế nào. Đó là các tiếp điểm phụ của rơ le. Nếu như mạch chính của rơ le có thông thì a2c2 liền mạch còn nếu mà mạch chính của rơ le không thông thì a2b2 liền mạch.
Như vậy khi bơm nước đầy từ E3 đến E2 rồi từ E2 đến E1, mạch a2b2 vẫn liền, a2c2 hở tức là cuộn hút rơ le hở mạch nên mạch thường đóng vẫn đóng. Chỉ khi nào mực nước chạm E1, mạch thông, thường đóng thành thường mở, bơm ngắt. Khi ấy mạch chính của rơ le ngắt ra, khi ấy a2c2 lại kín và giữ cho rơ le hở nếu mực nước có lại xuống thấp hơn E1.
Dễ hiểu phải không nào anh em.
Rồi đó cũng là phần cuối cùng trong bài viết này. Hi vọng anh em đã biết cách chọn mua, lắp đặt cũng như hiểu về nguyên lí hoạt động của mạch máy bơm nước sử dụng cảm biến báo mức 1 phao hay cảm biến báo mức 2 phao. Anh em có vướng mắc cần tư vấn về cách đấu nối hay chưa hiểu hết về nguyên lí hoạt động của cảm biến báo mức thì liên hệ mình nói lại nhé. Ok see you latter !!!
Còn chần chừ gì nữa mà không gọi ngay cho chúng tôi để có được sự hài lòng nhất. Với đội ngũ tiến sĩ kỹ sư trẻ năng động trong và ngoài nước trên 5 năm kinh nghiệm hi vọng sẽ mang lại sự lựa chọn tốt nhất cho khách hàng.
Sự cố của các bạn là trách nhiệm của chúng tôi! Gọi ngay đi!
