Cảm biến mức điện dung — thiết bị, nguyên tắc hoạt động, ứng dụng

Cảm biến mức điện dung chủ yếu được sử dụng như một phương tiện theo dõi mức chất lỏng khác nhau. Quá trình điều khiển dựa trên thực tế là mỗi chất lỏng có một hằng số điện môi nhất định. Do đó, nguyên lý hoạt động của cảm biến mức điện dung như sau.

Thành phần chính của cảm biến mức điện dung là một tụ điện đặc biệt có độ nhạy cao, có thể thay đổi điện dung tùy thuộc vào môi trường mà nó được đặt. Độ nhạy của tụ điện cho phép cảm biến hoạt động hiệu quả như nhau với cả chất lỏng điện môi và chất lỏng với mức tối thiểu hằng số điện môi.

Cảm biến được lắp đặt đơn giản trong bể chứa vật liệu lỏng có mức trong bể đó (ví dụ: trong đường ống) cần được theo dõi. Hằng số điện môi hiện tại của không khí được lấy làm hằng số điện môi cơ bản. Và ngay khi chất lỏng tiếp xúc với phần tử nhạy cảm của cảm biến, điện dung của tụ điện nhạy cảm sẽ thay đổi.Tại thời điểm này, cảm biến sẽ hoạt động — mức kiểm soát của chất lỏng sẽ được cố định.

Nhân tiện, cảm biến mức loại điện dung có thể phản ứng với chất lỏng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với phần tử nhạy cảm với nó. Rốt cuộc, việc khắc phục sự thay đổi của hằng số điện môi cũng có thể được thực hiện bằng vật liệu điện môi của thân bể trong đó mức chất lỏng thay đổi. Việc giám sát có thể được thực hiện, ví dụ, thông qua nắp, tường hoặc đáy bể, ngay khi chất lỏng đạt đến điểm lắp đặt bộ phận cảm biến nhạy cảm.

Máy đo mức điện dung với các điện cực đồng trục được sử dụng để đo mức trong môi trường không dẫn điện. Nhược điểm của phần tử nhạy cảm đồng trục là khả năng lấp đầy chất được kiểm soát kém, đặc biệt là khi độ nhớt của môi trường tăng lên và sự hiện diện của tạp chất rắn.

Các cảm biến được sản xuất theo các phiên bản khác nhau: về hình dạng, kích thước, thiết kế của phần tử nhạy cảm, cũng như về thiết kế và kích thước của vỏ và kiểu lắp đặt cảm biến (tích hợp vào tường hoặc nắp, đặt bên cạnh thùng chứa , được đặt trên hệ thống treo trong thùng chứa).

Trong trường hợp sử dụng một điện cực làm phần tử nhạy cảm, vai trò của điện cực thứ hai của tụ điện được thực hiện bởi thành bể nối đất, nếu nó là kim loại hoặc điện cực kim loại nối đất đặc biệt, nếu thành bể là làm bằng chất điện môi. Điện cực đơn có thể là thanh cứng hoặc cáp mềm.

Để đo mức của môi trường dẫn điện, điện cực đo được phủ một lớp cách điện. Theo quy định, fluoroplast được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt.

Cảm biến mức chất lỏng điện dung được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp hiện đại vì chúng tương thích với hầu hết mọi chất lỏng. Đây là nông nghiệp với phân bón lỏng và hệ thống tưới tiêu. Đây là ngành thực phẩm (sữa, nước, đồ uống).

Trong ngành công nghiệp hóa dầu, cần phải kiểm soát mức độ của các sản phẩm dầu mỏ. Trong dược phẩm, chế phẩm lỏng... Trong nhiều ngành công nghiệp, điều cực kỳ quan trọng là kiểm soát mức nước, bao gồm cả nước ngầm, cũng như nước trong hệ thống lưu trữ, cấp nước, nước thải và nước thải trong các doanh nghiệp và đơn giản là trong các tòa nhà.

Bằng cách này, cảm biến có thể đo mức của sản phẩm lỏng và, nếu cần, tương tác với tự động hóa, duy trì giá trị cần thiết. Nó có thể theo dõi việc đổ đầy chất lỏng vào thùng chứa và quá trình truyền chất lỏng qua đường ống, cũng như theo dõi dòng chảy. Như vậy, cảm biến đo mức chất lỏng dạng dung là giải pháp không thể thiếu cho hệ thống tự động hóa trong mọi loại hình doanh nghiệp.

Một số ưu điểm phân biệt cảm biến điện dung với các loại thiết bị điều khiển mức khác. Cảm biến điện dung tương thích ngay cả với các chất dễ cháy và ăn mòn hóa học.

Họ có thể làm việc với các sản phẩm có hầu hết mọi đặc tính vật lý, với các bể có thể tích, hình dạng và kích thước bất kỳ (do khả năng tương tác không tiếp xúc). Căn phòng có thể có khói, bụi và có thể có độ ẩm cao trong không khí, điều này không cản trở hoạt động của cảm biến.

Cảm biến dễ đặt và rất dễ bảo trì.Do đó, tuổi thọ của cảm biến có thể được đo bằng năm, đồng thời độ chính xác và độ tin cậy, khi được sử dụng đúng cách, sẽ không thay đổi.

Tất nhiên, cảm biến điện dung cũng có nhược điểm. Ví dụ, chúng nhạy cảm với việc tạo bọt, tích tụ vật liệu hoặc cặn lắng, có thể gây ra báo động giả. Do đó, cần phải bảo trì thường xuyên các cảm biến như vậy. Tất nhiên, chúng đắt hơn các loại cảm biến khác.

Trong mọi trường hợp, trước khi cài đặt, cảm biến phải được điều chỉnh chính xác và trong quá trình hoạt động, bạn phải theo dõi tình trạng của nó. Sau đó, độ tin cậy và độ chính xác của điều khiển sẽ vẫn là tốt nhất.