Cảm biến điện dung là gì? Cấu tạo, nguyên lý và phân loại CHI TIẾT

Cảm biến điện dung là gì?

Cảm biến điện dung hay cảm biến điện môi là thiết bị cảm biết sử dụng điện dung để đo hằng số điện môi của môi trường xung quanh. Chúng có khả năng cảm nhận được mức độ chất lỏng, chất kết dính hạt các loại chất rắn khối lượng nhỏ (bột, hạt nhựa, cát, xi măng,…).

Thiết bị cảm biến này có cấu tạo gần giống như đầu dò notron với ống tiếp cận làm từ nhựa PVC, được lắp đặt trong lòng đất, các đầu do (mô đun) được kết nối với 1 máy ghi chuyên dụng. Cảm biến điện môi được ứng dụng phổ biến để báo mức chất lỏng, chất rắn trong các bồn, bể chứa, silo,… giúp con người kiểm soát chặt chẽ và dễ dàng.

Cấu tạo cảm biến điện dung

Cảm biến điện dung có cấu tạo với các bộ phận chính như sau:

• Đầu dò cảm biến (có độ dài tùy chỉnh đế tiếp xúc với chất lỏng) (1)
• Ren kết nối (2)
• Thân cảm biến (chứa bị mạch xử lý tín hiệu) (3)
• Đầu kết nối tín hiệu ngõ ra (4)

Nếu ren kết nối và đầu kết nối tín hiệu ngõ ra có 1 loại dài hơn so với các loại khác thì đó chính là cảm biến điện dung chịu được nhiệt độ cao. Đây cũng chính là dấu hiệu nhận biết giúp quý vị nhanh chóng lựa chọn được thiết bị phù hợp.

Cấu tạo cảm biến điện dung

Nguyên lý hoạt động cảm biến điện dung

Để hiểu rõ hơn về cảm biến điện dung, chúng tôi xin cung cấp thông tin chi tiết về nguyên lý hoạt động của thiết bị ngày ngay sau đây.

• Khi cảm biến được lắp đặt trong môi trường chất lỏng bên trong bể sẽ luôn có nhiều điện cực mắc nối tiếp.
• Nếu mức dung chất bên trong tiếp xúc với cực của cảm biến tăng lên thì lượng dòng điện của cực này sẽ tăng.
• Nhờ có bộ vi xử lý được lắp đặt bên trong mà người ta có thể xác định được lượng chất lỏng, chất rắn bên trong tiếp xúc với cảm biến điện dung.
• Tuy nhiên trên thực tế mỗi loại nguyên vật liệu khác nhau sẽ có khả năng dẫn điện khác nhau, nên cần phải lựa chọn và điều chỉnh cảm biến sao cho phù hợp nhất với môi trường cần đo.
• Phạm vi đo của điện dung thường có dải từ 2mmm…. 50mm

Phân loại cảm biến điện môi

Hiện nay, có nhiều loại cảm biến điện môi được con người đưa vào sử dụng phổ biến trong đời sống. Tùy theo cấu tạo, đặc điểm riêng mà cảm biến điện dung được phân loại chi tiết như sau:

Loại đo độ liên tục của chất lỏng

• Sử dụng để đo mức chất lỏng liên tục trong bình, bể với dạng tuyến tính ngõ ra Analog 4-20mA, 0-10v
• Đảm bảo xác định rõ chất lỏng dẫn điện là dung dịch của nước, nước,…
• Các chất lỏng không dẫn điện như dầu, xăng,… có tính dễ cháy nổ cần được sử dụng loại thiết bị chuyên dụng nhằm đảm bảo an toàn, phòng chống cháy nổ khi sử dụng.

Cảm biến điện dung đo độ liên tục của chất lỏng

Loại đo mức độ liên tục của chất rắn

• Đo mức độ chất rắn ở dạng tuyến tính Analog 4 – 20mA, 0-10v với nhiều ưu điểm hơn so với các dạng radar hay sống điện từ thông thường.
• Pham vị đo rộng lên tới 20m, dùng được trong các loại bể khác nhau, silo đựng nguyên liệu chất rắn
• Có độ chính xác cao, ít sai số (khoảng 1% trên dãy đo)

Loại báo mức chất lỏng

• Là loại cảm biến mức chất lỏng ON – OFF thay thế cho loại phao truyền thống có tính ổn định thấp.
• Có độ nhạy, chịu được nhiệt độ và áp lực lớn trong môi trường chất lỏng
• Thiết bị cho tín hiệu ngõ ra relay PNP, NPN…đấu trực tiếp được vào PLC để điều khiển tín hiệu.
• Dễ dàng sử dụng bút từ để cài đặt cảm biến điện dung báo mức chất lỏng thường đóng, thường mở.

Cảm biến điện dung báo mức chất lỏng

Loại báo mức chất rắn

• Có chức năng báo mức chất rắn bên trong bình, bể chứa đã cạn hoặc đã đầy
• Có độ chính xác cao, ưu điểm về giá nên được ứng dụng trong các ngành sản xuất công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm,….

Ứng dụng của cảm biến điện dung

Cảm biến điện môi được đánh giá là loại cảm biến có độ nhạy cao, chất lượng tốt, cho kết quả chính xác. Chúng được ứng dụng trong nhiều mục đích khác nhau, bao gồm:

• Đo lượng nước trong đất: Cụ thể đo thể tích nước trong tổng thể tích đất để kiểm soát được độ thấu điện môi. Khi lượng nước trong đất thay đổi, đầu dò sẽ báo hiệu sự thay đổi điện dung cũng như biến động lượng nước. Chúng được sử dụng trong các hệ thống tưới tiêu trong trồng rau xanh nông nghiệp,…
• Giám sát Cure của vật liệu composite: Thiết bị đo thông số về phản ứng điện của nhựa nhiệt rắn cũng như ma trận của composite ở độ sâu nhất định trên bề mặt cảm biến. Tính chất điện cả vật liệu là việc để thiết bị đọc các giá trị cảm biến điện môi
• Các ứng dụng khác: như đo lường giải phóng bằng khi thử nghiệm máy nghiền hoặc dùng để đo mức độ một số vật liệu rắn trong bình dạng phễu hoặc silo

Ứng dụng của cảm biến điện dung

Cảm biến điện dung loại cảm biến sử dụng để kiểm soát mức độ, độ liên tục của các loại chất lỏng, chất rắn. Hy vọng với các thông tin trên đây đã giúp quý vị giải đáp thắc mắc về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cảm biến điện môi. Mọi thông tin thắc mắc xin hãy liên hệ tới AME Group để được hỗ trợ tốt nhất nhé!