Theo phân tích về các bài toán điều khiển, dây chuyền công nghệ cần theo dõi mức sơn trong tank để tránh tràn thùng chứa sơn khi cấp nguyên liệu và tránh trường hợp thiếu sơn trong quá trình pha sơn. Do đó việc đo mức sơn trong tank chứa không cần độ chính xác cao. Ngoài ra do trong công nghệ sản xuất sơn, các tank chứa phải được làm sạch thường xuyên, vì vậy trong trường hợp dây chuyền công nghệ sản xuất sơn, em đề xuất phương pháp đo mức sơn bằng cảm biến đo mức sử dụng sóng siêu âm.
Tổng quan cảm biến đo mức bằng phương pháp siêu âm :
Trên thị trường có tới trên nhiều loại cảm biến đo mức khác nhau, tìm được một loại cảm biến phù hợp với điều kiện và yêu cầu là một điều không dễ dàng. Một trong những loại thông thường được sử dụng nhiều nhất hiện nay là cảm biến đo mức dựa trên công nghệ sóng siêu âm.
Cảm biến mức dùng sóng âm đã có mặt trên thị trường nhiều năm nay và được coi như một công nghệ đáng tin cậy dùng để đo mức thông qua những thử thách khắc nghiệt trong công nghiệp. Cảm biến siêu âm đo mức là dạng đầu đo không tiếp xúc và giá cả phải chăng dùng cho phần lớn các loại tank chứa chất lỏng dạng thẳng
Họ và tên : Nguyễn Tuấn Anh 25 Lớp Cao học ĐK& TĐH
Bộ truyền siêu âm hoạt động dựa trên việc gửi một sóng âm, được phát ra từ bộ
biến năng áp điện, đến bề mặt của một vật liệu cần đo. Bộ truyền âm đo thời gian từ lúc gửi tín hiệu cho tới khi nhận được tín hiệu phản hồi. Thành công của phép đo phụ thuộc vào sóng, độ phản xạ từ vật cần đo. Những yếu tố như bụi, hơi nước (chất lỏng) dày đặc; độ cản trở tank chứa, nhiễu loạn gây bởi bề mặt; những chất tạo bọt và thậm chí là độ gồ ghề hoặc góc tạo bởi chùm sóng với bề mặt cần đo đều góp phần tạo những thông tin không mong muốn ở tín hiệu phản hồi. Điều cần thiết là người sử dụng cần phải cân nhắc điều kiện hoạt động sẽảnh hưởng thế nào tới sóng âm khi phát ra.
Những yếu tố quan trọng khác cần chú ý khi dùng bộ truyền âm gồm:
+ Sóng âm điều kiện tiên quyết của phép đo là sóng âm phải đi môi trường có vật cần đo. Thông thường là không khí, nếu môi trường là chân không lại không phù hợp do trong chân không, không có đủ số phân tử khí làm giảm khả năng truyền sóng.
+ Điều kiện bề mặt bọt và những hạt bụi bẩn bám trên bề mặt của chất lỏng có thể hấp thụ sóng âm và làm cản trở sóng phản hồi vềđầu phát.
+ Góc tới và góc phản xạ-sóng âm cần được phát và nhận theo đường thẳng, mặt phản xạ cần là mặt phẳng.
+ Nhiệt độ hoạt động những thành phần cảm siêu âm thường làm bằng nhựa với nhiệt độ cao nhất cỡ 60°C. Dĩ nhiên, việc thay đổi nhiệt độ sẽ làm phép
đo mức kém chính xác.
+ Áp suất làm việc-các thiết bị siêu âm thường không tiếp xúc với áp suất quá cao; giá trị lớn nhất loại cảm biến này có thể chịu được là 30 psi (~2 bar). + Điều kiện môi trường-hơi nước (chất lỏng), môi trường đọng nước, và tạp
chất có thể làm thay đổi tốc độ của sóng âm qua môi trường không khí và
ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của tín hiệu hồi đáp. Để tránh sai số do môi trường gây ra cần gắn cảm biến vào những vị trí và môi trường có thể
Họ và tên : Nguyễn Tuấn Anh 26 Lớp Cao học ĐK& TĐH
Môi trường trong tank chứa sơn được duy trì áp suất giá trị 1bar, với nhiệt độ là nhiệt độ môi trường xung quanh .khí được cấp bởi tank nén khí có bộ lọc không khí, do đó môi trường chất lỏng cũng như không khí bên trong tank chứa luôn luôn sạch không bẩn bám trên bề mặt chất lỏng.Ngoài ra do sơn là chất lỏng có độ nhớt cao, bền mặt chất lỏng sẽ ít bị sóng sánh trong quá trình bơm hút sơn, mặt phản xạ
sẽ khá thẳng, do đó độ chính xác của cảm biến được tăng cao.
Qua đó ta thấy cảm biến đo mức bằng công nghệ siêu âm hoàn toàn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cũng như kinh tế của công nghệ sản xuất sơn.
Cảm biến siêu âm XZY-ES compact ultrasonic level transmitters của hãng Shanghai Cixi Intrument
Hình 2.6 - Cảm biến siêu âm Cixi Intrument Các thông số kỹ thuật của thiết bị cảm biến:
+ Nguồn cấp : 24VDC
+ Khoảng cách đo 100mm-5000mm + Tín hiệu ra tuyến tính 4-20mmA + Gốc của tia siêu âm : 12-15°
Họ và tên : Nguyễn Tuấn Anh 27 Lớp Cao học ĐK& TĐH