Dinel CLM-70 | Cảm biến điện dung đo mức liên tục 4-20mA HART

Dinel CLM-70 là cảm biến điện dung đo mức liên tục được Dinel phát triển để đo chất lỏng, dầu, hóa chất, bột, hạt và nhiều loại vật liệu rời trong bồn chứa, tank, phễu hoặc silo. Thiết bị sử dụng điện cực tiếp xúc trực tiếp với môi chất và chuyển giá trị mức thành tín hiệu 4-20mA 2 dây kết hợp HART để truyền về PLC, bộ hiển thị hoặc hệ thống giám sát.

Khác với cảm biến báo đầy/báo cạn chỉ phát hiện vật liệu tại một vị trí cố định, cảm biến Dinel CLM-70 theo dõi mức liên tục từ MIN đến MAX trên chiều dài điện cực. Người dùng có thể giám sát mức theo %, mét, thể tích hoặc quy đổi tín hiệu 4-20mA thành giá trị vận hành tương ứng trên PLC.

Điểm đáng chú ý của CLM-70 là có rất nhiều kiểu điện cực để lựa chọn: que inox không bọc, que bọc PFA/FEP, điện cực có ống tham chiếu, điện cực cáp cho silo cao và phiên bản dành cho môi chất ăn mòn. Chiều dài điện cực có thể đạt 20 m ở phiên bản cáp dùng cho vật liệu rời. Vì vậy CLM-70 phù hợp với những ứng dụng cần một cảm biến điện dung có khả năng cấu hình linh hoạt hơn các dòng đo mức cơ bản.

Thông số kỹ thuật Dinel CLM-70

Thông tin kỹ thuật được đối chiếu từ tài liệu chính thức của hãng Dinel – Capacitive level meter CLM-70. Khi chọn hàng cần đối chiếu mã cấu hình đầy đủ theo điện cực, chiều dài, môi chất, nhiệt độ và kết nối quá trình.

Đặc điểm nổi bật của Dinel CLM-70

Tín hiệu 4-20mA tích hợp HART

Dinel CLM-70 sử dụng ngõ ra 4-20mA 2 dây, phù hợp để truyền tín hiệu mức về PLC, bộ hiển thị hoặc hệ thống điều khiển ở khoảng cách xa. Giao thức HART được truyền chồng lên vòng dòng giúp cấu hình và kiểm tra cảm biến mà không cần thêm đường truyền thông riêng.

Đây cũng là điểm khác biệt đáng chú ý khi so sánh CLM-70 với những cảm biến điện dung đơn giản chỉ có ngõ ra analog. HART đặc biệt hữu ích trong các hệ thống cần chuẩn hóa thiết bị đo, kiểm tra trạng thái hoặc cài đặt từ vị trí thuận tiện hơn.

Đo trên toàn bộ chiều dài điện cực

CLM-70 đo sự thay đổi điện dung dọc theo điện cực nên phép đo có thể thực hiện trên toàn bộ dải làm việc. Theo Dinel, phương pháp này không tạo vùng chết ở đầu và cuối điện cực như một số cảm biến đo khoảng cách không tiếp xúc.

Điều này hữu ích với các bồn thấp hoặc ứng dụng cần tận dụng gần hết chiều cao chứa. Tuy nhiên cần phân biệt giữa “không có vùng chết trên điện cực” và việc lựa chọn chiều dài điện cực: điện cực vẫn phải được đặt đúng vị trí MIN/MAX mong muốn.

Nhiều kiểu điện cực cho chất lỏng và vật liệu rời

CLM-70 không chỉ có một kiểu đầu dò. Dinel cung cấp điện cực que inox trần, que bọc PFA/FEP, điện cực có ống tham chiếu, cáp có quả nặng, cáp có neo và điện cực hai que dành cho môi trường ăn mòn.

Vì vậy cùng một dòng Dinel CLM-70 có thể ứng dụng cho dầu diesel, nước, dung dịch dẫn điện, hóa chất, cát, bột mì, xi măng hoặc nhiều vật liệu dạng hạt khác nếu lựa chọn đúng phiên bản.

OLED hoặc LCD để cài đặt tại chỗ

Module hiển thị DM-70 có thể sử dụng màn hình OLED hoặc LCD. OLED thích hợp cho khu vực trong nhà hoặc ánh sáng thấp; LCD phù hợp hơn với vị trí ngoài trời có ánh sáng mạnh. Người dùng có thể theo dõi giá trị đo và thực hiện các thao tác cài đặt trực tiếp trên cảm biến.

Đo được môi chất có hằng số điện môi thấp

Một ưu điểm đặc trưng của công nghệ điện dung là có thể khảo sát những môi chất có hằng số điện môi thấp. Trong một số trường hợp mà tín hiệu phản xạ radar không thuận lợi, CLM-70 có thể là phương án thay thế đáng xem xét nếu việc đặt điện cực tiếp xúc với môi chất được chấp nhận.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến Dinel CLM-70

Cảm biến điện dung hoạt động dựa trên sự thay đổi điện dung của hệ điện cực khi mức vật liệu thay đổi. Điện cực CLM-70 và thành bồn hoặc điện cực tham chiếu tạo thành một hệ điện dung. Khi phần điện cực được môi chất bao phủ tăng lên, điện dung của hệ thống thay đổi.

Mạch điện tử bên trong Dinel CLM-70 đo sự thay đổi này và quy đổi thành giá trị mức. Tín hiệu đầu ra 4-20mA sau đó có thể được scale theo mức thấp và mức cao đã cài đặt.

• MIN / mức tối thiểu: thường được quy đổi tương ứng vùng gần 4mA.
• MAX / mức tối đa: thường được quy đổi tương ứng vùng gần 20mA.
• Mức trung gian: thay đổi liên tục trong khoảng tín hiệu đã cài.

Ví dụ bồn có khoảng đo thực tế 2 m, PLC có thể scale 4mA thành 0 m và 20mA thành 2 m. Mức 1 m sẽ nằm gần giữa dải tín hiệu. Sau đó PLC hoặc bộ hiển thị có thể tiếp tục quy đổi thành %, lít hoặc m³ nếu biết hình dạng và kích thước bồn.

Các phiên bản Dinel CLM-70 và cách chọn

Phần quan trọng nhất khi đặt mua CLM-70 là chọn đúng loại điện cực. Hai cảm biến cùng mang tên CLM-70 nhưng dùng điện cực khác nhau có thể phù hợp với hai môi chất hoàn toàn khác nhau.

Ứng dụng của Dinel CLM-70

Đo mức dầu và nhiên liệu

Dầu diesel, dầu bôi trơn và nhiều sản phẩm dầu mỏ có độ dẫn điện thấp. Đây là nhóm ứng dụng phù hợp để khảo sát CLM-70_-10 hoặc phiên bản -20 có ống tham chiếu. Với tank sâu hơn, cần kiểm tra chiều dài thực tế trước khi chọn.

Nếu ứng dụng tập trung hoàn toàn vào diesel hoặc dầu trong tank máy móc, xe chuyên dụng, máy công trình, cũng nên so sánh với Dinel CLM-40 – dòng điện dung được Dinel thiết kế riêng cho dầu diesel và sản phẩm dầu mỏ.

Xem thêm giải pháp tại cảm biến mức dầu.

Đo nước và dung dịch dẫn điện

Đối với nước và các dung dịch dẫn điện, điện cực phải được lựa chọn phù hợp để tránh ảnh hưởng do dẫn điện trực tiếp. Các phiên bản -11 bọc PFA và -12 bọc FEP được thiết kế cho nhóm môi chất này.

Nếu bồn bằng vật liệu không dẫn điện như nhựa hoặc thủy tinh, CLM-70_-22 với ống tham chiếu là một trong những phiên bản cần ưu tiên đánh giá để tạo điều kiện đo ổn định hơn.

Đo hóa chất và môi chất ăn mòn

CLM-70 có nhiều cấu hình phủ PFA/FEP và phiên bản -61 với hai điện cực bọc PFA, đầu PTFE. Tuy nhiên không nên chọn cảm biến hóa chất chỉ dựa vào tên vật liệu phủ. Cần kiểm tra chính xác loại hóa chất, nồng độ, nhiệt độ và áp suất để đối chiếu khả năng tương thích của toàn bộ phần tiếp xúc với môi chất.

Đo bột, hạt và vật liệu rời trong silo

Dinel CLM-70_-30 sử dụng điện cực cáp inox và quả nặng với chiều dài đến 20 m, thích hợp cho cát, bột, bột mì, xi măng và nhiều loại vật liệu rời.

Với silo cao, phiên bản CLM-70_-31 sử dụng hệ neo để kiểm soát vị trí điện cực tốt hơn. Tuy nhiên khi đo vật liệu rời vẫn phải đánh giá lực cơ học do quá trình nạp/xả, hiện tượng cáp bị kéo lệch và khả năng vật liệu bám lên điện cực.

Với silo xi măng nhiều bụi, có thể tham khảo thêm bài đo mức xi măng trong silo để so sánh CLM-70 với radar dẫn sóng và radar không tiếp xúc.

Cách chọn đúng cảm biến Dinel CLM-70

1. Xác định chính xác môi chất

Thông tin đầu tiên cần có là tên môi chất. Dầu diesel, nước, axit, bột mì và xi măng đều có đặc tính điện khác nhau nên không thể sử dụng một kiểu điện cực cho tất cả ứng dụng.

Nếu môi chất dẫn điện hoặc ăn mòn, cần quan tâm lớp bọc PFA/FEP. Nếu là chất lỏng không dẫn điện như dầu, điện cực inox trần có thể phù hợp hơn.

2. Xác định MIN/MAX và chiều dài cần đo

Khoảng cách từ mức tối thiểu đến mức tối đa quyết định chiều dài điện cực. Không nên chỉ lấy toàn bộ chiều cao bồn làm chiều dài cảm biến nếu vị trí MIN/MAX thực tế khác với đáy và đỉnh bồn.

Các điện cực que của CLM-70 có dải chiều dài khác nhau, trong khi điện cực cáp -30/-31 có thể đạt 20 m và -32 đạt 15 m.

3. Bồn kim loại hay bồn không dẫn điện?

Trong phép đo điện dung, cấu trúc của bồn có ảnh hưởng trực tiếp đến hệ đo. Bồn kim loại có thể đóng vai trò tham chiếu, trong khi bồn nhựa hoặc thủy tinh cần lựa chọn cấu hình phù hợp hơn, ví dụ phiên bản có ống tham chiếu.

4. Kiểm tra bám dính và ngưng tụ

Vật liệu bám trên điện cực có thể làm điện dung thay đổi ngay cả khi mức đã hạ xuống. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng với chất lỏng nhớt, bột ẩm hoặc môi trường có ngưng tụ.

CLM-70_-13 được Dinel thiết kế cho chất lỏng không dẫn điện trong môi trường có thể xuất hiện ngưng tụ hơi trên điện cực.

5. Kiểm tra nhiệt độ và áp suất

Giới hạn nhiệt độ và áp suất của CLM-70 thay đổi theo từng loại điện cực. Ví dụ phiên bản điện cực -10 có khả năng chịu nhiệt môi chất cao hơn một số loại cáp bọc. Dinel cũng cung cấp cấu hình NT chịu nhiệt cao.

Vì vậy không nên sử dụng một con số nhiệt độ hoặc áp suất chung cho toàn bộ CLM-70. Khi ứng dụng trên 85°C tại vị trí kết nối, áp suất cao hoặc môi chất nóng, cần đối chiếu đúng bảng nhiệt độ – áp suất của phiên bản đặt hàng.

6. Chọn màn hình và kết nối

OLED phù hợp khu vực trong nhà hoặc ánh sáng yếu. LCD có khả năng quan sát tốt hơn trong điều kiện ngoài trời có ánh sáng mạnh. Kết nối quá trình có thể là ren hoặc Tri-Clamp tùy điện cực và yêu cầu vệ sinh của ứng dụng.

Cách đọc mã đặt hàng Dinel CLM-70

CLM-70 được cấu hình theo nhiều thành phần chứ không chỉ có một mã duy nhất. Ví dụ mã hãng:

CLM-70N-11-G1-V-I-B1-D-E1000

• N: phiên bản tiêu chuẩn cho khu vực không cháy nổ.
• 11: điện cực que inox bọc PFA.
• G1: kết nối ren G1″.
• V: vật liệu O-ring tương ứng theo cấu hình.
• I: output dòng 4-20mA.
• B1: cable gland M16.
• D: màn hình OLED.
• E1000: chiều dài điện cực 1000 mm.

Ngoài N tiêu chuẩn còn có NS với housing và nắp inox, NT chịu nhiệt cao và NTS kết hợp chịu nhiệt cao với housing inox. Việc chọn mã đầy đủ nên thực hiện sau khi có đủ thông tin môi chất và điều kiện công nghệ.

Hướng dẫn lắp Dinel CLM-70

Lắp điện cực theo phương thẳng đứng

Trong phần lớn ứng dụng, điện cực nên được lắp từ phía trên và hướng xuống theo phương thẳng đứng. Cách lắp này giúp chiều dài điện cực tương ứng trực tiếp với mức vật liệu cần theo dõi và hạn chế việc đầu dò tiếp xúc ngoài ý muốn với thành bồn.

Không đặt ngay dưới đường nạp liệu

Với silo chứa bột hoặc hạt, không nên đặt điện cực cáp trực tiếp dưới dòng vật liệu rơi. Dòng vật liệu có thể đẩy lệch cáp, tạo tải cơ học và làm thay đổi vị trí đầu dò.

CLM-70_-31 có hệ neo dành cho silo cao nhưng việc bố trí vị trí nạp liệu vẫn cần được xem xét ngay từ giai đoạn thiết kế.

Tránh chạm thành bồn và kết cấu bên trong

Điện cực không nên chạm vào thành bồn, cánh khuấy, đường ống hoặc các kết cấu kim loại không nằm trong thiết kế của hệ đo. Đối với điện cực cáp cần tính đến khả năng cáp dao động khi bồn nạp/xả.

Kiểm tra hiện tượng bám vật liệu

Điện dung rất nhạy với môi trường xung quanh điện cực. Nếu vật liệu tạo một lớp bám dày sau khi mức hạ xuống, tín hiệu đo có thể thay đổi. Cần chọn đúng loại điện cực và bố trí vị trí hạn chế bám.

Đấu nối Dinel CLM-70 với PLC

CLM-70 sử dụng tín hiệu 4-20mA kiểu 2 dây loop powered. Nguồn cấp và tín hiệu sử dụng chung vòng dòng nên việc đấu nối tương đối đơn giản.

Theo Dinel, cáp tín hiệu khuyến nghị là cáp có shield với tiết diện khoảng 2 × 0,5…0,75 mm². Cực dương nguồn được đấu vào terminal (+), cực âm vào terminal (-), shield được đấu vào vị trí tiếp địa được chỉ định.

Ở nguồn 24VDC, tải tối đa của vòng dòng được Dinel quy định khoảng 270Ω trong điều kiện có tính đến điện trở 250Ω phục vụ kết nối HART. Vì vậy khi sử dụng HART không nên tự động lắp thêm điện trở 250Ω nếu hệ thống đã có trở kháng phù hợp.

Phiên bản không để màn hình thường trực vẫn có thể được cài đặt bằng module DM-70 hoặc thông qua HART. Sau khi cấu hình hoàn tất, module hiển thị có thể tháo ra và CLM-70 tiếp tục hoạt động bình thường.

Dinel CLM-70, CLM-36 hay CLM-40?

Nếu yêu cầu chính là một cảm biến điện dung đa dụng, cần HART, màn hình và khả năng chọn nhiều dạng điện cực, CLM-70 là dòng nên ưu tiên đánh giá. Nếu hệ thống không cần HART và yêu cầu đơn giản hơn, CLM-36 có thể phù hợp. Với tank diesel nhỏ hoặc ứng dụng trên phương tiện, CLM-40 có thiết kế chuyên biệt hơn.

Giá Dinel CLM-70 khoảng bao nhiêu?

Giá Dinel CLM-70 phụ thuộc khá nhiều vào cấu hình nên không thể áp dụng một mức giá duy nhất cho tất cả sản phẩm. Với các cấu hình thông dụng, có thể dự trù khoảng 15 – 35 triệu đồng. Đây là khoảng giá tham khảo, không phải giá niêm yết cố định.

Những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến giá gồm:

• Loại điện cực -10, -11, -12, -13, -20, -22, -30, -31, -32 hoặc -61.
• Chiều dài điện cực.
• Điện cực inox trần hay phủ PFA/FEP.
• Phiên bản N, NS, NT hoặc NTS.
• Màn hình OLED, LCD hoặc không để màn hình thường trực.
• Kết nối ren hoặc Tri-Clamp.
• Điều kiện nhiệt độ, áp suất và yêu cầu vật liệu đặc biệt.

Để nhận báo giá đúng mã CLM-70, nên gửi ít nhất: tên môi chất, chiều cao MIN/MAX, vật liệu bồn, nhiệt độ, áp suất và kiểu kết nối cần sử dụng.

Câu hỏi thường gặp về Dinel CLM-70

Dinel CLM-70 đo được những loại vật liệu nào?

CLM-70 có thể đo nhiều loại chất lỏng, dầu, nước, dung dịch hóa chất, bột và vật liệu rời. Điều kiện là phải lựa chọn đúng phiên bản điện cực theo đặc tính của môi chất.

Dinel CLM-70 có đo được dầu diesel không?

Có. CLM-70_-10 dùng điện cực inox không bọc và CLM-70_-20 có ống tham chiếu là hai phiên bản được Dinel chỉ định cho chất lỏng không dẫn điện như dầu và diesel.

CLM-70 có đo được xi măng không?

Có. CLM-70_-30 sử dụng cáp inox với quả nặng và được Dinel nêu rõ ứng dụng cho cát, bột mì, xi măng và vật liệu rời. Chiều dài cáp có thể đạt 20 m.

Silo cao nên chọn CLM-70 phiên bản nào?

Với vật liệu rời trong silo cao có thể đánh giá CLM-70_-31. Phiên bản này sử dụng điện cực cáp và hệ neo động giúp kiểm soát vị trí đầu dò tốt hơn. Tuy nhiên vẫn phải kiểm tra lực kéo do quá trình nạp/xả.

CLM-70 có tín hiệu 0-10V không?

Dòng CLM-70 hiện được Dinel công bố với ngõ ra dòng 4-20mA 2 dây tích hợp HART. Nếu ứng dụng bắt buộc cần 0-10V nên xem xét dòng cảm biến khác hoặc giải pháp chuyển đổi tín hiệu phù hợp.

Chiều dài Dinel CLM-70 tối đa bao nhiêu?

Chiều dài tối đa là 20 m đối với các phiên bản điện cực cáp -30 và -31. Các điện cực khác có giới hạn khác nhau, ví dụ -32 đến 15 m, -10 đến 8 m và nhiều điện cực bọc dạng que đến 3 m.

CLM-70 có cần màn hình mới hoạt động không?

Không. Có cấu hình CLM-70 không để module hiển thị thường trực. Module DM-70 có thể dùng để cài đặt rồi tháo ra; ngoài ra cảm biến cũng có thể được cấu hình thông qua HART khi hệ thống hỗ trợ.

Chịu trách nhiệm nội dung:

Lê Quân Đạt – Kỹ sư Tự động hóa

Phụ trách biên soạn và kiểm tra nội dung kỹ thuật về cảm biến đo lường, xử lý tín hiệu và truyền dữ liệu trong công nghiệp.

• Điện thoại: 0886 088 496
• Email: datle.huphaco@gmail.com
• Website: Chuyendoitinhieu.vn