Tổng quan
Cảm biến mức Keyence FU-95S xuất xứ Nhật Bản là giải pháp phát hiện mức chất lỏng không tiếp xúc thuộc sê-ri cảm biến sợi quang cao cấp của Keyence. Thiết bị được thiết kế kẹp ngoài các đường ống nhựa trong suốt hoặc thủy tinh, giúp nhận biết chính xác trạng thái có hoặc không có lưu chất bên trong.
Trong hệ thống tự động hóa công nghiệp và xử lý nước, FU-95S thường được gắn tại đường ống dẫn hóa chất, đoạn ống cấp nước sau bơm tăng áp hoặc các điểm báo tràn, báo cạn bồn chứa. Phương pháp đo quang học ngoài ống giúp loại bỏ hoàn toàn nguy cơ ăn mòn hóa chất, bám cặn bề mặt và không ảnh hưởng đến áp suất hay lưu lượng dòng chảy.
Cấu tạo thành phần
Thiết bị đo mức sợi quang Keyence FU-95S sở hữu cấu tạo tối ưu với độ bền kỹ thuật cao, đáp ứng môi trường làm việc khắc nghiệt:
| Bộ phận | Vật liệu / Thiết kế | Chức năng kỹ thuật |
|---|---|---|
| Đầu thu phát quang học | Thấu kính phân bố dải rộng 16 mm | Phát và thu chùm tia hồng ngoại qua thành ống, nhận biết sự thay đổi cường độ ánh sáng khi có chất lỏng. |
| Thân & gá kẹp cảm biến | Nhựa PFA và PVC kháng hóa chất | Cố định đầu sợi quang vào đường ống, chịu môi trường ẩm ướt và hóa chất ăn mòn (-40 đến +70°C). |
| Cáp truyền dẫn quang | Sợi quang đôi ø2.2 mm, dài 2m (free-cut) | Dẫn truyền tín hiệu ánh sáng giữa đầu cảm biến và bộ khuếch đại. Bán kính uốn cong R5 mm giúp dễ đi dây. |
| Cơ cấu kẹp đường ống | Đai xiết cao cấp & cao su chống trượt | Giúp cảm biến bám chắc vào thành ống, triệt tiêu rung động cơ học từ đường ống xung quanh. |
| Bộ khuếch đại (Cần kết hợp) | Khuyến nghị sê-ri FS-N40 (TERA) | Chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện NPN/PNP hoặc Analog gửi về hệ thống điều khiển PLC. |
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến mức Keyence FU-95S hoạt động dựa trên nguyên lý khúc xạ ánh sáng và sự chênh lệch chiết suất giữa không khí và chất lỏng. Bộ khuếch đại sợi quang (như FS-N40) truyền chùm tia sáng hồng ngoại qua cáp quang đến đầu phát của FU-95S để chiếu xuyên qua thành ống sang đầu thu đối diện.
Khi đường ống rỗng, các tia sáng truyền thẳng qua thành ống và đi tới đầu thu với cường độ cực đại, bộ khuếch đại xác định trạng thái không có nước. Khi chất lỏng dâng lên ngập vị trí cảm biến, do chiết suất của chất lỏng lớn hơn không khí, chùm tia sáng bị khúc xạ và tán xạ ra xung quanh. Cường độ ánh sáng đi tới đầu thu sụt giảm mạnh mẽ.
Sự sụt giảm cường độ nhận sáng được bộ xử lý FS-N40 ghi nhận và so sánh với ngưỡng cài đặt. Ngay lập tức, bộ khuếch đại xuất tín hiệu điều khiển ON/OFF dạng Transistor hoặc dòng Analog về PLC để thực hiện các thao tác tự động như ngắt bơm chống chạy khô, mở van xả hoặc phát tín hiệu cảnh báo.
Ứng dụng
Cảm biến mức Keyence FU-95S được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ khả năng đo lường linh hoạt và chính xác:
- Hệ thống xử lý nước & nước thải: Báo mức nước đầy/cạn trên đường ống dẫn, bảo vệ máy bơm tăng áp tránh sự cố chạy khô gây cháy động cơ.
- Dây chuyền sản xuất hóa chất: Giám sát mức axit, kiềm, dung môi ăn mòn trong ống dẫn PFA/PVC mà không cần tiếp xúc trực tiếp với hóa chất.
- Ngành thực phẩm & dược phẩm: Kiểm soát mực chất lỏng, siro, nước tinh khiết trên đường ống thủy tinh/nhựa sinh học, đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn nghiêm ngặt.
- Hệ thống bán dẫn & Linh kiện điện tử: Phát hiện sự có mặt của hóa chất tẩy rửa độ tinh khiết cao trên các đường ống phân phối trung tâm.
- Giám sát bọt khí & ngắt dòng: Phát hiện nhanh hiện tượng đứt dòng chất lỏng hoặc bọt khí lớn xuất hiện trong đường ống truyền dẫn.
Hướng dẫn lắp đặt
Để hệ thống cảm biến vận hành chính xác và tránh các tín hiệu báo giả, quy trình lắp đặt được thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Chọn vị trí và chuẩn bị đường ống
Chọn đoạn ống thẳng, cố định chắc chắn và luôn ngập nước khi hệ thống vận hành. Tránh lắp tại các điểm cong uốn góc vuông hoặc ngay sau van tiết lưu. Vệ sinh sạch bụi bẩn, dầu mỡ trên bề mặt ngoài của đường ống trước khi gắn thiết bị.
Bước 2: Gá kẹp cảm biến lên thân ống
Quấn tấm đệm cao su chống trượt xung quanh thân ống nhựa/thủy tinh. Đặt đầu cảm biến FU-95S lên tấm đệm và dùng dây đai xiết chuyên dụng cố định lại. Siết lực vừa đủ để thiết bị không bị trượt, tránh siết quá mạnh làm móp đường ống nhựa mềm.
Bước 3: Đấu nối dây sợi quang và nguồn điện
Dùng dụng cụ cắt chuyên dụng (Fiber Cutter) cắt phẳng hai đầu sợi quang FU-95S, sau đó cắm sâu vào cổng cắm của bộ khuếch đại FS-N40. Đấu nguồn 12-24VDC và kết nối dây tín hiệu ngõ ra của FS-N40 về cổng nhận tín hiệu của PLC hoặc biến tần.
Bước 4: Cài đặt ngưỡng và kiểm tra vận hành
Cấp nguồn cho hệ thống, cho chất lỏng chảy qua ống và tiến hành thao tác lấy mẫu (Auto-teaching) trên bộ khuếch đại khi ống đầy chất lỏng và khi ống rỗng. Thử nghiệm ngắt dòng chất lỏng để kiểm tra độ nhạy phản hồi và độ chính xác của tín hiệu xuất ra.
