So sánh hai công nghệ đo mức nhiên liệu Diesel: Điện dung vs Radar
Việc đo mức nhiên liệu Diesel trong các bồn lưu trữ là một bài toán đặc thù trong nhiều ngành công nghiệp: giao thông vận tải, năng lượng, hàng hải, dầu khí, v.v. Trong bài viết này, chúng ta cùng đi sâu phân tích hai nguyên lý đo mức đang được ứng dụng rộng rãi: điện dung (Capacitance) và radar xung cao tần (Pulse Radar 60 GHz).
1. Công nghệ đo mức điện dung (Capacitance)
Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến đo mức điện dung hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện dung khi chất lỏng (Diesel) làm thay đổi hằng số điện môi (εr) giữa hai điện cực. Khi mức dầu thay đổi, giá trị điện dung thay đổi tự động và được mô-đun điện tử chuyển đổi thành tín hiệu mức.
Ưu nhược điểm:
- Độ phân giải rất cao (lên tới 1mm).
- Tiêu thụ điện năng thấp, phù hợp hệ thống IoT pin hoặc năng lượng mặt trời.
- Cấu trúc đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu thấp.
Giới hạn:
- Độ chính xác phụ thuộc vào hằng số điện môi của dầu Diesel (εr thay đổi theo loại dầu, nhiệt độ và tạp chất).
- Cần hiệu chuẩn ban đầu theo loại dầu sử dụng.
- Bị ảnh hưởng khi probe bị dầu bám hoặc có nước lẫn trong dầu.
2. Công nghệ đo mức radar xung cao tần (60-80 GHz Radar)
Nguyên lý hoạt động:
Radar xung hoạt động dựa trên việc phát xung sóng điện từ cao tần (60-80 GHz), sóng phản xạ khi gặp bề mặt chất lỏng. Thời gian đi và về của sóng cho phép tính toán khoảng cách mặt dầu.
Ưu nhược điểm:
- Đo không tiếp xúc, không bị ảnh hưởng với loại dầu hoặc nhiễu tạp.
- Không cần hiệu chuẩn theo loại dầu.
- Hoạt động bền bỉ trong nhiều môi trường khắc nghiệt.
- Phù hợp cho bồn lớn, nhiều hình dạng.
Giới hạn:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn.
- Dead zone tối thiểu ~20cm (cần xem xét khi lắp đặt).
- Cần tránh vị trí lắp đặt gần vách phản xạ mạnh.
3. Bảng tóm tắt so sánh nhanh
| Tiêu chí | Capacitance | Radar 60 GHz |
|---|---|---|
| Độ chính xác | Rất cao (cần hiệu chuẩn) | Cực cao (không cần hiệu chuẩn) |
| Ảnh hưởng loại dầu | Có | Không |
| Ảnh hưởng nước lẫn | Có | Không đáng kể |
| Ảnh hưởng dầu bám que | Có | Không |
| Lắp đặt ngoài trời | Cần bọc kín | Bền bỉ lâu dài |
| Dead zone | Gần như không | ~20 cm |
| Tiêu thụ điện | Rất thấp | Thấp |
| Chi phí đầu tư | Thấp hơn | Cao hơn |
4. Kết luận tham khảo ứng dụng
-
Cảm biến điện dung (Capacitance): Phù hợp cho các bồn nhỏ đến trung bình, ứng dụng cần độ phân giải cao, chi phí thấp, tuy nhiên yêu cầu hiệu chuẩn ban đầu và định kỳ, đồng thời nhạy cảm với nước lẫn và dầu bám que đo.
-
Cảm biến radar 60 GHz: Thích hợp cho các bồn lớn, yêu cầu ổn định lâu dài, không phụ thuộc loại dầu, không cần hiệu chuẩn, vận hành ổn định trong điều kiện môi trường ngoài trời hoặc khắc nghiệt.
Infographic - Comparing Diesel Level Sensor Technologies (1)-min.pdf (210.5 KB)
Tài liệu tham khảo thêm:
- Cảm biến Capacitance: LoRaWAN Precision Fuel Level Sensor (Daviteq)
- Cảm biến Radar: LoRaWAN Miniature Radar Level Sensor (Daviteq)
Bài viết mang tính chia sẻ kiến thức, rất mong nhận thêm góp ý, trao đổi từ các anh em kỹ thuật.