Cảm biến áp suất là gì? Ứng dụng của cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất là gì?

Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện. Thiết bị thường được dùng để đo áp suất hoặc dùng trong các ứng dụng có liên quan đến áp suất.

Các loại cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất có khá nhiều loại, mỗi loại sẽ phù hợp cho các ứng dụng đo áp suất riêng biệt. Để giúp bạn hiểu rõ hơn thì mời bạn tham khảo các loại phổ biến trên thị trường ở phần dưới đây.

#1 Cảm biến áp suất nước

Là thiết bị cảm biến được sử dụng nhiều nhất hiện nay, thiết bị thường được dùng để đo mực nước trong bể hoặc tốc độ thay đổi của mực nước đó. Chúng được lắp vào đầu của một chiếc ống hở và được để chìm bên trong thùng chứa. Khi mực nước trong bể chứa tăng lên thì không khí trên mặt nước trong ống sẽ bị nén lại, làm tăng áp suất cảm biến lên. Sự thay đổi này sẽ được ghi lại bằng bộ chuyển đổi tương tự sang dạng kỹ thuật số (ADC). Điều này giúp chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến thành giá trị kỹ thuật số để người dùng có thể dễ dàng đọc.

Ngoài ra chúng còn được dùng để đo áp suất trong đường ống nước hay để đo độ sâu của một vật thể chìm trong nước.

#2 Cảm biến áp suất khí nén

Cảm biến đo áp suất khí hay còn được gọi với cái tên khác là cảm biến áp suất khí (khi dùng để đo khí gas). Đây là loại khá phổ biến được tìm thấy trong hầu hết các nhà máy, trường học và phòng thí nghiệm để đảm bảo áp suất khí trong các ứng dụng như  khí nén, thủy lực và trục cần trục,khí gas…

Điểm chung của loại cảm biến này  là phạm vi đo lớn, vì  môi trường làm việc cụ thể của thiết bị này  có mức áp suất khá cao. Tuy nhiên, áp suất đầu ra so với tải không được quá cao hoặc quá thấp. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc đo áp suất máy nén khí tại từng khu vực để đảm bảo máy nén khí hoạt động đúng yêu cầu. Ngoài áp suất  máy nén khí còn có áp suất trong các đường  khí nén để theo dõi xem có đủ áp suất trong từng đường khí nén hay không.

Ngoài ra thiết bị này có dải đo khá rộng và có nhiều dải đo cũng như cấu tạo của từng loại là khác nhau. Vì vậy, bạn có thể lựa chọn dễ dàng hơn cho mục đích sử dụng của mình.

#3 Cảm biến chênh lệch áp

Trong một số trường hợp, chúng ta có thể không để ý nhiều đến việc cảm biến  đo áp suất  chất lỏng hay áp suất khí. Thay vào đó, bạn cần biết sự khác biệt giữa hai điểm trong hệ thống  được giám sát. Với những tình huống này, bạn có thể chuyển sang  cảm biến chênh lệch áp suất.

Cảm biến chênh lệch áp suất  cung cấp  phép đo so sánh giữa hai điểm. Ví dụ, kiểm tra các điểm trước và sau  van trong đường ống. Khi van mở hoàn toàn, áp suất  hai bên bằng nhau. Nếu có sự chênh lệch áp suất, do van có thể không mở hết hoặc có thể bị tắc.

Cảm biến chênh lệch áp suất thường đi kèm hai cổng để kết nối ống mềm. Sau đó kết nối cổng với hệ thống nơi các phép đo sẽ được thực hiện. Các cảm biến này có thể được tích hợp trực tiếp vào  khu vực đo để giám sát liên tục trong  quá trình hoạt động.

Phép đo hoàn toàn độc lập với áp suất khí quyển.

#4 Cảm biến áp suất dầu

Một cảm biến áp suất thủy lực đôi khi được sử dụng để kiểm tra chất lỏng thủy lực (do đó còn được gọi là cảm biến áp suất dầu thủy lực). Loại này được lắp vào carte của động cơ hoặc nắp lọc dầu để kiểm tra áp suất dầu

Hoạt động trong môi trường hóa chất nhiều  bụi bẩn, vỏ cảm biến phải được làm bằng vật liệu có khả năng chống ăn mòn hóa học cao và cần được bảo dưỡng thường xuyên để hoạt động hiệu quả.

#5 Cảm biến áp suất thủy lực

Thiết bị này còn gọi là cảm biến áp suất cao, loại này là thiết bị chuyên  dùng trong  hệ thống thủy lực hoặc khí nén (thường là piston cao áp hoặc trục cần trục) để đo áp suất bơm. Nó có thể được lắp đặt trong  hệ thống đường ống  hoặc bể chứa để đo áp suất môi trường xung quanh và gửi tín hiệu  cho người dùng biết hệ thống có hoạt động hiệu quả hay không.

#6 Cảm biến áp suất lò hơi

Loại cảm biến này thường thấy trong các ứng dụng đo áp suất liên quan đến nồi hơi như áp suất hơi, áp suất quạt,… Một điều cần cân nhắc khi  mua loại cảm biến này  là biết được nhiệt độ của lò cần được đo. Bởi lò hơi thường có nhiệt độ khá cao và các kết quả đọc có thể không chính xác nếu vượt quá phạm vi nhiệt độ hoạt động của cảm biến.

#7 Cảm biến áp suất màng

Ngành công nghiệp thực phẩm yêu cầu cảm biến áp suất phù hợp để đo áp suất của chất lỏng như sữa, nước trái cây và nước sốt. Với dạng màng là loại cảm biến phù hợp nhất trong ngành này và phải được làm bằng vật liệu chất  lượng cao,  chống bụi bẩn và đáp ứng các yêu cầu về vi sinh, vệ sinh và  an toàn thực phẩm.

Loại cảm biến này bao gồm hai thành phần chính. Một là phần thân của nó nhận tín hiệu và hai là phần màng  tiếp xúc với dung dịch cần đo. Máy có cấu tạo dễ dàng tháo lắp và vệ sinh,  tích hợp nhiều loại ren khác nhau tùy theo nhu cầu của người sử dụng, rất phù hợp cho việc kiểm tra thực phẩm.

Nó được làm bằng vật liệu chống rỉ và do đó đáp ứng các tiêu chuẩn vi sinh trong ngành thực phẩm. Dạng màng này có kết nối ren như G1/2″, G1″… Kết nối phổ biến nhất là  kết nối Clamp, dễ dàng lắp đặt và tháo gỡ. Tạo điều kiện thuận lợi cho việc vệ sinh cảm biến  sau mỗi lần sản xuất.

Cấu tạo chi tiết

Cấu tạo của thiết bị này bao gồm 2 bộ phận chính. Để giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo của chúng thì chúng tôi đã liệt kê thông tin bên dưới đây. Bạn có thể tham khảo để rõ chi tiết về các bộ phận này. Cụ thể:

• Cảm biến: Là bộ phận nhận tín hiệu từ áp suất và gửi đến khối xử lý. Nó chuyển đổi tín hiệu áp suất cơ học thành tín hiệu điện trở, điện dung, điện cảm và dòng điện tùy thuộc vào loại cảm biến. trên khối xử lý.
• Khối xử lý: Có chức năng nhận các tính hiệu từ khối cảm biến thực hiện các xử lý để chuyển đổi các tín hiệu đó sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn trong lĩnh vực đo áp suất như tín hiệu ngõ ra điện áp 4 ~ 20 mA( tín hiệu thường được sử dụng nhất) , 0 ~ 5 VDC, 0 ~ 10 VDC, 1 ~ 5 VDC
• Các loại cảm biến khác nhau có cách thức hoạt động khác nhau. Có các kiểu thao tác thay đổi điện trở dựa trên sự biến dạng của vật liệu, kiểu thay đổi điện dung và các kiểu sử dụng vật liệu áp điện trong đó các mô hình điện trở và  điện dung là phổ biến và được sử dụng nhiều nhất.

Nguyên lý hoạt động

Theo như hình trên mô tả, giả sử khi áp suất dương (+) được đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên từ trái qua phải, còn khi đưa vào áp suất âm (-) thì lớp màng sẽ căng theo chiều ngược lại. Chính nhờ sự thay đổi này tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu để có thể biết áp suất chính xác là bao nhiêu.

Lớp màng của cảm biến sẽ chứa các cảm biến rất nhỏ để có thể phát hiện ra sự thay đổi. Khi có một lực nào đó tác động vào thì lớp màng sẽ bị thay đổi theo chiều tương ứng với chiều của lực tác động. Sau đó, các cảm biến sẽ so sánh sự thay đổi đó so với lúc ban đầu để có thể biết được nó đã biến dạng bao nhiêu.

Từ đó, sẽ xuất ra tín hiệu ở ngõ ra tương ứng. Các tín hiệu ngõ ra này có thể là 4-20ma hoặc 0-10V tương ứng với áp suất ở phần ngõ vào.

Dãy đo cảm biến áp suất bao nhiêu?

Đơn vị đo áp suất tính theo tiêu chuẩn châu Âu là: bar hoặc psi (1 bar = 14.5psi)

Ở Việt Nam đơn vị được dùng nhiều nhất là : kg/cm2 thường gọi là áp suất bao nhiêu “kg” (tương đương 1 bar) hoặc Mpa loại đơn vị có nguồn gốc từ Nhật Bản. Tất cả các máy móc nhập từ Nhật Bản thì điều dùng đơn vị đo là MPa (megapascal)

Bạn có thể thấy các dãy đo dương: từ 0 – 0.1bar đến 0 – 600 bar; Các dãy đo âm thì phải đặt hàng hãng sản xuất theo các tiêu chuẩn châu Âu như sau : Dãy đo chân không : -1…0 bar. Dãy đo : -1…+3 bar; -1…+9 bar hoặc -1…+24 bar

Ứng dụng của cảm biến áp suất

Với công dụng tuyệt vời mà thiết bị này mang lại, chúng đã và đang làm rất tốt vai trò của mình cho nhiều hệ thống:

• Dùng để đo trong hệ thống lò hơi , thường được đo trực tiếp trên lò hơi. Khu vực này cần đo chính xác khá cao & phải chịu nhiệt độ cao .
• Các máy nén khí cũng cần phải đo được áp suất để giới hạn áp suất đầu ra , tránh trường hợp quá áp dẫn đến hư hỏng & cháy nổ .
• Trên các trạm bơm nước cũng cần phải có để giám sát áp suất đưa về PLC hoặc biến tần để điều khiển bơm nước .
• Để điều áp hoặc điều khiển áp suất sau van điều khiển thì thiết bị này đóng vai trò rất quan trọng vì sẽ làm ảnh hưởng trực tiếp áp suất đầu ra sau van điều khiển.
• Trên các xe cẩu thường có các ben thuỷ lực, yêu cầu giám sát các ben thuỷ lực này rất quan trọng vì sẽ làm ảnh hưởng đến lực kéo của ben . Vì thế họ luôn lắp thiết bị này để giám sát áp suất trên các ben thuỷ lực của xe cẩu.
• Các buồng Hyperbaric sử dụng để theo dõi và kiểm soát áp suất. Được áp dụng trong quá trình điều trị.
• Hệ thống phân phối thuốc tự động truyền thuốc vào bệnh nhân dưới dạng dịch truyền tĩnh mạch sử dụng để cung cấp liều lượng thích hợp vào thời điểm chính xác trong ngày.
• Trong hệ thống HVAC, nó có thể được sử dụng để theo dõi tình trạng của bộ lọc không khí.
• Trong các ứng dụng quy trình công nghiệp, cảm biến áp suất có thể phát hiện khi nào một bộ lọc bị tắc trong dòng chảy của quy trình bằng cách đánh giá sự khác biệt giữa áp suất đầu vào và đầu ra.

Lưu ý khi chọn mua cảm biến áp suất?

Để giúp bạn chọn mua được thiết bị cảm biến áp suất đúng với nhu cầu sử dụng cũng như lựa chọn được một thiết bị chất lượng và an toàn thì chúng tôi có một số lưu ý gửi đến bạn như sau:

• Cần chú ý đến dãy đo áp suất bạn cần sử dụng là bao nhiêu?
• Nguồn ra của cảm biến là 4 – 20mA hay là 0 – 10V…
• Môi trường bạn cần đo là gì để có thể mua được loại máy đo cần thiết.
• Khả năng chịu quá áp của cảm biến phải tương đối với dãy đo áp suất đang dùng.
• Các sai số của thiết bị cảm biến.
• Nhiệt độ làm việc của thiết bị phải dưới 80 độ C nếu trên 80 độ C thì nên dùng siphon để giảm nhiệt giúp bảo vệ thiết bị cảm biến.

Vừa rồi AME Group đã cùng bạn đi tìm hiểu tất cả thông tin về cảm biến áp suất. Qua những thông tin mà chúng tôi cung cấp cho bạn trong bài viết này có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về thiết bị. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết và hẹn gặp lại trong các bài cung cấp thông tin giá trị tiếp theo mà chúng tôi sẽ mang đến cho bạn.