Áp suất trong các hệ thống ống nước ở nhiều môi trường khác nhau như môi trường khí quyển, chân không, môi trường áp suất khác nhau,…người ta thường sử dụng thiết bị cảm biến áp suất để phát hiện và chuyển đổi tín hiệu sang biến tần hoặc PLC điều khiển.
Cùng tìm hiểu về cảm biến áp suất để lựa chọn được loại cảm biến thích hợp cho hệ thống trong bài viết này của CNSG.
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.
Cảm biến áp suất là thiết bị có khả năng phát hiện dòng áp suất trên đường ống hoặc bồn chứa. Áp suất này khi được phát hiện sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp hoặc dòng điện.
Các tín hiệu điện áp này sẽ được truyền về biến tần hoặc PLC để tích hợp việc điều khiển và cho phép động cơ hoạt động.
Ứng dụng phổ biến của loại cảm biến áp suất này trong đời sống được dùng cho máy lạnh hoặc tủ lạnh có Inverter. Động cơ lúc nào cũng chạy nhưng được giám sát bằng thiết bị cảm biến để điều chỉnh công suất chạy ít hay nhiều.
Xem thêm:
- Cảm biến hồng ngoại là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
- Phân loại, nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận
- Cảm biến nhiệt là gì? Lưu ý khi lắp đặt cảm biến nhiệt
Cấu tạo của cảm biến áp suất
- Cảm biến: là chi tiết trong cấu tạo của cảm biến áp suất thực hiện chức năng nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về khối xử lý. Tùy thuộc vào loại cảm biến khác nhau mà nó chuyển từ tín hiệu cơ của áp suất sang dạng tín hiệu điện dung, điện trở, điện cảm, dòng điện… về khối xử lý.
- Khối xử lý: có chức năng tiếp nhận các tín hiệu từ khối cảm biến và 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 áp suất
Để ứng dụng đa dạng hơn cho nhiều hệ thống và cũng để phù hợp trong việc vận hành trong suốt toàn bộ quá trình, thiết bị cảm biến áp suất này được thiết kế và sản xuất theo nhiều loại khác nhau, nổi bật như:
| Cảm biến áp suất môi trường chân không. |
|
| Cảm biến áp suất môi trường khí quyển |
|
| Cảm biến đo áp suất chênh lệch |
|
| Cảm biến áp suất ống Bourdon |
|
Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất
Giả sử khi áp suất dương (+) được đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên từ trái sang phải, còn khi đưa vào áp suất âm (-) thì lớp màng sẽ căng ngược lại.
Tùy theo độ biến dạng của lớp màng mà bộ xử lý bên trong sẽ có khả năng nhận biết được giá trị áp suất đang là bao nhiêu. Chính nhờ sự thay đổi này tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu để biết áp suất là bao nhiêu.
Lớp màng của cảm biến sẽ chứa các cảm biến khác có kích thước rất nhỏ để phát hiện được sự thay đổi. Khi có một lực tác động vào thì lớp màng sẽ bị thay đổi theo chiều tương ứng với chiều của lực tác động.
Sau quá trình nhận biết này, các cảm biến sẽ so sánh sự thay đổi đó với lúc ban đầu để biết được nó đã biến dạng bao nhiêu %. Từ đó, sẽ xuất ra tín hiệu ngõ ra tương ứng. Các tín hiệu ngõ ra có thể là 4-20ma hoặc 0-10V tương ứng với áp suất ngõ vào.
Lưu ý cần thiết khi chọn mua cảm biến áp suất
Trước khi chọn mua cảm biến áp suất để dùng trong hệ thống, người dùng cần trả lời các câu hỏi để xác định chính xác nhu cầu mua hàng, tránh nhầm lẫn gây sai sót khi lắp đặt sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của thiết bị:
- Nguồn ra của cảm biến là gì? 4-20mA hay 0-10V…..
- Dãy đo áp suất là bao nhiêu?
- Môi trường áp suất cần đo là gì? nước hay dầu, môi trường có khả năng ăn mòn cao không?
- Khả năng chịu quá áp của cảm biến áp suất tương đối với dãy đo áp suất đang dùng.
- Nhiệt độ làm việc: có thể làm việc tốt dưới 80oC. Khi áp suất đo có nhiệt độ cao hơn 80oC; chúng ta nên dùng ống siphon để giảm nhiệt bảo vệ cho cảm biến .
- Sai số của cảm biến áp suất
Cách lựa chọn cảm biến áp suất
Tùy vào nhu cầu sử dụng mà ta chọn loại cảm biến phù hợp, một vài ví dụ điển hình như:
- Dùng cho máy nén khí, dầu thủy lực, áp suất nước và các chất lỏng không có tính ăn mòn khác thì dùng loại cảm biến áp suất thường. Các dãy đo áp suất 0-0.1bar; 0-0.16bar;…được dùng để đo mức nước tĩnh trong bồn chứa không có áp suất. Mức nước được tính như sau : 1bar = 10mH2O (hoặc 100mbar = 100mmH20).
- Trường hợp ứng dụng cho các môi trường thực phẩm như : nước khải khát,sữa, …thì người sử dụng bắt buộc phải dùng cảm biến áp suất màng đảm bảo tiêu chuẩn thực phẩm..
- Cảm biến áp suất dùng cho xăng, dầu,….ngành dầu khí phải đảm bảo tiêu chuẩn cao về việc phòng chống cháy nổ.
- Trong các ứng dụng liên quan đến điều khiển bơm tăng áp nước hoặc hệ thống bơm chữa cháy.