Cảm biến áp suất là gì? Cách chọn mua CHUẨN NHẤT

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 này đo áp suất được dùng để phát hiện áp suất tốt trong môi trường chân không. Nhờ được thiết kế để phát hiện và khả năng cảm biến áp suất tuyệt đối nên loại này được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tham chiếu liên tục. Được dùng phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp hiệu suất cao như đo áp suất chất lỏng, giám sát máy bơm chân không, đóng gói công nghiệp, kiểm tra hàng không, kiểm soát quy trình công nghiệp,….
Cảm biến áp suất môi trường khí quyển	Thiết bị này có thể được sử dụng để mô tả một cảm biến đo áp suất dưới điều kiện áp suất khí quyển, từ đó chuyển đến bộ phận điều khiển phân tích, cho thấy sự khác biệt giữa áp suất thấp và áp suất khí quyển. Trong trường hợp không có cảm biến chân không, loại cảm biến khí quyển này cũng có thể được sử dụng để mô tả một cảm biến đo áp suất tuyệt đối so với chân không.
Cảm biến đo áp suất chênh lệch	Cảm biến này được dùng với mục đích để đo sự chênh lệch giữa hai áp suất. Thiết bị được sử dụng để đo nhiều đặc tính như giảm áp suất qua bộ lọc dầu hoặc bộ lọc khí, đo mức chất lỏng (bằng cách so sánh áp suất trên và dưới chất lỏng) hoặc tốc độ dòng chảy (bằng cách đo sự thay đổi áp suất qua một giới hạn).
Cảm biến áp suất ống Bourdon	Loại cảm biến ống bourdon này sử dụng phần tử cảm biến có dạng hình xoắn ốc hoặc hình chữ C thay vì một viên nang rỗng. Dụng cụ cảm biến sẽ tiếp tục duỗi thẳng cho đến khi áp suất chất lỏng phù hợp với lực cản đàn hồi của ống.

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.