Cảm biến đo áp suất điện tử là gì? nguyên lý hoạt động?

Cảm biến đo áp suất , hay còn được gọi là cảm biến áp suất điện tử, cảm biến áp lực, sensor áp suất,… – là một thiết bị cơ điện tử được sử dụng vô cùng rộng rãi và phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp với mục đích đo lường và kiểm soát giá trị áp suất, nhằm đảm bảo an toàn của hệ thống hoặc thiết bị.

Hiện nay, có nhiều loại cảm biến áp suất được sử dụng trên thế giới cũng như tại thị trường Việt Nam. Trong bài viết hôm nay, hãy cùng Hưng Phát tìm hiểu những thông tin cần thiết về những loại cảm biến đo áp suất này.

I. Cảm biến đo áp suất điện tử là gì?

Cảm biến áp suất điện tử, hay còn được gọi bằng nhiều tên gọi khác như cảm biến đo áp suất, cảm biến áp lực, đầu dò áp suất, sensor áp suất, sensor áp lực,… – là một thiết bị cơ điện tử được sử dụng với mục đích đo lường, theo dõi và kiểm tra áp suất trong hệ thống, thiết bị, đường ống.

Cảm biến đo áp suất tiếp nhận giá trị áp suất thông qua đầu dò cơ học, sau đó thực hiện chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện và truyền tín hiệu điện về thiết bị hiển thị hoặc thiết bị điều khiển, PLC thông qua dây cáp điện. Tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp suất analog (0-5V, 0-10V, 2-10V, 0,5-4.5V, 4-20mA, 0-20mA …).

Sensor áp suất được sử dụng rộng rãi cho chất lỏng hoặc chất khí trong hầu hết các ngành công nghiệp, nơi có sự xuất hiện của áp suất. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp loại cảm biến áp lực này trên các dây chuyền xử lý, hệ thống đường ống, hệ thống HVAC,…

II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến áp lực

1. Cấu tạo của sensor áp suất

Cảm biến áp suất được chia làm nhiều loại khác nhau, tùy vào mục đích sử dụng và cấu tạo của chúng. Tuy nhiên, về cơ bản chúng đều được cấu thành bởi những bộ phận chính sau đây:

• Thân cảm biến (Body):Là toàn bộ phần cơ bao bọc bên ngoài của cảm biến, có tác dụng bảo vệ các phần tử bên trong cảm biến tránh khỏi những tác động từ bên ngoài. Thân của cảm biến thường được làm từ vật liệu thép không gỉ SS304/SS316 hoặc những vật liệu đăc biệt khác trong những trường hợp cụ thể.
• Kết nối cơ khí (Process connection):Đầu dò áp lực thường tồn tại ba dạng kết nối cơ bản là kết nối ren, kết nối mặt bích và kết nối clamp, trong đó kết nối ren là dạng kết nối phổ thông nhất. Đây là phần nằm dưới cùng của cảm biến, có chức năng kết nối và làm kín cảm biến với hệ thống hoặc thiết bị.
• Màng cảm biến (Sensing diaphragm):Là bộ phận nằm bên trong thân của cảm biến, ngay phía trên phần kết nối cơ khí, có tác dụng cảm nhận giá trị áp lực từ môi chất và truyền tới bộ phận capsule nằm phía trên. Ngoài ra, màng cảm biến chỉ tiếp nhận giá trị áp suất cơ học, đồng thời không cho môi chất đi qua làm hư hỏng các phần tử điện nằm phía trên.
• Bộ phận làm kín (O-ring Seals): Thường được làm từ một số vật liệu như cao su hoặc biến thể của cao su, có chức năng làm kín phần tiếp xúc giữa màng cảm biến và mặt trong thân cảm biến, không cho môi chất đi qua màng, tiếp xúc với các phần điện gây hư hỏng.
• Bộ phận cảm biến (Capsule):Là bộ phận nằm phía trên của màng cảm biến, có chức năng nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về bộ phận xử lý. Tùy thuộc vào loại cảm biến mà nó chuyển từ tín hiệu cơ của áp suất sang dạng tín hiệu điện trở, điện dung, điện cảm, dòng điện … về bộ phận xử lý.
• Bộ phận xử lý:có chức năng nhận các tín hiệu từ bộ phận cảm biến & thực hiện các xử lý để chuyển đổi các tín hiệu đó sang dạng tín hiệu chuẩn như tín hiệu ngõ ra 4 ~ 20 mA (tín hiệu thường được sử dụng nhất), 0 ~ 5 VDC, 0 ~ 10 VDC, 1 ~ 5 VDC,…
• Cáp kết nối (Cable Connection):Nằm ở phía trên đầu của cảm biến, là phần cáp điện nhận tín hiệu từ bộ phận xử lý và truyền tới các thiết bị hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển,… Tùy vào thiết kế hoặc tùy chọn của khách hàng, phần đầu cáp kết nối này có thể có hoặc không một đầu bảo vệ (thường được làm bằng plastic).

2. Nguyên lý hoạt động của sensor áp suất

Nguyên lý hoạt động của cảm biến cũng gần giống như các loại cảm biến khác là cần nguồn tác động (ở đây là nguồn áp suất) tác động lên cảm biến (thường là một màng đo dược cấy trên các phần tử áp điện trở), cảm biến đưa giá trị về vi xử lý, sau đó vi xử lý có trách nhiệm xử lý tín hiệu rồi truyền về thiết bị hiển thị (nếu người dùng chỉ với mục đích hiển thị giá trị áp suất) hoặc thiết bị điều khiển, PLC, từ đó điều khiển động cơ hoạt động.

III. Phân loại cảm biến đo áp suất

1. Cảm biến áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure Transmitter):

Đo áp suất tuyệt đối, tức là áp suất so với không khí hoàn toàn hút chân không.

Nguyên lý hoạt động:

Cảm biến áp suất tuyệt đối sử dụng một thành phần nhạy cảm đo áp suất (thường là một diaphragm hoặc bộ cảm biến piezoelectric).

Khi áp suất tác động lên thành phần nhạy cảm, nó biến đổi kích thước hoặc tạo ra một tín hiệu điện.

Tín hiệu điện này được chuyển đổi thành tín hiệu analog (thường là 4-20mA) hoặc tín hiệu số (ví dụ: HART) để truyền đến bộ điều khiển hoặc hệ thống giám sát.

Ví dụ: Khi được đặt trong môi trường không khí và có 1 lực tác động với đại lượng là 1 bar thì giá trị đo được của cảm biến áp suất tuyệt đối là 2 bar.

Cảm biến áp suất Georgin:

Georgin là một hãng sản xuất cảm biến áp suất có nguồn gốc từ Pháp.

Các sản phẩm của họ đáp ứng tiêu chuẩn Châu Âu và được phân phối chính hãng tại Việt Nam.

Georgin cung cấp các loại cảm biến áp suất sau:

Cảm biến áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure Transmitter):

Dòng FKA và FKH.

FKA có thể calib dãy đo từ 16 mbar đến 100 bar.

FKH thiết kế dạng thẳng đứng với kết nối Ren loại 1/2″ hoặc ren ngoài, tín hiệu 4-20mA HART 2 dây.

2. Cảm biến áp suất tương đối (Relative Pressure Sensor)

Đo áp suất so với áp suất không khí xung quanh.

Nguyên lý hoạt động:

Cảm biến áp suất tương đối cũng sử dụng một thành phần nhạy cảm để đo áp suất.

Khi áp suất tác động lên thành phần nhạy cảm, nó biến đổi kích thước hoặc tạo ra tín hiệu điện.

• Tín hiệu điện này cũng được chuyển đổi thành tín hiệu analog hoặc số để truyền đến bộ điều khiển hoặc hệ thống giám sát.

 Ví dụ: Khi áp suất tương đối bằng 1 bar thì tương đương áp suất tại vị trí đo đang lớn hơn áp suất khí quyển một đại lượng áp suất là 1 bar.

Cảm biến áp suất tương đối (Gauge Pressure Transmitter):

Dòng cảm biến áp suất FKP

FKP có sai số 0.1%, dãy đo từ 13 mbar đến 100 bar.

Cảm biến áp suất DST400 của hãng Pixsys:

Chức năng: Đo áp suất tương đối.

Nguyên lý hoạt động: DST400 sử dụng cảm biến áp suất điện tử để đo áp suất tại một điểm cụ thể và chuyển đổi thành tín hiệu analog hoặc số.

3. Đặc điểm nổi bậc của các cảm biến áp suất

Hưng Phát sẽ so sánh đặc điểm nổi bật của hai cảm biến FKP – Georgin và DST400 – Pixsys để các bạn có thêm lựa chọn nếu đang quan tâm nhé:

IV. Ứng dụng của sensor cảm biến áp suất

Hiện nay, Đầu dò áp suất đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp;đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất.;Dưới đây là một số ứng dụng cụ thể có thể được đề cập:

• Cảm biến đo áp suất thủy lực, nước, khí nén;áp suất gas, áp suất các chất lỏng khác…
• Cảm biến áp lực 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 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 sensor áp suất 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 cảm biến áp lực đóng vai trò rất quan trọng;vì sẽ 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 ảnh hưởng đến lực kéo của ben.;Vì thế họ luôn lắp cảm biến để giám sát áp suất trên các ben thuỷ lực này.
• Các tank chứa nước hoặc nguyên vật liệu;thường dùng cảm biến áp lực để đo mức các tank này.
• Trong các dây chuyền xử lý tự động,;dây chuyền sản xuất linh kiện điện tử, linh kiện ô tô,…

Và còn rất nhiều các ứng dụng khác nữa…

1. Một số tiêu chí cần thiết khi lựa chọn

Ngày nay,;người ta thường gặp khó khăn; khi phải lựa chọn và mua cảm biến phù hợp với nhu cầu của họ.;Để đảm bảo chọn lựa đúng cảm biến áp suất và đạt được hiệu quả cao nhất,;chúng ta cần lưu ý những điểm sau khi đi mua sắm.;Và Hưng Phát sẽ gợi ý một số lưu ý quan trọng mà bạn nên nắm:

• Xác định ứng dụng cụ thể:
  • Trước khi mua, hãy xác định rõ ứng dụng cụ thể của cảm biến áp suất. Bạn cần biết liệu bạn cần đo áp suất tuyệt đối hay áp suất tương đối, và trong môi trường nào (công nghiệp, ô tô, y tế, v.v.).
• Phạm vi đo áp suất và độ chính xác:
  • Xem xét phạm vi đo áp suất mà bạn cần. Cảm biến áp suất có thể đo từ mức thấp đến mức cao.
  • Độ chính xác của cảm biến cũng quan trọng. Hãy kiểm tra sai số và độ tin cậy của sản phẩm.
• Loại kết nối và tín hiệu:
  • Cảm biến áp suất thường có các loại kết nối khác nhau (ví dụ: ren, mặt bích, v.v.). Hãy chắc chắn rằng kết nối của cảm biến phù hợp với hệ thống của bạn.
  • Tín hiệu đầu ra cũng quan trọng. Cảm biến áp suất thường sử dụng tín hiệu analog (4-20mA) hoặc tín hiệu số (ví dụ: HART).
• Chọn hãng sản xuất đáng tin cậy:
  • Tìm hiểu về các hãng sản xuất uy tín như Georgin và Pixsys. Đảm bảo rằng bạn mua sản phẩm từ nguồn cung cấp đáng tin cậy.

2. Hưng Phát – Nhà cung cấp cảm biến áp suất chính hãng – xuất xứ Châu Âu

Hưng Phát là một đơn vị giàu kinh nghiệm và uy tín; trong lĩnh vực cung cấp và lắp đặt các thiết bị đo áp suất; nhiệt độ tại thị trường Việt Nam; bao gồm cả cảm biến áp lực; Với nhiều năm hoạt động trong ngành; Hưng Phát đã khẳng định vị thế của mình; là nhà phân phối ủy quyền của hai hãng Georgin và Pixsys; đến từ châu Âu – nơi nổi tiếng với chất lượng; và công nghệ hàng đầu thế giới.

Đặc biệt, với lượng hàng tồn kho đồ sộ bao gồm đủ chủng loại; cảm biến áp suất, màn hình hiển thị, bộ chuyển đổi tín hiệu;… Hưng Phát cam kết mang đến giá cả tốt nhất trên thị trường. Bên cạnh đó, thời gian bảo hành lên đến 12 tháng giúp khách hàng yên tâm và tin tưởng khi lựa chọn sản phẩm của chúng tôi.