Cảm Biến Áp Suất Là Gì? Cấu Tạo, Các Thông Số Và Nguyên Lý Hoạt Động

Cảm biến áp suất là gì? Chúng ta có thể khám phá những đặc điểm về cấu tạo, cách thức cảm biến hoạt động hay các thông số của loại cảm biến này trong các lĩnh vực thường gặp. Vậy cùng công ty nhà thông minh AiSmartHome khám phá những thông tin chi tiết về cảm biến áp suất thông qua bài viết sau đây nhé.

Cảm biến áp suất là gì?

Cảm biến áp suất là một thiết bị điện tử dùng để đo áp suất chất lỏng hoặc chất khí, hoặc ứng dụng trong các trường hợp liên quan đến theo dõi áp suất. Nhờ vào khả năng chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện. Thông qua bộ mạch xử lý, thiết bị sẽ báo các kết quả như thông số đo về áp suất cho người dùng.

Cảm biến áp suất thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là dùng trong ngành công nghiệp, hững lĩnh vực này thường đòi hỏi sự chính xác cao, độ tin cậy cao. Như được ứng dụng đặt trong máy bơm của hệ thống xả nước để kiểm soát áp suất của nước khi xả và làm giảm áp suất trong bể chứa.

Ưu và nhược điểm của cảm biến áp suất là gì?

Cũng như những loại cảm biến khác, cảm biến áp suất cũng có những ưu và nhược điểm riêng. Bạn có thể nắm rõ những đặc điểm này để có thể ứng dụng cảm biến cho các mục đích sử dụng phù hợp nhé.

Ưu điểm của cảm biến áp suất

Sau đây là một số ưu điểm nổi bật về cảm biến áp suất được đánh giá bởi người sử dụng:

• Độ chính xác cao: Cảm biến áp suất được sản xuất với công nghệ hiện đại, nhờ vậy mà thường mang lại độ chính xác cao trong quá trình đo lường. Giúp cho người dùng dễ dàng đưa ra các quyết định chính xác dựa trên những kết quả mà cảm biến đo được.
• Hoạt động ổn định: Cảm biến này có thể hoạt động ổn định và không bị chịu tác động của các yếu tố môi trường. Đồng thời không cần tiến hành bảo dưỡng thường xuyên mà cảm biến vẫn hoạt động bình thưởng, đặc biệt trong môi trường hóa chất độc hại, rung động, nhiệt độ cao.
• Kích thước nhỏ gọn: Cảm biến áp suất thường có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng và lắp đặt vào hệ thống. Nên người dùng có thể tự lắp đặt mà không cần sự hướng dẫn của các chuyên gia. Với việc tích hợp màn hình trên cảm biến, người dùng dễ dàng theo dõi các giá trị áp suất đo được.
• Khả năng ứng dụng cao: Hiện nay trên thị trường, cảm biến áp suất được tích hợp trên rộng rãi trên nhiều thiết bị, phù hợp với nhiều nhu cầu và mục đích sử dụng khác nhau. Các lĩnh vực ứng dụng từ nông nghiệp, công nghiệp, hàng không, nhà thông minh,…

Nhược điểm của cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất vẫn còn một số nhược điểm như sau mà chúng ta cần hiểu khi sử dụng cảm biến này:

• Cảm biến dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố của môi trường nên dẫn đến kết quả đo không chính xác.
• Tuổi thọ của cảm biến phụ thuộc vào môi trường sử dụng và các thức hoạt động của từng loại cảm biến. Nên vậy có nhiều loại cảm biến sẽ bị lão hóa theo thời gian, người dùng cần phải kiểm tra và thay thế để đảm bảo độ chính xác.
• Cảm biến áp suất thường có giá thành cao hơn so với các phương thức đo truyền thống khác.
• Khi lắp đặt và sử dụng cảm biến cần phải nắm rõ các kiến thức chuyên môn để đảm bảo an toàn.

Cấu tạo của cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất có nhiều loại khác nhau tuy nhiên nhìn chung các cảm biến luôn có những bộ phận chung giống nhau. Sau đây là những bộ phận cơ bản của một cảm biến:

• Bộ phận tiếp xúc của cảm biến : Có chức năng biến đổi áp suất thành tín hiệu cơ học.
• Bộ phận chuyển đổi (Capsule): Có chức năng thực hiện chuyển đổi tín hiệu cơ học từ bộ phận tiếp xúc thành tín hiện điện mà có thể đo lường được.
• Kết nối cơ khí (Process connection): Có chức năng kết nối và làm kín cảm biến với hệ thống hoạt các thiết bị lắp đặt cảm biến.
• Bộ phận làm kín (O-ring Seals): Có chức năng làm kín phần tiếp xúc của màng cảm biến và mặt thân của cảm biến. Ngăn chất môi đi qua và tiếp xúc với các phần điện bên trong gây hư hỏng.
• Bộ phận xử lý tín hiệu trung tâm: Đây là bộ phận chuyển đổi tín hiệu điện thành giá trị áp suất để hiển thị trên màn hình. Tín hiệu ngõ ra thường là 4 ~ 20 mA, 0 ~ 5 VDC, 0 ~ 10 VDC, 1 ~ 5 VDC,…
• Bộ phận hiển thị:Thực hiện chức năng hiển thị kết quả đo lường trên màn hình LCD, LED hoặc kim chỉ. Bộ phận này có thể tích hợp sẵn trong cảm biến hoặc lắp đặt và kết nối riêng biệt.
• Vỏ cảm biến:Với chức năng bảo vệ bộ phận bên trong của cảm biến khỏi bị bụi, nước hay các chất bám dính, đồng thời giảm sự tác động khác từ môi trường. Vỏ cảm biến thường được làm bằng các chất liệu thép không gỉ như SS304/SS316 hay những vật liệu cụ thể khác.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất là gì?

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến được hoạt động dựa trên nguyên tắc biến đổi áp suất thành tín hiệu điện và sau đó truyền tín hiệu đến màn hình hiển thị. Có hai loại tín hiệu phổ biến được sử dụng đó là tín hiệu theo cường độ dòng điện có độ lớn 4- 20mA và tín hiệu điện áp từ 0-5V. Thường các cảm biến áp suất hoạt động bằng việc sử dụng tín hiệu điện áp, có nghĩa là vật liệu sẽ tạo ra điện tích khí nó phản ứng.

Phản ứng suất này thường là áp suất nhưng có thể uốn cong, xoắn hoạt rung động. Bên trong cảm biến có 1 màng sứ, khi có áp lực tác động lên, màng sứ này sẽ làm thay đổi màng cảm biến. Khi đó, bộ xử lý sẽ tính giá trị suất dựa trên sự biến dạng của màng cảm biến và cho ra tín hiệu. Tín hiệu cảm biến cần đo được hiệu chỉnh để gửi tín hiệu cường độ dòng điện hoặc điện áp tương ứng với áp suất vào.

Phân loại cảm biến áp suất

Hiện nay có nhiều loại cảm biến áp suất khác nhau, nhìn chung có những loại cảm biến phổ biến hiện nay. Những loại cảm biến gồm có:

Cảm biến áp suất nước

Cảm biến áp suất nước là loại cảm biến được sử dụng phổ biên trong các hệ thống hay các nhà máy nước. Thường các cảm biến được dùng để đo áp suất nước trong các đường ống nước, mực nước trong bể chứa, hay tính toán tốc độ thay đổi của các mực nước. Cảm biến được lắp đặt vào đầu của ống hở được đặt chìm trong bình chứa.

Khi mực nước dâng lên càng cao, thì áp lực không khí trên bề mặt nước bị ống nén, làm tăng áp suất lên cảm biến và ngược lại. Tín hiệu được gửi qua cho bộ chuyển đổi, gửi các thông báo và thông số đến với người dùng. Trong hệ thống phân phối nước cảm biến này có giúp cho máy bơm tự động kích hoạt để tăng tốc độ dòng chảy hay không. Và có thể dùng để đo độ sâu của vật thể đặt chìm dưới lòng nước.

Cảm biến áp suất khí nén

Cảm biến áp suất khí nén còn có các tên gọi như cảm biến áp suất khí hay cảm biến áp suất khí gas. Thường loại cảm biến này được lắp đặt trong các nhà máy, trường học, các phòng thí nghiệm hay lắp đặt trong các trục cẩu, ứng dụng trong nén thủy lực,…

Cảm biến này dải đo rộng vì trong các môi trường có sự dao động áp suất lớn. Áp suất đầu ra của cảm biến phải phù hợp không quá lớn cũng không quá nhỏ với khả năng chịu tải. Cảm biến áp suất khí nén thường được ứng dụng trong các nhiệm vụ quan trọng như đo và giám sát áp suất nén khí của từng khu vực trong sản xuất bảo máy nén khí hoạt động.

Cảm biến áp suất dầu

Cảm biến áp suất dầu thường được ứng dụng để đo và kiểm tra áp suất dầu thủy lực. Hệ thống thủy lực thường có áp suất cao ( từ 400 đến 800 bar). Việc đo áp suất hoạt động của dầu thủy lực giúp điều khiển lực trong các xilanh, trong các máy nâng thủy lực hoặc máy ép thủy lực.

Cảm biến thường được hoạt động trong môi trường làm việc độc hại, hóa chất, bụi bẩn nên cấu tạo phần vỏ bên ngoài được làm bằng các chất liệu bền khả năng ăn mòn hóa học cao. Tuy vậy, trong quá trình sử dụng nên kiểm tra và bảo trì thường xuyên để đảm bảo cho thiết bị hoạt động ổn định và hiệu quả nhất.

Cảm biến áp suất dầu phòng nổ

Cảm biến áp suất dầu phòng nổ có khả năng đo áp suất trong các môi trường có áp suất cao liên quan đến lò hơi như áp suất quạt, áp suất hơi,… Khi ứng dụng loại cảm biến này, cần phải xác định được nhiệt độ của lò cần đo áp suất. 

Tại các lò hơi thường có nhiệt độ cao, vì vậy khi cảm biến bị quá tải nhiệt độ thì sẽ dẫn đến kết quả đo không chính xác và có thể làm hư hỏng cảm biến. Cùng với đó là cần phải chú ý đến các tiêu chuẩn phòng nổ để sử dụng cảm biến phù hợp.

Cảm biến áp suất màng

Cảm biến áp suất màng được ứng dụng trong việc đo áp suất các chất lỏng, dung dịch như nước sốt, nước hoa quả, sữa,… hay các loại hóa chất có tính ăn mòn. Cảm biến này được làm bằng chất liệu có khả năng chống bụi bám dính, các chất liệu có chất lượng cao và bảo đảm các tiêu chuẩn về vệ sinh và an toàn thực phẩm.

Cảm biến màng này có cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp, vệ sinh làm sạch cảm biến. Các kiểu ren cũng được thiết kế đa dạng phù hợp với nhu cầu sử dụng của người dùng và phù hợp trong việc ứng dụng kiểm tra an toàn thực phẩm. Cảm biến được ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, những ngành đòi hỏi về các tiêu chuẩn vi sinh cao.

Cảm biến áp suất chân không

Cảm biến áp suất chân không hay còn gọi là cảm biến áp suất sức hút. Cảm biến này thường được ứng dụng để đo các môi trường chân không trong các ngành sản xuất. Cụ thể, cảm biến được ứng dụng để xác định áp suất chân không bên trong bóng đèn, giúp cho các sợi đốt bên trong tránh được các hiện tượng oxi hóa.

Cảm biến đo sự chênh lệch áp suất

Cảm biến đo sự chênh lệch áp suất được ứng dụng để đo nhiều đặc tính như giảm áp suất qua bộ lọc khí hoặc bộ lọc dầu, hay do áp suất chất lỏng (so sánh áp suất ở dưới và trên của chất lỏng) hay đo tốc độ dòng chảy (nhờ vào sự thay đổi áp suất thông qua một giới hạn nào đó).

Những thông số kỹ thuật của cảm biến áp suất

Mỗi một loại cảm biến áp suất đều có những đặc điểm về thông số kỹ thuật riêng, tùy vào từng loại cảm biến mà người dùng nên sử dụng phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình cho hiệu quả nhất. Sau đây là những thông số kỹ thuật cơ bản gồm có:

• Phạm vi áp suất của môi trường.
• Dải đo- giới hạn phạm vi đo của cảm biến: Thường các cảm biến có giới hạn từ vài bar đến hàng trăm bar.
• Loại tín hiệu đầu ra là cường độ dòng điện hay điện áp.
• Mức đầu ra thông thường của các cảm biến là từ 4mA đến 20mA
• Thang đo áp suất đầy đủ
• Độ phân giải của cảm biến, cảm biến có độ phân giải càng cao thì kết quả đo càng chính xác.
• Cấp chính xác: Dựa vào sai số của cảm biến.
• Điện áp nguồn cung cấp cho cảm biến.
• Khả năng điều chỉnh các thông số.
• Phạm vi nhiệt độ.

Các lưu ý quan trọng khi chọn mua cảm biến áp suất

Để lựa chọn được loại cảm biến áp suất phù hợp với nhu cầu sử dụng, đảm bảo kết quả đo chính xác thì bạn nên nắm chắc một số lưu ý sau đây

Xác định dải đo

Để lựa chọn được cảm biến phù hợp, yếu tố đầu tiên bạn phải cần nắm rõ khoảng áp suất cần của môi trường cần đo. Tránh việc sử dụng cảm biến có giới hạn dải đo nhỏ hơn áp suất của môi trường, vì khi áp suất môi trường quá lớn sẽ làm thủng tấm màng gây hư hỏng, gây chết cảm biến. Nếu cảm biến có dải đo quá lớn so với áp suất thực tế cần đo thì kết quả đo sẽ không đảm bảo độ chính xác, sai số xảy ra rất cao.

 Môi trường đo áp suất

Mỗi một loại cảm biến sẽ được ứng dụng trong các môi trường khác nhau, vì vậy bạn nên lựa chọn cảm biến phù hợp với môi trường cần đo. Như dùng cảm biến áp suất để đo áp suất nước thì bạn dùng cảm biến nước, hay dùng để đo áp suất các dung dịch như nước hoa quả thì bạn nên sử dụng cảm biến màng,… Hiểu đúng môi trường sẽ chọn đúng loại cảm biến thích hợp và kết quả đo chính xác.

Phạm vi nhiệt độ

Khi lựa chọn cảm biến áp suất bạn nên chú ý đến phạm vi nhiệt độ, nên chọn loại cảm biến phù hợp với khả năng chịu được nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ của môi trường hoạt động. Với các môi trường có nhiệt độ cao thì cần phải chọn loại cảm biến chịu nhiệt tốt, làm bằng các chất liệu có khả năng chống cháy nổ cao.

Ren kết nối

Thường các loại cảm biến hiện nay có các kiểu ren kết nối riêng, tuy nhiên các tiêu chuẩn kết nối thông thường đó là G1/4”, G1/2” hoặc NPT ½ hay NPT ¼. Những môi trường như dược phẩm, thực phẩm thì ren kết nối thường sẽ là loại Clamp. Đây là một lưu ý không nên bỏ qua khi lựa chọn cảm biến.

Tín hiệu ra của cảm biến đo áp suất

Các loại cảm biến đo áp suất có tín hiệu đầu ra là dạng cường độ dòng điện 4-20mA hay dạng điện áp 0-10V,.. Tín hiệu đầu ra này phụ thuộc vào bộ điều khiển trung tâm làm việc của mỗi cảm biến. Bạn nên lựa chọn loại ca,r biến có bộ điều khiển dễ đọc. Ví dụ cảm biến có tín hiệu đầu ra 4-20mA thì bạn nên sử dụng cảm biến 4-20mA. Nếu bộ điều khiển khác tín hiệu của cảm biến thì sử dụng bộ chuyển đổi 4-20mA thành 0-10V cho phù hợp.

Giá thành

Cảm biến áp suất rất đa dạng nên tùy thuộc vào mỗi loại cảm biến sẽ có những giá thành khác nhau. Vì vậy bạn nên lựa chọn và tìm hiểu kỹ về giá của các loại cảm biến để quyết định mua. Thường các cảm biến có giá dao động từ vài triệu đến vài chục triệu, những loại cảm biến đến từ những thương hiệu của Mỹ thường có giá cao hơn đến từ những nước khác như Trung Quốc, Nhật.

Chọn mua tại địa chỉ uy tín

Để mua được cảm biến chất lượng và hoạt động cho kết quả chính xác, thì bạn nên lựa chọn những nơi cung cấp uy tín. Chọn những đơn vị cung cấp sản phẩm chất lượng, có thông tin rõ ràng, đảm bảo nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Đồng thời, nên lựa chọn những nơi bán có chính sách bảo hành uy tín, có những dịch vụ bảo trì định kỳ.

Ngoài loại cảm biến áp suất được đánh giá là rất hữu ích cho người dùng trong cuộc sống hiện nay, thì bạn có thể tham khảo thêm những loại cảm biến thông khác được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Cùng tìm hiểu các thông tin chi tiết về các loại cảm biến tại đây nhé: Cảm biến thông minh là gì? cấu tạo, ứng dụng & phân loại.

Hy vọng rằng với những thông tin trong bài viết, có thể giúp bạn trả lời được câu hỏi cảm biến áp suất là gì? Cùng với đó là có thêm thông tin để có thể ứng dụng cảm biến phù hợp với từng trường hợp cụ thể. Nếu bạn muốn trang bị những cảm biến thông minh cho ngôi nhà của mình trở nên hiện đại và đảm bảo an toàn thì có thể liên hệ qua hotline 0396999918 cho công ty nhà thông minh AiSmartHome để được tư vấn nhé.