Cảm biến áp suất là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại

Cảm biến áp suất là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại

Cảm biến áp suất hay còn được gọi là cảm biến đo áp suất, 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 ngành 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 này, chúng tôi sẽ giải đáp những thông tin cần thiết về cảm biến áp suất (khái niệm, cấu tạo, nguyên lỹ hoạt động và phân loại) để khách hàng có cái nhìn trực quan nhất, qua đó có thể lựa chọn đúng loại cảm biến phù hợp cho hệ thống của mình.

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 thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng có liên quan đến áp suất.

Cảm biến 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 analog thông thường dưới dạng tín hiệu 4-20mA, ngoài ra còn có các dạng khác như (0-5V, 0-10V, 2-10V, 0,5-4.5V, 0-20mA …).

Cảm biến áp suất được sử dụng rộng rãi cho chất lỏng hoặc chất khí trong hầu hết các ngành công nghiệp, tại bất cứ nơi nào 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….(đối với các chất lỏng là axit hoặc các dung dịch có khả năng ăn mòn thì sẽ có loại chuyên dụng).

Hình ảnh cảm biến Sensys - Korea

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất

1. Cấu tạo của cảm biến 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 cảm biến áp suất sẽ được cấu tạo 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 và 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).

Hình ảnh cấu tạo cơ bản của cảm biến áp suất 

2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất      

Trên lớp màng của cảm biến áp suất sẽ gắn cảm biến phát hiện thay đổi, khi có lực tác động vào thì lớp màng sẽ thay đổi tương ứng với chiều của lực tác động lên nó. Khi các áp suất (+) được đưa vào trong cảm biến áp suất thì lớp màng sẽ căng lên từ trái sang phải, còn khi áp suất (-) được đưa vào thì lớp màng sẽ căng ra theo hướng ngược lại. Các tín hiệu này sẽ so sánh với tình trạng ban đầu trước khi thay đổi diễn ra để xác định xem nó đã bị biến dạng bao nhiêu phần trăm. Chính nhờ tín hiệu này giúp nhận biết được áp suất hiện đang là bao nhiêu. Sau đó sẽ đưa ra tín hiệu ngõ ra tương ứng.

Các tín hiệu ngõ ra có thể là 4 ~20mA hoặc là 0 – 10V tương ứng với áp suất ngõ vào.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất

Phân loại cảm biến đo áp suất

Dựa vào phạm vi áp suất có thể đo đạc được, phạm vi nhiệt độ, loại áp suất mà cảm biến có thể đo được mà sẽ phân thành các loại cảm biến khác nhau. Cụ thể là 3 loại chính: cảm biến áp suất tương đối, cảm biến áp suất tuyệt đối và cảm biến áp suất chênh áp.

Cảm biến áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure Sensor)

Loại cảm biến hoạt động dựa theo nguyên lý trong cảm biến được đo đạc dựa theo áp suất đo trong môi trường chân không. Áp suất lúc này sẽ bằng áp suất tương đối cộng với áp suất khí quyển.

Ưu điểm của loại cảm biến áp suất tuyệt đối này là luôn đo theo cùng một áp suất chuẩn (áp suất chân không), do đó chúng không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi áp suất khí quyển và ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ.

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 tương đối (Relative Pressure Sensor)

Loại cảm biến này hoạt động dựa theo nguyên lý so sánh với áp suất của không khí. Được sử dụng phổ biến nhất để đo đạc áp suất khí nén, áp suất gas, áp suất nước,..

Khi đặt cảm biến đo áp suất tại môi trường khí quyển thì áp suất tương đương đang đo được là 0 bar.

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 chênh áp (Differential Pressure Sensor)             

Đây là loại cảm biến đo đạc sự chênh lệch giữa 2 áp suất khác vị trí đo. Chúng được dùng đo đạc nhiều đặc tính như áp suất trên bộ lọc dầu, bộ lọc khí, mức chất lỏng, tốc độ dòng chảy,..Hầu hết các cảm biến áp suất thực chất đều là cảm biến chênh lệch.

Công Ty Thiết bị HT Việt Nam – Nhà cung cấp cảm biến áp suất chính hãng, xuất xứ Hàn Quốc

Công Ty Thiết bị HT Việt Nam là một trong những đơn vị giàu kinh kiệm trong lĩnh vực cung cấp, lắp đặt các thiết bị đo áp suất, nhiệt độ tại thị trường Việt Nam, trong đó có cảm biến áp suất. Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, Công ty thiết bị HT Việt Nam hiện là nhà phân phối ủy quyền của hãng Sensys - Korea, nổi tiếng trong ngành công nghiệp đo lường với chất lượng và công nghệ hàng đầu thế giới.

Hình ảnh cảm biến áp suất Sensys chính hãng 

Với đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm, chúng tôi cũng dễ dàng có thể tư vấn cho khách hàng lựa chọn được loại cảm biến đo áp suất phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng, với chi phí tối ưu, hợp lý nhất.

Đặc biệt, với lượng hàng lưu khó rất lớn với đầy đủ chủng loại, dải đo, vật liệu, kích thước, giá thành của Công ty Thiết bị HT Việt Nam luôn cam kết tốt nhất thị trường, với thời gian bảo hành lên tới 12 tháng, đảm bảo để khách hàng có thể tin tưởng lựa chọn.

Thông tin liên hệ báo giá cảm biến áp suất: Mr Hoàng - 0919 914 138  

Website: thietbikhinenht.com    

Email: kd3@thietbiht.com

Tham khảo thêm các sản phẩm cảm biến áp suất khác tại: CẢM BIẾN ÁP SUẤT