Cảm biến áp suất, còn được gọi là cảm biến đo áp suất, cảm biến áp lực, bộ chuyển đổi áp suất, đầu dò áp suất, sensor áp suất, sensor áp lực… là một thiết bị cơ điện tử được dùng để đo áp suất trong công nghiệp. Thiết bị này chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện và truyền về các thiết bị hiển thị, điều khiển, PLC hoặc hệ thống thu thập dữ liệu để tiếp tục xử lý.
Cảm biến áp suất đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính hiệu quả, an toàn và hoạt động liên tục của hệ thống công nghiệp. Trong bài viết này, T-Hub sẽ giúp bạn tìm hiểu các thông tin cơ bản nhất về các loại cảm biến áp suất đang được sử dụng hiện nay.
Xem thêm:
Cảm biến áp suất (Pressure Transmitter) là gì?
Cảm biến áp suất (Tiếng Anh là Pressure Transmitter) hay cảm biến đo áp suất, cảm biến áp lực, bộ chuyển đổi áp suất, đầu dò áp suất, sensor áp suất, sensor áp lực… là thiết bị đo lường áp suất chất lỏng hoặc khí và chuyển đổi thành tín hiệu điện để theo dõi, giám sát và điều khiến hệ thống hoạt động.
Cảm biến áp suất sử dụng cảm biến cơ học tạo thành bởi một diện tích bề mặt nhạy cảm với áp suất (màng cảm biến) được làm từ thép, silic hoặc các vật liệu khác phụ thuộc vào thành phần của chất lỏng hoặc khí cần đo áp suất. Phía sau lớp màng cảm biến này là các cảm biến điện tử có khả năng chuyển đổi lực vật lý thành tín hiệu điện.
Cảm biến áp suất được sử dụng phổ biến trong công nghiệp và tự động hóa. Đặc biệt đối với các ngành cần phải giám sát chặt chẽ áp suất như ngành khí, hóa dầu, phòng thí nghiệm và dược phẩm, cảm biến áp suất được tích hợp với hệ thống điện tử để đảm bảo giám sát kết quả đo theo thời gian thực.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất có cấu tạo tùy biến cho các mục đích sử dụng khác nhau nhưng về cơ bản sẽ có cấu tạo chung gồm các bộ phận đại diện và được nhóm thành 3 nhóm chức năng chính. Hãy cùng T-Hub tìm hiểu cụ thể như sau:
Các bộ phận chi tiết của cảm biến áp suất
Thân cảm biến (Body): Là phần bao phủ bên ngoài của cảm biến để bảo vệ các linh kiện và chi tiết bên trong khỏi tác động vật lý và hóa học từ bên ngoài. Vật liệu của thân cảm biến tùy thuộc vào môi trường bên ngoài và thường sẽ bằng thép không gỉ, gốm hoặc các vật liệu chuyên biệt khác.
Đầu kết nối (Process Connection Thread): Là phần phía dưới dùng bộ cảm biến dùng để gắn chặt và làm kín phần tiếp nối của cảm biến với thiết bị. Phần này có thể có dạng ren, mặt bích hoặc kẹp, tùy thuộc vào cấu trúc của thiết bị cần đo áp suất.
Màng cảm biến (Sensing Diaphragm): Là một lớp màng nhạy áp tại vị trí liền tiếp với đầu kết nối. Màng cảm biến thường được làm từ thép, silic hoặc vật liệu khác, có tác dụng cảm nhận giá trị áp lực từ môi chất để truyền đến bộ phận cảm biến (Capsule). Màng cảm biến cũng ngăn không cho môi chất đi qua và tiếp xúc làm hỏng các bộ phận ở phía trên.
Gioăng làm kín (O-Ring Seals): Là bộ phận ngăn chặn sự rò rỉ của môi chất lên phía trên tại vị trí tiếp giáp giữa màng cảm biến và mặt trong thân cảm biến. Gioăng làm kín thường làm từ cao su hoặc các biến thể vật liệu khác tùy thuộc vào mức độ áp suất và đặc điểm môi chất.
Bộ phận cảm biến (Capsule): Là bộ phận nằm phía trên màng cảm biến, có tác dụng tiếp nhận và chuyển đổi tín hiệu cơ học từ màng cảm biến sang tín hiệu điện và truyền về bộ phận xử lý.
Bộ phận xử lý: bao gồm phần kết nối với bộ phận cảm biến (Connecting Pins), phần bảo vệ (Housing), và phần điện tử (Conditioning Electronics). Đây là bộ phận nhận tín hiệu từ bộ phận cảm biến và chuyển đổi sang dạng tín hiệu chuẩn để truyền qua cáp kết nối (Cable) đến thiết bị hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển…
Cáp kết nối (Cable): Là phần cáp ở phía trên cùng của cảm biến, có tác dụng truyền tín hiệu từ bộ phận xử lý đến thiết bị hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển…
Hình ảnh Cấu tạo Cảm biến áp suất
Các bộ phận theo nhóm chức năng của cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất có nhiều tên gọi do xuất phát từ việc gọi tên các nhóm bộ phận chức năng trong một bộ thiết bị và thay thế cho tên gọi chung. Thực tế các nhóm bộ phận này có sự khác biệt và một bộ cảm biến áp suất (Pressure Transmitter) thường bao gồm 3 nhóm bộ phận chính sau:
- Cảm biến (Sensor): Là một thành phần hoặc thiết bị thực hiện phép đo ban đầu khi nó phát hiện sự thay đổi trong một biến vật lý (Physical variable). Sensor tiếp xúc vật lý với đối tượng cần đo (ở đây là môi chất cần đo áp suất) và tạo ra tín hiệu đầu ra có thể đo được. Trong cấu tạo của cảm biển áp suất, Sensor chính là bộ phận Màng cảm biến (Sensing Diaphragm).
- Bộ phận chuyển đổi (Transducer): Là một bộ phận quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng từ một dạng sang dạng khác và có mối quan hệ xác định giữa đầu vào và đầu ra. Trong trường hợp của bộ cảm biến áp suất, Transducer chính là bộ phận cảm biến (Capsule) có chức năng chuyển đổi tín hiệu áp suất vật lý (cung cấp bởi Sensor) thành tín hiệu điện và truyền đến bộ phận tiếp theo.
- Bộ phận truyền phát (Transmitter): Là bộ phận nhận tín hiệu từ Transducer và chuẩn hóa tín hiệu (thường là tăng lên mức độ cao hơn) để truyền đi tới các thiết bị tiếp nhận như thiết bị hiển thị, điều khiển…Trong bộ cảm biến áp suất, Transmitter chính là “Bộ phận xử lý” được trình bày trong phần “Các bộ phận chi tiết của cảm biến áp suất”.
Nguyên lý hoạt động của Cảm biến áp suất (Pressure Transmitter)
Hoạt động của Cảm biến áp suất (Pressure Transmitter) được mô tả đơn giản qua 3 bước:
- Bước 1: Sensor tiếp nhận các biến đổi vật lý (Physical variable) của áp suất từ khí hoặc chất lỏng và chuyển thành tín hiệu vật lý có thể đo đếm được.
- Bước 2: Tín hiệu vật lý từ Sensor sẽ được bộ Transducer chuyển đổi thành tín hiệu điện có mối quan hệ tương ứng, sau đó truyền tới Transmitter
- Bước 3: Từ tín hiệu điện nhận từ Transducer, bộ Transmitter sẽ chuẩn hóa (thường ở dạng tín hiệu mạnh hơn) để truyền tới thiết bị hiển thị, điều hiển hoặc đầu vào của bước tiếp theo.
Hoạt động của Cảm biến áp suất
Phân loại cảm biến đo áp suất
Tùy thuộc vào tiêu chí phân loại, cảm biến áp suất (Pressure Transmitter) có thể được phân thành nhiều loại khác nhau. Trong bài viết này, T-Hub sẽ trình bày về việc phân loại dựa trên phạm vi ứng dụng của cảm biến áp suất, bao gồm 3 loại chính:
#1 Cảm biến áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure Transmitters)
Cảm biến áp suất tuyệt đối hoạt động dựa trên nguyên lý trong cảm biến được nén 1 bar vào cảm biến. Khi đặt cảm biến trong môi trường khí quyển, áp suất tương đương đo được là 1 bar. Ưu điểm của loại cảm biến áp lực này là luôn đo theo 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, giá trị đo được của cảm biến áp suất tuyệt đối là 2 bar.
#2 Cảm biến áp suất tương đối (Relative Pressure Transmitters hoặc Gauge Pressure Transmitters)
Cảm biến áp suất tương đối hoạt động dựa trên nguyên lý so sánh với áp suất không khí. Khi đặt cảm biến áp suất tại môi trường khí quyển thì áp suất tương đương đang đo được là 0 bar.
Ví dụ, 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.
#3 Cảm biến chênh áp (Differential Pressure Transmitters)
Đây là loại cảm biến đo sự chênh lệch giữa hai áp suất, mỗi áp suất được kết nối với một bên của cảm biến. Cảm biến chênh áp được sử dụng để đo nhiều đặc tính, ví dụ như giảm áp suất trên bộ lọc dầu hoặc bộ lọc khí, 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).
Top 10 ứng dụng của Cảm biến áp suất
Hiện nay, cảm biến áp suất đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong các nhà máy và hệ thống sản xuất. T-Hub xin giới thiệu với các bạn Top 10 ứng dụng của cảm biến áp suất:
- Công nghiệp dầu khí: Sử dụng trong quá trình khai thác dầu và khí, giúp giám sát áp suất trong các đường ống và hệ thống. Đo lường chính xác áp suất giúp duy trì an toàn và hiệu suất trong môi trường khai thác dầu khí.
- Công nghiệp hóa chất: Đo lường áp suất trong các quy trình sản xuất hóa chất, đảm bảo an toàn và chính xác. Áp suất được giám sát và kiểm soát để đảm bảo quá trình hóa chất diễn ra một cách ổn định và an toàn.
- Công nghiệp thực phẩm và đồ uống: Sử dụng để giám sát áp suất trong các thiết bị chế biến thực phẩm và đồ uống. Đo lường chính xác áp suất giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn..
- Công nghiệp giấy: Đo áp suất trong các quy trình sản xuất giấy, ổn định áp suất để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Giúp duy trì mức áp suất đúng đắn để sản xuất giấy một cách hiệu quả.
- Công nghiệp y tế: Áp dụng trong các thiết bị y tế như máy đo huyết áp và máy thở để theo dõi áp suất cơ bản và quan trọng. Đo lường áp suất cơ bản trong cơ thể giúp theo dõi sức khỏe và chuẩn đoán bệnh.
- Công nghiệp năng lượng mặt trời: Sử dụng để kiểm soát và giám sát áp suất trong các hệ thống năng lượng mặt trời và bảo dưỡng thiết bị. Giúp duy trì áp suất đúng đắn để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời.
- Công nghiệp xử lý nước: Đo áp suất trong các quy trình xử lý nước và cung cấp thông tin đối với việc quản lý tài nguyên nước. Giám sát áp suất giúp đảm bảo quy trình xử lý nước diễn ra hiệu quả và bền vững.
- Công nghiệp ô tô: Áp dụng trong hệ thống treo và hệ thống phanh ô tô để đảm bảo an toàn và hiệu suất. Đo lường áp suất giúp duy trì các thành phần ô tô trong tình trạng hoạt động tốt nhất.
- Công nghiệp điện tử: Sử dụng trong sản xuất và kiểm soát chất lượng của linh kiện điện tử. Giúp đảm bảo áp suất chính xác để sản xuất linh kiện điện tử hiệu quả.
- Công nghiệp vật liệu xây dựng: Đo áp suất trong quá trình sản xuất và chế biến vật liệu xây dựng, như bê tông và gạch, để đảm bảo chất lượng và đồng đều trong sản phẩm
Top 10 lưu ý khi lựa chọn Cảm biến áp suất
Khi lựa chọn cảm biến áp suất, rất nhiều người gặp khó khăn và không chắc chắn loại cảm biến áp suất nào sẽ phù hợp và đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống. Top 10 lưu ý khi chọn cảm biến áp suất dưới đây sẽ giúp bạn đưa ra quyết định dễ dàng hơn.
- Tính chất của môi chất: Xác định loại môi chất cần đo, như nước, hơi, dầu, hóa chất, có độ nhớt hay cặn không. Lựa chọn vật liệu và loại cảm biến phù hợp với đặc tính cụ thể của môi chất.
- Dải đo áp suất: Xác định áp suất tối đa cần đo, chọn dải đo cao hơn 30% áp suất hoạt động để đảm bảo độ bền và tránh quá áp làm hỏng cảm biến.
- Đơn vị đo áp suất: Xác định đơn vị đo phù hợp như bar, kgf/cm2, psi, mH2O để thuận tiện theo dõi và quan sát.
- Kiểu kết nối và chuẩn kết nối: Xác định kiểu kết nối phù hợp với đường ống/hệ thống, lựa chọn giữa kết nối ren, mặt bích hoặc clamp. Đồng thời, xác định chuẩn kết nối của cảm biến, chọn theo chuẩn ống có sẵn hoặc gia công lỗ lắp cảm biến trên đường ống, tránh chọn sai và tốn chi phí gia công lại.
- Sai số và khả năng chịu quá áp: Xác định sai số cho phép và khả năng chịu quá áp để đảm bảo độ chính xác và an toàn.
- Tín hiệu ngõ ra: Xác định tín hiệu ngõ ra phù hợp với nhu cầu, bao gồm 4-20mA, 0-10V, 0-5V,...
- Nhiệt độ làm việc: Xác định nhiệt độ làm việc của môi chất, chọn loại cảm biến có nhiệt độ thiết kế phù hợp hoặc sử dụng phụ kiện như ống syphon để bảo vệ cảm biến.
- Độ bền của cảm biến: Xem xét về độ bền của cảm biến áp suất, đặc biệt là khi hoạt động trong môi trường khắc nghiệt. Lựa chọn cảm biến với khả năng chịu được các yếu tố như rung động, sốc, và điều kiện làm việc khắc nghiệt để đảm bảo độ ổn định và đáng tin cậy trong thời gian dài.
- Tính tùy chỉnh và linh hoạt: Kiểm tra khả năng tuỳ chỉnh cũng như tính linh hoạt của cảm biến. Có những ứng dụng đặc biệt yêu cầu sự linh hoạt trong cấu hình và điều chỉnh để đáp ứng đúng nhu cầu của hệ thống.
- Chứng nhận và tuân thủ tiêu chuẩn ngành: Đảm bảo rằng cảm biến áp suất bạn chọn tuân thủ các tiêu chuẩn ngành và có các chứng nhận liên quan. Điều này có thể bao gồm các tiêu chuẩn an toàn, chất lượng, hoặc môi trường.
Mua cảm biến áp suất ở đâu?
Bạn đang tìm kiếm cảm biến áp suất chất lượng cao và phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp của mình? Công ty TNHH T-Hub là địa chỉ tin cậy để đáp ứng nhu cầu của bạn.
T-Hub cung cấp các cảm biến áp suất chất lượng từ các nhà sản xuất uy tín trên thị trường. Không chỉ đa dạng về loại hình và ứng dụng, các sản phẩm của chúng tôi còn cam kết về độ chính xác và hiệu suất. Với kinh nghiệm trong lĩnh vực cung cấp thiết bị đo lường, chúng tôi hiểu rằng sự chọn lựa đúng đắn cảm biến áp suất là quan trọng để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống của bạn. Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi sẵn sàng hỗ trợ bạn trong việc chọn lựa sản phẩm phù hợp nhất với yêu cầu cụ thể.
Hãy Liên Hệ với chúng tôi để được tư vấn và nhận báo giá tốt nhất!
