Khi tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện tử, chắc hẳn bạn đã từng nghe đến cảm biến đo áp suất. Tuy nhiên, bạn có thực sự hiểu rõ cảm biến đo áp suất là gì, cách thức hoạt động ra sao và nó đảm nhiệm vai trò gì trong hệ thống? Hãy cùng Cao Phong khám phá chi tiết qua bài viết dưới đây.
Tìm hiểu về cảm biến đo áp suất là gì?
Cảm biến đo áp suất, còn được biết đến với tên gọi cảm biến đo áp suất hoặc cảm biến áp lực, đầu dò áp suất, sensor áp suất, sensor áp lực – tiếng Anh: Pressure Sensor, Pressure Transmitter hoặc Pressure Transducer) là một thiết bị quan trọng trong công nghiệp, có chức năng đo lường, giám sát và kiểm soát áp suất bên trong hệ thống, thiết bị hoặc đường ống dẫn.
Cảm biến đo áp suất là một thiết bị điện tử dùng để chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện. Nhờ bộ vi mạch xử lý bên trong, thiết bị có thể cung cấp cho người dùng các thông số liên quan đến áp suất được đo. Thiết bị này thường được ứng dụng trong việc giám sát áp suất hoặc đo lường mức áp suất trong các hệ thống kỹ thuật khác nhau.
Cảm biến đo áp suất giúp giám sát và kiểm soát áp lực chính xác cho các thiết bị kỹ thuật
Nguyên tắc hoạt động của cảm biến đo áp suất
Cấu tạo của cảm biến đo áp suất có thể khác nhau tùy thuộc vào nguyên lý vận hành và từng loại thiết bị cụ thể. Tuy vậy, về cơ bản, một cảm biến đo áp suất thường được cấu thành từ các bộ phận chính sau:
Cảm biến chịu áp: Là phần tiếp xúc trực tiếp với áp suất, có vai trò chuyển hóa áp suất thành tín hiệu như điện thế hoặc sự biến dạng để phục vụ quá trình đo lường.
Bộ phận chuyển đổi: Chuyển đổi tín hiệu cơ học từ bộ phận cảm biến thành tín hiệu điện có thể đo lường được là nhiệm vụ cần thực hiện.
Bộ phận xử lý tín hiệu: Tín hiệu điện được chuyển đổi thành giá trị áp suất đo lường.
Bộ phận hiển thị: Có chức năng trình bày giá trị áp suất đo được thông qua màn hình LCD, LED hoặc kim chỉ. Bộ phận này có thể được tích hợp ngay trong cảm biến hoặc kết nối với thiết bị hiển thị riêng biệt.
Bộ phận bên trong cảm biến được bảo vệ bởi vỏ cảm biến, giúp ngăn chặn bụi bẩn, nước, hóa chất, va đập và các tác động khác từ môi trường.
Cấu tạo chi tiết của cảm biến đo áp suất sẽ thay đổi tùy thuộc vào từng loại cảm biến và nhà sản xuất. Ngoài ra, cảm biến còn thường bao gồm các bộ phận như cổng kết nối, nguồn điện, tụ hiệu chỉnh, hệ thống cảnh báo lỗi,…
Cấu tạo chi tiết của cảm biến đo áp suất giúp đo lường chính xác trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau
Cảm biến áp suất vận hành dựa trên việc chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện có thể đo được. Cảm biến Có 3 nguyên lý hoạt động chính:
Cảm biến cơ điện: Cơ cấu cơ học sẽ chịu biến dạng khi có áp suất tác động. Biến dạng này sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ các linh kiện điện tử như biến trở hoặc bộ khuếch đại. Ví dụ điển hình bao gồm cảm biến đo áp suất dạng ống Bourdon và cảm biến đo áp suất màng.
Nguyên lý áp suất điện tử: Khi chịu tác động của lực, vật liệu áp điện sinh ra điện thế. Điện áp này sau đó được khuếch đại và biến đổi thành tín hiệu điện có thể sử dụng.
Cảm biến đo áp suất quang điện: Áp suất tác động gây ra sự thay đổi cường độ ánh sáng hoặc độ lệch quang học, từ đó tạo nên tín hiệu điện tương ứng với giá trị áp suất.
Quy trình hoạt động cụ thể diễn ra như sau: Bộ phận cảm biến chịu tác động từ lực của chất lỏng hoặc khí, khiến nó bị biến dạng. Sự biến dạng này được các thành phần điện tử chuyển đổi thành tín hiệu điện. Tín hiệu điện sau đó được khuếch đại, lọc và xử lý để xác định giá trị áp suất. Cuối cùng, giá trị áp suất này sẽ được hiển thị trên màn hình hoặc gửi đến thiết bị điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất dựa trên biến dạng cơ học và tín hiệu điện
Ưu điểm nổi bật của thiết bị cảm biến áp suất
Cảm biến đo áp suất có vai trò thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp cũng như trong cuộc sống hàng ngày nhờ khả năng đo lường, theo dõi và kiểm soát áp suất một cách chính xác. Nhờ những điểm mạnh vượt trội, cảm biến áp suất được ứng dụng phổ biến trong đa dạng lĩnh vực. Sau đây là một số ưu điểm nổi bật của loại cảm biến này:
Độ chính xác cao
Cảm biến áp suất hiện đại ứng dụng công nghệ tiên tiến, mang lại khả năng đo áp suất với độ chính xác vượt trội. Điều này giúp người vận hành dễ dàng kiểm soát hệ thống và đưa ra các quyết định điều chỉnh kịp thời, hiệu quả.
Thiết bị được chế tạo nhằm thích nghi tốt với các điều kiện môi trường khắc nghiệt như rung lắc, va đập, nhiệt độ cao hay sự ăn mòn của hóa chất. Nhờ vậy, cảm biến áp suất có độ bền cao, vận hành ổn định lâu dài mà không cần bảo trì thường xuyên.
Kiểu dáng nhỏ gọn, giúp tiết kiệm không gian tối ưu
Cảm biến áp suất thường có thiết kế nhỏ gọn, giúp việc lắp đặt và tích hợp vào hệ thống trở nên linh hoạt, tối ưu không gian sử dụng. Bên cạnh đó, giao diện thân thiện với người dùng cho phép cài đặt và vận hành dễ dàng. Một số model còn được trang bị màn hình hiển thị rõ ràng, hỗ trợ theo dõi giá trị áp suất một cách trực quan và thuận tiện.
Khả năng áp dụng linh hoạt
Hiện tại, có rất nhiều dòng cảm biến áp suất phong phú trên thị trường, được thiết kế phù hợp với từng dải đo, điều kiện môi trường và mục đích sử dụng cụ thể. Nhờ sự đa dạng này, người dùng có thể dễ dàng chọn lựa cảm biến phù hợp với nhu cầu trong nhiều lĩnh vực.
Bên cạnh các ngành công nghiệp truyền thống, cảm biến áp suất còn được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như nông nghiệp, hàng không, quốc phòng và an ninh. Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, các loại cảm biến áp suất ngày càng được tối ưu về độ chính xác, độ bền và chi phí, đáp ứng tốt hơn các yêu cầu ngày càng khắt khe từ thị trường.
Nhờ những ưu điểm nổi bật trên, cảm biến áp suất đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp cũng như đời sống.
Những kiểu cảm biến áp suất phổ biến thường gặp
Cảm biến đo áp suất nước
Cảm biến đo áp suất nước là thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống cấp thoát nước và nhà máy xử lý nước. Thiết bị này có khả năng theo dõi áp suất trong đường ống, xác định mức nước trong bể chứa hoặc đo tốc độ thay đổi của mực nước.
Thông thường, cảm biến được gắn vào đầu một ống dẫn đặt chìm trong chất lỏng. Khi mực nước tăng lên, lớp không khí phía trên trong ống bị nén lại, dẫn đến sự gia tăng áp lực tác động lên cảm biến. Tín hiệu áp suất này sẽ được truyền đến bộ chuyển đổi, nơi nó được xử lý để hiển thị thông tin cho người vận hành.
Trong các hệ thống phân phối nước, cảm biến áp suất có thể hỗ trợ tự động kiểm soát hoạt động của máy bơm, xác định thời điểm cần bơm để điều chỉnh lưu lượng nước. Ngoài ra, cảm biến cũng có thể được sử dụng để đo đạc độ sâu của các vật thể chìm trong nước.
Cảm biến áp đo suất nước là thiết bị không thể thiếu để đo đạc và kiểm soát áp lực trong các đường ống nước
Cảm biến áp suất đo khí nén
Cảm biến áp suất khí nén, còn gọi là cảm biến áp suất khí hoặc cảm biến áp suất khí gas, là thiết bị được sử dụng phổ biến tại nhiều nhà máy, trường học và phòng thí nghiệm. Thiết bị này đảm nhận vai trò đo lường áp suất khí trong các ứng dụng liên quan đến khí nén, thủy lực, trục cẩu, khí gas và nhiều lĩnh vực khác.
Vì đặc điểm môi trường làm việc có sự biến đổi áp suất lớn, cảm biến áp suất khí nén thường có dải đo rộng. Tuy nhiên, áp suất đầu ra của cảm biến không được vượt quá hoặc thấp hơn mức chịu tải cho phép. Nhiệm vụ chính của cảm biến này là đo và giám sát áp suất tại các khu vực máy nén khí, giúp đảm bảo máy hoạt động ổn định và đáp ứng yêu cầu sản xuất.
Giải pháp giám sát áp suất hiệu quả với cảm biến đo áp suất chuyên dụng cho khí nén
Cảm biến đo áp suất dầu
Cảm biến áp suất dầu thường được sử dụng để đo và kiểm tra áp suất trong hệ thống thủy lực. Vì áp suất trong hệ thống thủy lực rất cao, thường dao động từ 400 đến 800 bar, việc theo dõi chính xác áp suất dầu giúp kiểm soát lực tác động của các xi-lanh trong máy ép hoặc máy nâng thủy lực. Do làm việc trong môi trường có nhiều hóa chất và bụi bẩn, phần vỏ của cảm biến áp suất dầu thường được chế tạo từ vật liệu bền chắc, có khả năng chống ăn mòn hóa học tốt. Bên cạnh đó, người sử dụng cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng thiết bị để đảm bảo cảm biến hoạt động ổn định và hiệu quả.
Cảm biến áp suất dạng màng
Cảm biến áp suất màng được thiết kế đặc biệt để đo áp suất của các loại chất lỏng và dung dịch như sữa, nước hoa quả, nước sốt,… cùng với những hóa chất có khả năng ăn mòn.
Với vật liệu chất lượng cao, cảm biến này có khả năng chống bám bụi và đáp ứng tốt các tiêu chuẩn về vệ sinh an toàn thực phẩm cùng yêu cầu vi sinh. Thiết bị sở hữu cấu tạo thuận tiện cho việc tháo lắp và vệ sinh, đồng thời tích hợp nhiều kiểu ren đa dạng theo nhu cầu sử dụng, rất phù hợp cho các ứng dụng kiểm tra trong ngành thực phẩm.
Cảm biến áp suất chân không
Cảm biến này được sử dụng để đo áp suất chân không, còn gọi là áp suất hút. Nó được thiết kế đặc biệt để đo môi trường chân không trong các quy trình sản xuất. Ví dụ, trong ngành sản xuất bóng đèn sợi đốt, cần tạo ra môi trường chân không bên trong bóng đèn nhằm ngăn ngừa hiện tượng oxy hóa của sợi đốt. Nhờ đó, cảm biến sẽ giúp kiểm soát và xác định áp suất phù hợp cho quá trình sản xuất bóng đèn.
Các thông số kỹ thuật cần biết của cảm biến áp suất
Mỗi thiết bị đo đều sở hữu các thông số kỹ thuật riêng, giúp người dùng lựa chọn thiết bị phù hợp với nhu cầu và sử dụng một cách hiệu quả nhất. Dưới đây là những thông số quan trọng của cảm biến áp suất.
Mức áp suất của môi trường cần tiến hành đo.
Phạm vi đo và giới hạn dải đo của cảm biến: Thông thường, cảm biến áp suất có khả năng đo từ vài bar đến vài trăm bar tùy thuộc vào từng loại cảm biến.
Thang đo hoàn chỉnh.
Kiểu tín hiệu đầu ra ở dạng điện áp hoặc cường độ dòng điện.
Mức tín hiệu đầu ra tiêu chuẩn là từ 4 đến 20mA.
Độ chính xác: Phụ thuộc vào sai số kỹ thuật của thiết bị.
Càng có độ phân giải tốt thì kết quả càng chính xác.
Điện áp cung cấp cho thiết bị.
Cảm biến có thể thay đổi các thông số thiết lập được hay không.
Nhiệt độ hoạt động.
Lưu ý cần biết khi chọn mua cảm biến áp suất
Bạn nên tham khảo các tiêu chí lựa chọn dưới đây để chọn được cảm biến đo áp suất phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Dải đo
Mỗi loại cảm biến áp suất thường được thiết kế phù hợp với từng môi trường đo cụ thể. Chẳng hạn, cảm biến áp suất nước sẽ dùng để đo áp suất trong nước, còn cảm biến đo áp suất dầu thì chuyên dùng cho dầu nhiên liệu,…
Việc lựa chọn cảm biến phù hợp với môi trường đo sẽ giúp thiết bị hoạt động hiệu quả hơn và đảm bảo kết quả đo có độ chính xác cao.
Xác định môi trường cần đo
Mỗi loại cảm biến áp suất được thiết kế để phù hợp với từng môi trường đo cụ thể. Chẳng hạn, cảm biến dùng cho nước sẽ khác với cảm biến đo áp suất dầu hay nhiên liệu,…
Việc lựa chọn đúng loại cảm biến tương thích với môi trường làm việc sẽ đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định và cung cấp kết quả đo lường chính xác.
Mức nhiệt độ cho phép
Cần ưu tiên lựa chọn cảm biến có khả năng chịu nhiệt phù hợp với điều kiện môi trường làm việc. Đặc biệt, trong các môi trường có nhiệt độ cao, nên sử dụng cảm biến chịu nhiệt tốt, có tính năng chống cháy nổ để đảm bảo an toàn và độ bền thiết bị.
Tín hiệu đầu ra từ cảm biến áp suất
Tín hiệu đầu ra từ cảm biến áp suất
Tín hiệu đầu ra của cảm biến áp suất thường ở dạng điện áp 0-10V hoặc dòng điện 4-20mA, tùy theo yêu cầu của bộ điều khiển trong hệ thống. Để đảm bảo tính tương thích, người dùng nên lựa chọn cảm biến có tín hiệu phù hợp với loại tín hiệu mà bộ điều khiển có thể nhận.
Ví dụ, nếu bộ điều khiển được thiết kế để tiếp nhận tín hiệu dòng 4-20mA, thì cảm biến cũng nên xuất tín hiệu ở dạng này. Trong trường hợp bộ điều khiển và cảm biến không sử dụng chung loại tín hiệu, bạn có thể sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu để biến đổi từ 4-20mA sang 0-10V hoặc ngược lại nhằm đảm bảo hoạt động ổn định.
Tiêu chuẩn ren kết nối
Khi lựa chọn cảm biến áp suất, bạn cần đặc biệt lưu ý đến kiểu ren kết nối. Thông thường, các chuẩn ren phổ biến bao gồm G1/4”, G1/2” hoặc NPT 1/4”, NPT 1/2”. Đối với các ứng dụng trong ngành thực phẩm hay dược phẩm, kết nối kiểu Clamp sẽ phù hợp hơn để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh.
Mua cảm biến từ nhà cung cấp đáng tin cậy
“Để đảm bảo hiệu quả làm việc ổn định và độ bền cao, việc lựa chọn cảm biến áp suất chất lượng là điều rất quan trọng. Người dùng nên ưu tiên các sản phẩm đến từ thương hiệu uy tín, rõ ràng về nguồn gốc và xuất xứ, tránh mua các thiết bị trôi nổi, kém chất lượng.
Vừa rồi là những chia sẻ tổng quan về cảm biến đo áp suất, từ phân loại đến cách lựa chọn thiết bị phù hợp với từng nhu cầu sử dụng. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã có thêm kiến thức hữu ích để đưa ra quyết định đúng đắn khi chọn mua cảm biến.
Nếu bạn quan tâm và muốn tìm hiểu thêm về các giải pháp trong lĩnh vực điện thông minh, tự động hóa, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Cao Phong luôn đặt sự chuyên nghiệp và tận tâm lên hàng đầu, cam kết cung cấp đến khách hàng những sản phẩm chất lượng cao với mức giá cạnh tranh trên thị trường.
Cảm biến đo áp suất được Cao Phong cung cấp chính hãng phù hợp cho hệ thống tự động hóa công nghiệp
Liên hệ ngay với Cao Phong để được tư vấn miễn phí và báo giá tốt nhất:
0868.666.825
Liên hệ Zalo