Cảm biến áp suất là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách 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 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 chúng tôi tìm hiểu những thông tin cần thiết về những loại cảm biến đo áp suất này.

Cảm biến áp suất là gì?

Cảm biến áp suất, 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,… – có tên tiếng anh là Pressure Sensor (hay còn gọi là Pressure Transmitter hoặc Pressure Tranducer), 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 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 (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,…

cam bien ap suat
Hình ảnh một số loại cảm biến áp suất hãng ESI-TEC/UK

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

1. Cấu tạo của sensor áp suất

Pressure Sensor 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).
cam bien ap suat
Hình ảnh cấu tạo cơ bản của một sensor áp lực

2. Nguyên lý hoạt động của sensor áp suất

Nguyên lý hoạt động của pressure transducer 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.

cam bien ap suat
Hình ảnh minh họa nguyên lý hoạt động của transducer áp lực

Phân loại cảm biến đo áp suất

Tùy thuộc vào tiêu chí phân loại, cảm biến áp lực được chia thành nhiều loại khác nhau. Trong bài viết hôm nay, chúng tôi xin đề cập đến việc phân loại cảm biến áp suất analog dựa trên phạm vi sử dụng của chúng, bao gồm:

Cảm biến áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure Sensor)

Llà loại cảm biến được dùng để đo áp suất so với độ không tuyệt đối. Loại cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý trong cảm biến được nén 1 bar vào cảm biến. Khi đặt cảm biến ở môi trường khí quyển thì áp suất tương đương đang đo được là 1 bar. Ưu điểm của loại sensor áp lực 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)

Là loại cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý so sánh áp suất đo với áp suất khí quyển hiện tại. 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)

Được sử dụng để đo sự chênh lệch giữa hai áp suất, một áp suất được kết nối với mỗi bên của cảm biến. Cảm biến chênh lệch áp suất được sử dụng để đo nhiều đặc tính, chẳng hạn 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).

sensor ap suat
Hình ảnh một số loại sensor áp suất

Ứng dụng của sensor cảm biến áp suất

Hiện nay, đầu dò áp suất được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng, đặc biệt là trong các nhà máy công nghiệp. Có thể kể đến một số ứng dụng cụ thể sau đây:

  • 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 Pressure Transducer 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…

Một số tiêu chí cần thiết khi lựa chọn Pressure Transducer

Hiện nay, có khá nhiều người cảm thấy khó khăn để phân biệt các loại cảm biến và mua cảm biến cho đúng. Vì vậy khi chọn mua cảm biến áp suất chúng ta cần chú ý các điểm sau để chọn đúng cảm biến cần dùng và mang lại hiệu quả nhất.

  • Lưu chất cần đo: Người dùng cần xác định xem môi chất mình sẽ sử dụng, ví dụ như đo áp suất cho nước, hơi, dầu, hóa chất, lưu chất có độ nhớt hay cặn gì hay không… Từ đây xác định được vật liệu và loại cảm biến phù hợp.
  • Dải đo: Người dùng cần xác định được áp suất tối đa bao nhiêu, từ đó lựa chọn dãy áp suất cho phù hợp. Về cơ bản, người dùng nên chọn dải đo cao hơn 30% áp suất hoạt động tối đa để đảm bảo cảm biến có độ bền cao, tránh các trường hợp quá áp làm hỏng cảm biến.
  • Đơn vị đo: đơn vị đo của cảm biến áp lực thường dùng là bar, kgf/cm2, psi, mH2O,… Người dùng nên xác định đơn vị đo phù hợp để thuận tiện cho việc quan sát, theo dõi.
  • Kiểu kết nối: Người dùng cần xác định được kiểu kết nối cho phù hợp với đường ống/hệ thống/thiết bị lắp cảm biến. Ba loại kết nối phổ biến là kết nối dạng ren, kết nối dạng mặt bích hoặc kết nối dạng clamp.
  • Sai số cho phép: Người dùng cần xác định được sai số cho phép, khả năng chịu quá áp.
  • Tín hiệu ngõ ra: Người dùng cần xác định được tín hiệu ngõ ra phù hợp với nhu cầu của mình. Một số loại tín hiệu ngõ ra phổ biến bao gồm tín hiệu 4-20mA hay 0-10V, 0-5V,…
  • Nhiệt độ làm việc: Người dùng cần xác định được nhiệt độ làm việc của môi chất, từ đó xác định được loại cảm biến có nhiệt độ thiết kế phù hợp. Thông thường, trong một số ứng dụng có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thiết kế của cảm biến thì ta cần dùng đến phụ kiện giảm nhiệt cho sensor áp lực như ống syphon để bảo vệ cảm biến không bị hỏng do nhiệt độ cao hơn mức cho phép.

Makgil Việt Nam – Nhà cung cấp cảm biến áp suất chính hãng, xuất xứ Châu Âu

Makgil 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 lực. Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, Makgil hiện là nhà phân phối ủy quyền của hãng ESI-TEC/UKWIKA/Germany– hai quốc gia châu Âu nổi tiếng trong ngành công nghiệp đo lường với chất lượng và công nghệ hàng đầu thế giới.

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 Makgil Việt Nam luôn cam kết tốt nhất thị trường, với thời gian bảo hành lên tới 18 tháng, đảm bảo để khách hàng có thể tin tưởng lựa chọn.

Quý khách hàng lưu ý rằng chúng tôi xin phép không cung cấp hàng hóa có xuất xứ từ Trung Quốc, thương hiệu của Trung Quốc, gây ảnh hưởng đến uy tín của chúng tôi và sự an toàn cho hệ thống của người dùng.

Makgil Việt Nam hân hạnh được phục vụ mọi yêu cầu của khách hàng theo thông tin chi tiết dưới đây:

CÔNG TY TNHH MAKGIL VIỆT NAM

Trụ sở chính: 18/21 Nguyễn Văn Dung, Phường 06, Quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh

Chi nhánh Hà Nội: Số 130 D4 Khu đô thị mới Đại Kim, Đại Kim, Hoàng Mai, Hà Nội

Điện thoại: 02866-572-704

Fax: 02822-026-775

Website: https://makgil.com     Email: info@makgil.com

Zalo: 0902 949 401       –         0902 988 005      –       0932 798 882

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *