Cảm biến áp suất nước là một thiết bị được sử dụng nhiều trong các ứng dụng dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là trong các nhà máy công nghiệp. Chúng được sử dụng để đo lường, theo dõi và kiểm soát áp lực của hệ thống được ống nước, hoặc trong các bình, bồn chứa nước,… và từ đó truyền các tín hiệu hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển, đảm bảo hoạt động sản xuất của dây chuyền.
Trong bài viết hôm nay, kính mời bạn đọc cùng Makgil Việt Nam tìm hiểu những thông tin cần thiết về loại sensor áp lực này.
Cảm biến áp suất nước là gì?
Cảm biến áp suất nước (còn được gọi bằng nhiều tên gọi khác nhau như cảm biến đo áp suất nước, cảm biến áp lực nước, cảm biến đo áp lực nước, sensor áp suất nước, sensor đo áp lực nước,…) có tên tiếng anh là Water Pressure Sensor (hay Water Pressure Transmitter, Water Pressure Transducer) – là một thiết bị để đo lường, theo dõi và kiểm soát áp suất của hệ thống đường ống dẫn nước hoặc các thiết bị chứ nước như bình, bồn, tank chứa,…
Cảm biến áp lực nước thực hiện chức năng nhận biết giá trị áp suất cơ học thông qua màng tiếp xúc và chuyển đổi từ tín hiệu cơ sang tín hiệu điện thông qua các vi xử lý nằm bên trong. Sau đó, chúng truyền các tín hiệu điện tới các thiết bị hiển thị (như màn hình hiển thị, máy tính, điện thoại,…), thiết bị cảnh báo (như còi báo, đèn báo, chuông báo,…) hoặc thiết bị điều khiển, biến tần, PLC (như bơm, van,…).
Ba dạng tín hiệu ngõ ra phổ biến ở loại cảm biến đo áp lực nước thường được sử dụng là dạng tín hiệu mV (0-5mV, 0-10mV,…), tín hiệu voltage (0-5V DC, 0-10V DC, 0-30V DC) và tín hiệu analog (0-20mA, 4-20mA).
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến áp lực nước
1. Cấu tạo của sensor áp lực nước
Cảm biến áp lực nước cũng là một loại cảm biến áp suất, nên chúng có cấu tạo cơ bản giống nhau, đều gồm 07 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 SS316L hoặc những vật liệu đăc biệt khác trong những trường hợp cụ thể.
- Kết nối cơ khí (Process connection): Đối với cảm biến áp suất nước, thường tồn tại ba dạng kết nối cơ bản là kết nối ren hoặc kết nối dạng màng, 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 đường ống hoặc thiết bị chứa. Một số dạng kết nối ren phổ biến bao gồm: ¼” NPT, ¼” BSP, ½” NPT, G ½”,…
- 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 (transmitter): 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 dạng analog 4 ~ 20 mA (tín hiệu thường được sử dụng nhất), tín hiệu voltage (0~5V DC, 0~10V DC, 1~5V DC,…), tín hiệu mV (0~5mV, 0~10mV,…).
- 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).
2. Nguyên lý hoạt động của sensor áp suất nước
Các loại cảm biến áp suất đều hoạt động trên một nguyên lý giống nhau, cụ thể:
Khi nguồn cung áp suất được mở, áp suất nước đi vào phần ren kết nối và tác động lên màng cảm biến. Màng cảm biến khi đó tiếp nhận giá trị áp suất cơ học, đồng thời ngăn không cho môi chất đi vào bên trong và truyền lực tác động này lên bộ phận cảm biến.
Khi đó, bộ phận cảm biến thực hiện chức năng tiếp nhận, đưa tín hiệu về bộ phận xử lý nằm phía trên. Các vi xử lý có trách nhiệm chuyển đổi giá trị cơ học sang giá trị điện tử, và truyền tín hiệu về các 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/thiết bị hoạt động.
Những lưu ý khi chọn cảm biến áp lực nước
Khi chọn mua sensor áp lực nước, có một số tiêu chí nhất định người dùng cần phải xác định được rõ ràng để đảm bảo lựa chọn được loại cảm biến phù hợp với mục đích và yêu cầu sử dụng. Dưới đây là một số tiêu chí cần thiết, chúng tôi gửi tới Quý khách hàng tham khảo, hy vọng phần nào giúp ích được khách hàng trong quá trình lựa chọn.
- Dải đo (Range): Việc này rất quan trọng trong quá trình lựa chọn cảm biến đo áp suất nước, bởi việc lựa chọn dải đo thấp hơn áp suất làm việc sẽ gây hư hỏng cảm biến tức thì, ngược lại việc lựa chọn dải đo quá cao không cần thiết, ảnh hưởng tới giá trị đo và chi phí (những dải đo cao thường có giá thành cao hơn).
Lưu ý: Một điểm đáng lưu ý khi lựa chọn dải đo, đó là người dùng cần xác định được áp suất tối đa là 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 (Unit): Đơn vị đo của cảm biến áp suất nước 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 và tương đồng với các thiết bị khác trong hệ thống.
- Kiểu kết nối (Connection): Người dùng cần xác định được kiểu kết nối cho phù hợp với đường ống/hệ thống lắp cảm biến. Việc lựa chọn sai kết nối thường dẫn tới tình trạng không lắp đặt được hoặc phải dùng đầu chuyển, tuy nhiên trong một số ứng dụng đo áp lực cao và nhiều rung động thì việc sử dụng đầu chuyển không được khuyến cáo, đồng thời làm tăng chi phí. Thông thường, cảm biến áp lực thường sử dụng kết nối ren phổ biến nhất.
- Sai số cho phép (Accuracy): Sai số ảnh hưởng tới kết quả đo, cho nên người dùng cần xác định được sai số cho phép, khả năng chịu quá áp. Những thương hiệu tốt thường sản xuất được những sản phẩm có sai số rất thấp, mang lại kết quả đo vô cùng chính xác.
- Tín hiệu ngõ ra (Output signal): 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 0-5V DC, 0-10V DC, 0-5mV, 0-10mV,…
- Nhiệt độ làm việc (Working temperature): Nhiệt độ làm việc cũng là một yếu tố cực kỳ quan trọng, ảnh hưởng tới khả năng làm việc và tuổi thọ của cảm biến. Người dùng cần xác định được nhiệt độ hoạt động tối đa, từ đó xác định được loại cảm biến có nhiệt độ thiết kế phù hợp. Thông thường, một số hãng có thiết kế phần kết nối và phần màng cảm biến tách rời với các bộ phận điện tử giúp cảm biến hoạt động được trong môi trường nhiệt độ cao. Cũng có một số nhà sản xuất khuyến cáo người dùng sử dụng đến phụ kiện giảm nhiệt cho cảm biến áp suất như ống syphon để bảo vệ cảm biến không bị hỏng do nhiệt độ cao hơn mức cho phép.
- Thương hiệu, xuất xứ (Brand, Origin): Một vấn đề quan trọng người dùng cần lưu tâm là thương hiệu và xuất xứ, do những cảm biến áp suất dầu thủy lực được sử dụng trong những môi trường làm việc khắc nghiệt, áp suất cao. Không phải nhà sản xuất nào cũng đủ năng lực để sản xuất những cảm biến áp suất thủy lực có độ chính xác, tuổi thọ và hiệu suất cao. Một số thương hiệu hàng đầu thế giới như ESI-TEC, DANFOSS, PARKER, WIKA, KELLER, khách hàng có thể tham khảo.
Thông số kỹ thuật cơ bản của sensor đo áp suất nước hãng ESI-TEC/UK
ESI-TEC là một thương hiệu của Vương Quốc Anh (UK) chuyên sản xuất các dòng cảm biến đo áp suất, được sử dụng trên rất nhiều quốc gia. Điều đặc biệt ở thương hiệu này là thiết kế và sản xuất những sản phẩm hiệu suất cao, sử dụng cho những ứng dụng khắc nghiệp như ngoài giàn khoan, công trình dầu khí, ứng dụng thủy lực, công nghệ hàng không, vũ trụ, quốc phòng, y tế, ô tô,…
Được thành lập từ năm 1984, trải qua gần 40 năm hình thành và phát triển, ESI-TEC chỉ tập trung nghiên cứu và phát triển dòng cảm biến áp suất mà không mở rộng sang sản phẩm khác, điều này giúp nâng cao tuyệt đối về chất lượng sản phẩm cùng với những công nghệ vượt trội.
Với công nghệ cảm biến SOS (Silicon-on-Sapphire) mang lại chất lượng và hiệu suất vượt trội, ESI-TEC sản xuất toàn bộ linh kiện cảm biến để kiểm soát và đảm báo chất lượng chứ không đặt từ các công ty OEM như các thương hiệu khác. Có thể nói, đây là một trong những thương hiệu hàng đầu thế giới về lĩnh vực này.
Dưới đây là những thông số cơ bản về dòng cảm biến áp suất nước của thương hiệu này, chúng tôi gửi tới khách hàng để tham khảo:
| Dải đo: | Up to 5000 bar (72,000 psi) |
| Tín hiệu ngõ ra: | 10 mV/V (4 wire), 0 – 5 V (4 or 3 wire), 0 – 10 V (4 or 3 wire), 4 – 20 mA (2 wire) |
| Nguồn cấp: | 10 VDC (5 – 15V), 13 – 30 VDC, 10 – 36 VDC |
| Công nghệ cảm biến: | Silicon-on-Sapphire (SoS) |
| An toàn quá áp: | Lên tới 1.5 lần x toàn thang đo (các thương hiệu khác thường là 1.2 lần) |
| Cấp chính xác: | ≤ ±0.1 % hoặc ≤ ±0.25 % (tùy lựa chọn) |
| Nhiệt độ làm việc: | -50°C to +125°C (hoặc tùy chọn lên tới +400°C) |
| Thời gian phản hồi: | 1 mS (cực kỳ nhanh chóng, các thương hiệu khác thường là 10mS) |
| Chứng chỉ: | ATEX/IECEx, DNV GL, CE |
| Vật liệu màng: | Alloy Titan (đối với dải đo ≥1,000 bar) Titanium alloy và SAE 316 stainless steel (đối với dải đo <1,000 bar) |
| Kết nối cơ khí: | G1/4, G1/2, ½” NPT, ¼” NPT (hoặc theo yêu cầu cụ thể) |
| Xuất xứ: | Vương quốc Anh (UK) |
| Thời gian bảo hành: | Tối thiểu 18 tháng |
Ứng dụng của cảm biến áp đo áp lực nước
Cảm biến đo áp suất nước được sử dụng vô cùng rộng rãi với hàng loạt các ứng dụng. Dưới đây là một vài ứng dụng phổ biến, thường được sử dụng của loại sensor này.
- Cảm biến đo áp suất nước điều khiển biến tần: Trong ứng dụng này, biến tần hoạt động dựa trên thông số của tín hiệu mà sensor áp lực đưa về, tốc độ của motor phụ thuộc vào tần số dao động nhanh hay chậm của biến tần.
- Cảm biến áp suất nước đóng ngắt bảo vệ động cơ: Sử dụng cảm biến áp lực nước để đóng ngắt bảo vệ motor là một trong những các an toàn nhất. Khi áp suất đạt tới ngưỡng cài đặt (có thể là ngưỡng trên hoặc ngưỡng dưới), sensor áp lực sẽ truyền tín hiệu relay để đóng ngắt contactor điều khiển motor hoặc lấy tiếp điểm điều khiển còi/chuông/đèn cảnh báo.
- Cảm biến áp suất điều khiển mức nước: Đây là một trong những ứng dụng được sử dụng khá nhiều, hoạt động dựa theo công thức 1bar ~ 10m nước (10 mH2O). Tín hiệu 4-20mA của sensor áp lực được cài đặt tương ứng với hai ngưỡng áp suất cao/thấp của mức nước cần điều khiển trong tank chứa. Khi áp suất trong tank lên đến điểm cài đặt ở ngưỡng cao – tương ứng với mực nước đang ở giá trị max, cảm biến áp suất sẽ điều khiển đóng (hoặc mở) van (hoặc bơm) tùy vào cách mà người dùng cài đặt. Và ngược lại đối với ngưỡng thấp.
Tại sao nên mua cảm biến áp suất nước tại Makgil Việt Nam?
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 đo áp suất nước. Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành, Makgil hiện là nhà phân phối ủy quyền của hãng ESI-TEC/UK và WIKA/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 sensor áp suất nước phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng, với chi phí tối ưu, hợp lý nhất.
Đặc biệt, với lượng hàng lưu kho 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 về chất lượng và uy uy tín để 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