Tất tần tật những thông tin về cảm biến áp suất sẽ có ngay trong bài viết ngày hôm nay. Từ những kiến thức về cấu tạo hay nguyên lý hoạt động, cách thức phân loại hay ứng dụng của nó trong công nghiệp và đời sống ra sao? Bạn hãy cùng khám phá với ThuyKhiDien.com nhé.
Cảm biến áp suất là gì?
Sensor áp suất chính là thiết bị cảm nhận áp suất trên bồn chứa, tank hay trên đường ống. Áp suất này sẽ chuyển đổi thành tín hiệu dòng điện hay điện áp để tín hiệu truyền về PLC hay biến tần.
Đơn giản đó là lúc nào động cơ cũng hoạt động nhưng nó sẽ luôn được giám sát và kiểm tra bởi 1 sensor để có thể điều chỉnh công suất sao cho phù hợp với từng giai đoạn.
Có rất nhiều loại khác nhau nhau với thang đo đa dạng: 0-16bar, 0-10 bar, 0-1 bar… vì thế để lựa chọn được một thiết bị phù hợp thì người dùng ngoài trang bị kiến thức về thiết bị đầy đủ còn phải nắm được những đặc điểm của hệ thống.
Cấu tạo cảm biến áp suất
Mỗi loại cảm biến đo áp suất khác nhau thì sẽ có cấu tạo khác nhau. Tuy nhiên, nhìn chung thì chúng sẽ có có các thành phần cơ bản giống nhau.
Ở bên ngoài thì cấu tạo bên ngoài của cảm biến áp suất thường sẽ làm bằng chất liệu Inox 304 để không gì khi làm việc và có thể chống chịu va đập. Ở bên trong thì cấu tạo của nó gồm:
+ Amplifier: Bộ khuếch đại tín hiệu
+ Electric connection: Kết nối điện
+ Process Connection: Chuẩn kết ren (Ren kết nối vào hệ thống áp suất)
+ Sensor: Màng cảm biến xuất ra tín hiệu
Nguyên lý cảm biến áp suất
Nhìn hình trên ta thấy khi áp suất dương (+) được đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên từ phía trái sang phía phải còn khi đưa áp suất âm (-) thì lớp màng sẽ căng ngược lại từ bên phải sang bên trái. Nhờ có sự dịch chuyển này mà tín hiệu sẽ được đưa về mạch xử lý và xuất ra tín hiệu thông báo áp suất được đưa vào là bao nhiêu.
- Ở hình đầu, khi không có áp suất đưa vào thì High = Low nên 0V
- Ở hình giữa thì khi có áp suất nén đưa vào và lúc này Hight > Low thì +V Output
- Ở hình cuối cùng bên phải thì khi có áp suất hút => Low > Hight thì -V Output
Cụ thể là đối với cảm biến áp lực dải đo 0-10bar thì tín hiệu ngõ ra: 0-10V. Lúc áp suất đạt trong khoảng 0-5bar thì tín hiệu điện áp khi xuất ra sẽ nằm khoảng 0-5V. Nếu như tương tự khi bắt đầu đạt đến mức giới hạn max cao nhất 10bar thì tín hiệu điện áp thu được lúc này là 10v.
Xem thêm: Các loại thiết bị tự động hóa phổ biến
Dãy đo sensor áp suất
Đơn vị đo của các sensor áp suất là psi hoặc bar. Ta theo 1 bar = 14.5psi. Tại Việt Nam đơn vị thường dùng là kg/cm2 hoặc dùng là MPa (megapascal). Những máy móc nhập Nhật Bản hoặc theo công nghệ Nhật thì dùng đơn vị MPa này.
Tùy theo từng loại sensor mà dãy đo có thể từ 0-0.1 bar hoặc từ 0 đến 600 bar. Đối với các loại cảm biến đo áp suất đặc biệt hơn như sử dụng để đo trong môi trường chân không hay áp lực âm thì có thể sử dụng loại sensor do châu Âu sản xuất. Một số loại thang đo thông dụng như; -1 đến 0 bar, -1đến 3 bar, -1 đến 9 bar, -1 đến 24 bar.
Ngoài thông số áp làm việc thì người dùng cần phải chú ý đến áp suất chịu quá áp. Nó thường sẽ là 100% áp suất max của dãy do. Để dễ hiểu hơn thì chúng tôi sẽ ví dụ như sau: Nếu sensor của bạn có dãy đó làm việc là 0-25 bar thì áp suất chịu đựng tối đa của nó sẽ là 50 bar.
Các loại cảm biến áp suất
Mặc dù có nhiều loại khác nhau tuy nhiên để giúp các bạn có cái nhìn đơn giản nhưng khái quát thì chúng tôi phân thành 3 loại chính sau:
Không hiển thị
Nếu tìm loại phổ biến nhất hiện nay thì đó chính là loại cảm biến áp lực không hiển thị, chiếm hơn 90% thị phần. Một số thiết bị mà chúng ta thường gặp nhất là: Đo áp lực của dầu, đo áp suất khí, đo áp suất chất lỏng… Mỗi một dụng cụ đo sẽ chỉ thích hợp với 1 ứng dụng, môi trường cụ thể.
Thiết bị này có những đặc điểm như sau:
+ Với dòng thiết bị này thì có 3 chuẩn sai số được áp dụng và phân chia thành loại 1%, loại 0.5%, loại 0.25%. Ngoài ra, nó còn có khả năng cao hơn nữa ở mức 0.1%. Hiện nay, với các ứng dụng sản xuất thông thường nếu người ta không yêu cầu độ chính xác quá cao thì có thể dùng 1%, 0.5%.
+ Dãy đo của thiết bị không bị giới hạn, nó khá rộng gồm cả loại sensor tương đối đến sensor tuyệt đối. Mỗi một thiết bị khác nhau thì thang đo cũng sẽ khác nhau. Nó có thể là loại thông dụng 0-1bar, 0-6 bar hay 0-16 bar, 0-10 bar, 0-25 bar hay loại dải đo rộng hơn 0-100 bar, 0-40 bar, 0-600 bar…
+ Các sensor thường được làm từ chất liệu inox 100%. Loại inox 316 sẽ giúp thiết bị làm tốt trong môi trường có bazo nhẹ hay có axit. Màng của thiết bị làm bằng chất liệu 316L. Chính vì thế mà tuổi thọ của nó cao và thời gian sử dụng dài hơn.
+ Nhiệt độ là 1 yếu tố quan trọng đối với các sensor sau áp suất. Một cảm biến tiêu chuẩn sẽ có nhiệt độ làm việc dao động trong khoảng -40 đến 85 độ C. Đối với các môi trường có tính chất khắc nghiệt hơn thì nên sử dụng những thiết bị đặc biệt, kết nối cooling giảm nhiệt để có thể chịu nhiệt tốt trên 300 độ C. Đối với những hệ thống mà chi phí đầu tư ban đầu thấp thì người dùng có thể thêm các tấm xi phông để giảm nhiệt tốt nhất, tránh ảnh hưởng cảm biến đo áp suất.
+ Tín hiệu ngõ ra: Đa dạng với các tín hiệu thường dùng như 0-20mA, 0-10V, 4-20mA, 0-5V…
Có hiển thị
Loại thứ 2 mà chúng tôi muốn giới thiệu với các bạn đó là cảm biến áp suất hiển thị. Nếu xét về nguyên lý thì nó không có khác biệt gì so với loại cảm biến không hiển thị. Điều mà chúng ta chú ý chính là nó sẽ hiển thị áp lực ở ngay trên đầu của sensor. Người dùng có thể hiệu chuẩn được dãy đo khi cần thiết.
Một số thông tin về loại thiết bị này mà bạn cần biết đó là:
+ Tỉ lệ sai số cực thấp, chỉ khoảng 0.2% nên người dùng hoàn toàn có thể tin tưởng khi sử dụng.
+ Nó có tiêu chuẩn etex để chống cháy nổ.
+ Thiết bị đo được áp suất tuyệt đối và áp suất tương đối.
+ Tín hiệu tại ngõ ra của nó dạng 0-10v hoặc 4-20mA.
+ Màn hình của thiết bị là dạng hiển thị led. Khả năng hiển thị đa dạng với các đơn vị giá trị áp suất khác nhau như: Kpa, psi hay bar.
+ Chính nhờ những điểm ưu việt trên mà nó có thể đo áp suất trong nhiều điều kiện khác nhau, tại nhiều môi trường với môi chất từ thủy lực, nước cho đến không khí, gas…
Thủy tĩnh
Dòng thủy tĩnh là cảm biến chuyên dùng để đo mức nước có trong bể hay các ao hồ. Thiết bị này hoạt động khác biệt hơn khi nó sử dụng áp suất của nước để chuyển đổi sang độ cao của mức nước tương ứng.
Chắc chúng ta, ai cũng biết là khi thả bất kỳ một vật nào đó vào nước thì nước sẽ phải chịu 1 áp lực cụ thể. Nếu độ sâu của môi trường, không gian nước càng lớn thì áp lực này cũng càng lớn. Từ đó những dòng cảm biến thủy tĩnh được ra đời và cải tiến nhiều hơn để đo mực nước chính xác hơn trong các bể, hồ, sống, đập, hồ…
Có rất nhiều loại sensor chuyên dùng để đo áp suất. Trong đó, riêng loại cảm biến dạng màng sẽ được ứng dụng nhiều trong các ngành nước giải khát, ngành thực phẩm.
Người mua có thể chọn sản phẩm mà các dãy đo được thiết lập sẵn như: 0.1bar, 0.25bar hay 1bar, 2.5bar, 4bar, 6bar và các loại 10bar, 16bar, 25bar, 250bar, 400bar…
Ứng dụng cảm biến đo áp suất
Sensor này dùng nhiều nhất trong các hệ thống thiết bị điều khiển hoạt động của van, bơm hay các thiết bị máy móc khác. Nó sẽ giúp duy trì áp suất và lượng lưu chất ở trong đường ống. Nhờ có sự ra đời của thiết bị này mà người ta có thể đo biết chính xác lượng nước, dầu trong bồn chứa, bể hay các tank, téc.
Nhiệm vụ của nó là đưa các tín hiệu được phát hiện 0-10v hoặc 4-20v về để màn hình hiển thị scada hay PLC điều khiển.
Cảm biến còn được dùng nhiều trong các hệ thống thủy lực nhất là tại các ben dầu nên tại 1 số nơi người ta gọi nó là cảm biến áp suất dầu thủy lực. Mỗi cảm biến có 1 mức áp suất làm việc riêng và thường dùng nhất chính là loại 400 bar và 250 bar.
Thiết bị này còn dùng trong các lò sấy hay lò hơi nhiệt cao khoảng từ 180 độ C đến 200 độ C, dãy áp dùng thông thường 16 và 10 bar, ngõ ra 4-20ma. Chúng tôi thường khuyên cá khách hàng là nên trang bị thêm ống siphon để giúp giảm nhiệt, bảo vệ cảm biến tốt nhất.
Trong ứng dụng của ngành cấp nước, chữa cháy hay xử lý nước thải thì loại sensor dùng có áp lực nhỏ hơn 4 bar hoặc 6 bar. Chúng sẽ giúp việc lấy các tín hiệu về tốc độ của bơm thông qua các biến tần được lắp trong hệ thống.
Lưu ý khi chọn mua cảm biến áp lực
Để biết sensor đó có phù hợp hay không thì người mua chỉ cần xác định những yếu tố sau:
+ Môi chất sử dụng là gì? Đó là nước, dầu hay không khí, hơi, hóa chất… Nếu chọn sai loại thì chắc chắn nó sẽ không làm việc được.
+ Thang đo áp suất làm bao nhiêu và cụ thể giới hạn áp lực lớn nhất trên đường ống là bao nhiêu.
+ Nhiệt độ của môi chất khi nó tiếp xúc trực tiếp với chân cảm biến là bao nhiêu.
+ Tín hiệu của cửa ngõ ra cảm biến là loại 4-20mA, 0-10v hay 0-5v.
+ Cuối cùng là phải biết chuẩn kết nối của sensor là loại nào? Người dùng sẽ chọn theo tiêu chuẩn cảm biến hay chuẩn ống có sẵn rồi sau đó sẽ gia công lỗ để lắp trên đường ống. Tiếp theo là chọn hệ ren inch hay hệ ren mét.
Việc chọn không phù hợp sẽ dẫn đến cảm biến làm việc không hiệu quả thậm chí là hỏng hóc, gây lãng phí không nhỏ.
Cách lắp đặt cảm biến đo áp suất
Nếu như các cảm biến của những thương hiệu khác sẽ sẽ có cách đấu nối đơn giản và dễ dàng thì cảm biến keller sẽ khác biệt hơn nên chúng tôi quyết định giới thiệu đến với khách hàng:
Tại chân số 1 thì nó sẽ kết nối với mass của nguồn, đồng thời chính đó cũng chính là ngõ ra của tín hiệu.
Tại chân số 3 thì kết nối với nguồn dương của các tín hiệu vào và ra và cực dương của nguồn 24vdc.
Do hiện nay, trên thị trường thiết bị thì loại mà được nhiều người sử dụng nhất là sensor có tín hiệu ngõ ra là 4-20ma với 2 dây. Nghĩa là vừa tín hiệu và vừa cấp nguồn chỉ trên 2 dây này. Vì thế mà khi đấu nối cảm biến này thì chúng ta nên mắc nối tiếp với 1 bộ nguồn cấp 24vdc.
Các hãng sensor áp suất thông dụng
Có 3 hãng chuyên sản xuất các sensor nổi tiếng tại thị trường Việt Nam như:
CBAS Sensys
Hãng Sensys có nhiều model nhưng tiêu biểu phải kể đến:
+ Cảm biến áp suất 20bar Sensys M5256-C3079E-020BG với dải áp làm việc 0 ~ 20bar, 4-20mA, độ sai số bé 0.5%, kích thước PT1/4″, 9-30VDC, nhiệt độ làm việc -40~125 độ C.
+ Cảm biến đo mực nước biển Sensys PLF: đo nước biển 0-350mH2O, độ sai số thấp ±0.25%FS, out: 4~20mA, kích thước ĐK D27mm.
+ Cảm biến áp suất chất khí Sensys SMAA: Mức áp làm việc dao động từ -100~1000kPa, độ sai lệch chỉ là ±0.5%FS, out: VDC, 4~20mA, 2 NPN/PNP.
CBAS Danfoss
Danfoss tuy có giá thành cao nhưng lại được các kỹ sư và khách hàng lựa chọn vì rất bền bỉ, độ chính xác cao.
Một số model tiêu biểu của hãng như: Cảm biến áp suất Danfoss MBS1900, MBS3000(060G3813) (0-16bar), MBS3000 060g1124, MBS1900, MBS 5100…
CBAS Wika
Cảm biến áp lực này đến từ Đức. Thương hiệu Wika thì người dùng hoàn toàn yên tâm về chất lượng.
Một số dòng tiêu biểu như: A2G-45, M-10, M-11, D-20-9, D-21-9, P-30, Model P-3, WUC-10, WUC-15, WUC-16… Tất cả đều có thiết kế nhỏ gọn, mạnh mẽ, cài đặt đơn giản và độ chính xác cao.
Hy vọng những kiến thức mà TKĐ chia sẻ đã giúp ích được một phần nào cho các bạn. Hãy chia sẻ ngay nếu thấy bài viết hữu ích.
