Cảm biến áp suất và các loại cảm biến cần được lưu ý khi sử dụng hiện nay

Cảm biến áp suất là một thành phần quan trọng trên hệ thống máy bơm nói chung và hệ thống bơm công nghiệp nói riêng. Vậy chức năng và nhiệm vụ của chúng là gì?

Bài viết này, Việt Nhất sẽ chia sẻ chi tiết về dòng cảm biến áp suất, để chúng ta có cơ sở để chọn cảm biến phù hợp với hệ thống bơm. Các bạn cùng xem nhé!

Cảm biến áp suất là gì

Cảm biến áp suất là gì? Một câu hỏi rất là phổ biến, mà lượt tìm kiếm trên công cụ google lên đến hàng chục triệu kết quả.

Vậy cảm biến áp suất là gì? Đây chính là loại thiết bị điện tử có khả năng đo được áp suất, áp lực thông qua bộ phận cảm biến và chuyển đổi thành tín hiệu điện gửi về bộ đọc.

Tại sao phải đo áp suất? Vì áp suất đóng vai trò quan trọng trong rất nhiều ứng dụng. Ví dụ như trên hệ thống máy bơm, nếu không kiểm soát được áp suất, máy bơm hoạt động liên tục, áp suất tăng cao quá mức sẽ gây ra hậu quả vô cùng khủng khiếp như vỡ đường ống, hỏng máy bơm…ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình sản suất.

Có mấy cách theo dõi áp suất?

Thông thường sẽ có 2 cách để theo dõi áp suất,

• • 1 là sử dụng cảm biến áp suất (loại có hiển thị thì xem trực tiếp giá trị đo trên màn hình, loại không hiển thị thì xem trên bộ đọc),
  • 2 là sử dụng đồng hồ áp suất, gắn trên các đường ống hay tank chứa, áp suất bên trong ống bao nhiêu sẽ được hiển thị ngay trên mặt đồng hồ (đồng hồ áp suất cũng có 2 loại hiển thị kim analog và hiển thị điện tử)

Tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp suất là gì?

Tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp suất thường là tín hiệu analog dòng hoặc áp. Như là 4-20mA, 0-5V, 0-10V, 0-20mA… phù hợp với các thiết bị đọc như màn hình hiển thị, PLC, biến tần,…

Nhưng hiện nay tín hiệu 4-20mA được xem là tín hiệu chuẩn công nghiệp. Vì thế, các bạn nên chọn cảm biến áp suất có output là 4-20mA nhé!

Đơn vị cảm biến áp suất

Áp suất là một đại lượng vật lý, được tính bằng công thức:

Trong đó:

• • P là áp suất, đơn vị N/m²
  • F là lực tác dụng, đơn vị N
  • S là diện tích, đơn vị m²

Tức là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích theo chiều vuông góc với bề mặt vật thể. Từ công thức trên, chúng ta có đơn vị của áp suất được tính bằng N/m². Một đơn vị khác chúng ta thường hay bắt gặp đó là Pascal, để vinh danh nhà toán học, vật lý học Blaise Pascal nổi tiếng người Pháp ở thế kỷ 17.

Như vậy có nghĩa rằng: N/m² =  Pascal (Pa) Hay 1 N/m² = 1Pa

Tuy nhiên trong thực tế, các quốc gia khác nhau sẽ có một đơn vị tính áp suất riêng khác nhau. Vì sao lại có sự không đồng nhất ở đây? Là do các nước phát triển họ không muốn đi theo hay dùng chung với quốc gia khác, vì thế họ luôn tự tôn với đơn vị riêng của họ.

Ví dụ như:

• • Nhật và châu Á thì dùng Mpa, Kpa
  • Mỹ dùng Psi
  • Các nước phương Tây lại chọn riêng cho mình đơn vị bar, kg/cm²

Ví dụ về chuyển đổi giá trị giữa các đơn vị đo áp suất phổ biến. Chúng ta sẽ dùng đơn vị bar của phương tây làm cột móc so sánh với các đơn vị khác nhé!

Như vậy ta sẽ có:

• • 1 bar = 0.98692 atm
  • 1 bar = 750 torr
  • 1 bar = 14.504 psi
  • 1 bar = 100.000 Pa = 10⁵ Pa
  • 1 bar = 1.0197 at

Nguyên lý cảm biến áp suất

Như mục trên mình có chia sẻ, cảm biến áp suất nhận tín hiệu áp suất, áp lực tại điểm lắp đặt, sau đó chuyển đổi tín hiệu này thành tín hiệu điện dưới dạng analog thông qua khối xử lý chuyển đổi. Sau đó, tín hiệu điện này được hiển thị qua bộ đọc hoặc truyền về PLC hay biến tần để điều khiển hệ thống theo chương trình cài đặt.

Chúng ta có thể lấy một dòng cảm biến áp suất phổ biến để dễ hình dung hơn. Đó là cảm biến áp suất màng.

Cụ thể:

Trên hệ thống đường ống dẫn, khi lưu chất (có thể là dạng nước, hơi, khí…) đi qua sẽ tác động một lực vào màng cảm biến áp suất màng được lắp đặt trên đường ống. Màng cảm biến bị tác động ép vào sẽ tạo một lực chạm bên trong.

Sự biến đổi này, sẽ được bộ xử lý phân tích và so sánh. Sau đó tạo thành một tín hiệu điện dạng analog (có thể là dòng hoặc áp tuỳ vào loại cảm biến áp suất). Giá trị nhận được của tín hiệu này phụ thuộc vào áp lực tác động lên sensor cảm biến. Và tín hiệu điện này được hiển thị thành giá trị đo hoặc là gửi đến bộ điều khiển để thu thập dữ liệu hoặc điều khiển hệ thống như tốc độ máy bơm…

Các loại cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất về cơ bản được chia làm 3 loại cụ thể mà Việt Nhất trình bày ngay bên dưới. Tuy nhiên về mục đích đo cũng như là công nghệ thì không có nhiều sự khác biệt giữa các loại này. Cụ thể như sau:

Cảm biến áp suất tương đối

Cảm biến áp suất tương đối là dòng cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý so sánh với áp suất không khí.

Tức là khi chúng ta lắp đặt cảm biến tại môi trường khí quyển thì giá trị áp suất đo được là 0 bar. Ví dụ: Chúng ta đo được áp suất tương đối bằng 2 bar tại vị trí lắp đặt nào đó, thì có nghĩa là áp suất tại vị trí đo đang lớn hơn áp suất khí quyển một đại lượng áp suất là 2 bar.

Cảm biến áp suất tuyệt đối

Cảm biến áp suất tuyệt đối là gì? Là dòng cảm biến dùng để đo chính xác giá trị áp suất tại vị trí lắp đặt so với áp suất chân không. Điều này có nghĩa là cảm biến áp suất đo từ giá trị chân không cho đến giá trị áp suất đo được tại điểm đặt cảm biến.

Như vậy, chúng ta dễ thấy có sự chênh lệch 1 bar giữa cảm biến áp suất tuyệt đối và cảm biến áp suất tương đối.

Ví dụ: Cảm biến áp suất tuyệt đối có giá trị thang đo từ 0 – 5 bar thì tương đương với cảm biến áp suất tương đối có thang đo từ 0 – 4 bar. Và tại thời điểm cảm biến áp suất tuyệt đối đặt trong môi trường khí quyển nhưng không có hoạt động đo lường thì giá trị đo được trên cảm biến tại thời điểm đó sẽ là 1 bar.

Cảm biến áp suất chênh áp

Cảm biến chênh áp là dòng cảm biến đo sự chênh lệch giữa hai áp suất.

Cảm biến chênh áp được sử dụng để đo giảm áp trên bộ lọc dầu, lọc khí. Đặc biệt là các ứng dụng dùng để đo mức chất lỏng (bằng cách so sánh áp suất trên và dưới chất lỏng) hoặc tốc độ dòng chảy.

Ứng dụng cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất được ứng dụng trong rất nhiều ngành từ giáo dục , y tế cho đến các hệ thống sản xuất công nghiệp.

Ở đâu có nhu cầu theo dõi áp lực, áp suất bình chứa, đường ống, áp suất máy thì sẽ có sự xuất hiện của cảm biến áp suất. Chúng ta dễ dàng bắt gặp các ứng dụng như:

• • Cảm biến áp suất nước: chuyên dùng ở các nhà máy nước, tank chứa nước. Đặc biệt là trên các hệ thống máy bơm công nghiệp, máy bơm chìm là một thiết bị có tính năng bảo vệ hệ thống ống dẫn và máy bơm tránh xảy ra sự cố quá áp
  • Cảm biến áp suất khí nén: theo dõi áp lực trên máy nén khí, bình khí nén
  • Cảm biến áp suất dầu: theo dõi áp suất bồn dầu, đường ống dẫn dầu
  • Cảm biến áp suất nhớt: đo áp lực nhớt trên máy móc, đo áp lực nhớt trong ống dẫn, tank chứa
  • Cảm biến áp suất đường ống nạp: đo áp lực đầu vào trên các hệ thống đường ống nạp
  • Cảm biến áp suất không khí: đo áp suất, áp lực của khí
  • Cảm biến áp suất nhiên liệu: đo áp suất trong các bồn chứa nhiên liệu vận hành máy móc
  • Cảm biến áp suất đường ống nước: đo áp lực nước trên các hệ thống đường ống dẫn cấp nước đô thị…

Qua bài viết này, các bạn đã có thêm những kiến thức bổ ích và cần thiết để xây dựng một hệ thống máy bơm hoàn chỉnh. Các bạn có nhu cầu tư vấn về hệ thống máy bơm hoặc chọn bơm cho hệ thống hiện hữu? Hãy liên hệ ngay với Việt Nhất để được hỗ trợ tốt nhất!