Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến áp suất khác nhau, sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Tùy thuộc vào mỗi ứng dụng mà người dùng có thể có các tiêu chí lựa chọn khác nhau. Vậy cảm biến áp suất là gì? Cấu tạo cảm biến áp suất và nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất như thế nào? Có các loại cảm biến áp suất nào? Và những ứng dụng của cảm biến áp suất trong đời sống là gì? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
Cảm biến áp suất là gì? Cảm biến áp suất, hay còn được gọi với tên khác như cảm biến đo áp suất, cảm biến áp lực, đầu dò áp suất,... có tên Tiếng Anh là Pressure sensors, là thiết bị dùng để nhận biết sự thay đổi áp suất và chuyển đổi giá trị áp suất đó thành tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc sử dụng trong các ứng dụng có liên quan đến áp suất.
Để hiểu thêm về cảm biến áp suất là gì? Hãy cùng tham khảo thông số kỹ thuật và hình ảnh của sản phẩm Cảm biến áp suất loại hiển thị dạng số AUTONICS PSAN-D1CV-Rc1/8 tại đây.
Cấu tạo cảm biến áp suất gồm 2 bộ phận chính là cảm biến và khối xử lý. Cụ thể như sau:
- Khối cảm biến: Khối cảm biến trong cấu tạo cảm biến áp suất là bộ phận nhận tín hiệu áp suất và truyền tín hiệu về khối xử lý. Tùy thuộc vào mỗi loại cảm biến mà nó có thể chuyển từ tín hiệu cơ của áp suất sang tín hiệu điện trở, điện cảm, điện dung, dòng điện,... về khối xử lý.
- Khối xử lý: Bộ phận này trong cấu tạo cảm biến áp suất có chức năng nhận tín hiệu thu được từ khối cảm biến để chuyển đổi các tín hiệu đó sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn trong lĩnh vực đo áp suất ví dụ như tín hiệu điện áp ngõ ra 4-20mA (đây là loại tín hiệu được sử dụng phổ biến nhất) hoặc tín hiệu 0-5VDC, 0-10VDC,...
- Tùy thuộc vào từng loại cảm biến áp suất khác nhau mà có cách thức hoạt động khác nhau, có loại cảm biến áp suất hoạt động dựa trên sự biến dạng của vật liệu làm thay đổi điện trở, có loại cảm biến làm thay đổi điện dung - đây là loại cảm biến được sử dụng phổ biến nhất.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất cũng gần giống như các loại cảm biến khác là cần có nguồn tác động như nguồn áp suất, nguồn nhiệt, nguồn điện cần đo của cảm biến đó tác động lên cảm biến, cảm biến đưa về giá trị về vi xử lý, vi xử lý sẽ xử lý tín hiệu rồi đưa ra đầu ra. Về cơ bản, nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất nói chung như sau:
- Giả sử khi áp suất dương (+) được đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên từ trái sang phải, còn khi đưa vào một áp suất âm (-) thì lớp màng sẽ căng ngược lại. Chính nhờ sự thay đổi này, tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu về giá trị áp suất.
- Lớp màng của cảm biến áp suất có chứa các cảm biến rất nhỏ để phát hiện được sự thay đổi. Khi có một lực tác động vào thì lớp màng sẽ bị biến dạng theo chiều tương ứng với chiều của lực tác động. Sau đó các cảm biến sẽ so sánh sự biến dạng đó so với ban đầu để biết được nó đã biến dạng bao nhiêu phần trăm, từ đó sẽ xuất ra tín hiệu ngõ ra tương ứng. Các tín hiệu ngõ ra có thể là 4 - 20mA hoặc 0 - 10V tương ứng với áp suất ngõ vào.
Cảm biến áp suất được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên mục đích sử dụng, phạm vi nhiệt độ hoạt động, loại áp suất đo được. Dưới đây là các loại cảm biến áp suất được sư dụng phổ biến.
Cảm biến áp suất tương đối, đây là loại cảm biến áp suất được hoạt động dựa trên nguyên lý so sánh với áp suất không khí. Khi đặt các loại cảm biến áp suất này tại môi trường khí quyển thì áp suất tương đương đang đo được có giá trị 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 tuyệt đối được hoạt động được dựa trên nguyên lý trong cảm biến áp suất được nén áp suất 1 bar vào cảm biến. Các loại cảm biến áp suất này khi đặt ở môi trường khí quyển thì áp suất tương đương đang đo được có giá trị 1 bar. 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 đo áp suất chênh áp là cảm biến đo sự chênh lệch giữa hai áp suất. Các loại cảm biến áp suất đo áp suất chênh áp được sử dụng để đo nhiều đặc tính, chẳng hạn như đo áp suất trên bộ lọc dầu hoặc bộ lọc khí, mức chất lỏng (bằng cách so sánh áp suất trên và dưới chất lỏng).
Qua các phần trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về cảm biến áp suất là gì? Cấu tạo cảm biến áp suất, nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất và các loại cảm biến áp suất phổ biến. Vậy ứng dụng của cảm biến áp suất là gì? Hãy cùng tìm hiểu trong phần dưới đây.
Với các loại cảm biến áp suất khác nhau có sẵn trên thị trường, sẽ có rất nhiều ứng dụng khác nhau. Các ứng dụng của cảm biến áp suất có thể kể đến như:
- Ứng dụng của cảm biến áp suất trong đo áp suất đường ống hoặc ống thủy lực: Hệ thống đường ống hoặc ống thủy lực có thể hoạt động ở áp suất rất cao. Ví dụ, các đường ống dẫn khí đốt tự nhiên thường hoạt động ở áp suất từ 200 đến 1500 psi. Cảm biến áp suất có thể giúp đảm bảo rằng các hệ thống này hoạt động dưới giới hạn của chúng để duy trì hệ số an toàn có thể chấp nhận được.
- Ứng dụng của cảm biến áp suất trong đo áp suất chân không thấp đến cao: Công nghệ chân không là xương sống của một số quy trình hoa học và công nghiệp tiên tiến nhất. Nó được sử dụng để sản xuất khuôn composite, xử lý chất bán dẫn, sản xuất dụng cụ bay và các ứng dụng y tế khác nhau. Các quy trình như vậy có thể yêu cầu các cảm biến áp suất chuyên dụng cho phép đo áp suất chân không lên tới 1000 psi
- Ứng dụng của cảm biến áp suất bảo tồn năng lượng: Các ứng dụng đầu tiên của cảm biến ấp suất có mối liên hệ với môi trường, đặc biệt là trong dự báo thời tiết. Ngày nay, những ứng dụng môi trường này có thể mở rộng sang cả việc bảo tồn năng lượng. Thiết bị đo áp suất cũng có thể được sử dụng trong kiểm tra khí thải, thiết bị ô nhiễm và hệ thống quản lý gió.
- Ứng dụng của cảm biến áp suất trong một số ngành công nghệ: Sự phát triển của thiết bị công nghệ cao đã mở đường cho việc sản xuất có độ chính xác cao. Các phép đo chính xác cần phải theo kịp quy trình sản xuất đang được cải tiến hàng ngày. Cần có cảm biến áp suất cho phép đo nhạy hơn để đo lường không khí, áp suất phòng sạch,...
- Ứng dụng trong sản xuất: Trong những quy trình sản xuất đòi hỏi phải vận hành chất lỏng, chẳng hạn như chất lỏng trong hệ thống thủy lực và khí nén. Cảm biến áp suất phát hiện bất kỳ sự bất thường nào trong các hệ thống này và liên tục kiểm tra rò rỉ, sự cố và bất kỳ dấu hiệu hư hỏng tiềm ẩn nào.
