Trong thế giới kỹ thuật công nghiệp, khi nhắc đến “cảm biến áp suất”, nhiều người thường nghĩ ngay đến việc đo áp suất dương – áp suất lớn hơn áp suất khí quyển. Nhưng bạn đã bao giờ nghe đến cảm biến áp suất âm chưa? Đây là một thiết bị quan trọng trong nhiều ứng dụng đặc thù, từ y tế, xử lý môi trường đến sản xuất công nghiệp. Vậy cảm biến áp suất âm là gì, nó hoạt động ra sao, và tại sao bạn cần quan tâm đến nó? Hãy cùng khám phá qua bài viết này.
Xem thêm: áp suất âm là gì tại đây!
Cảm biến áp suất âm là gì?
Cảm biến áp suất âm là loại thiết bị được thiết kế để đo áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển (thường là 1 bar hoặc 101.325 kPa tại mực nước biển). Nói một cách đơn giản, nó chuyên dùng để phát hiện và giám sát áp suất trong điều kiện chân không hoặc áp suất thấp hơn môi trường xung quanh. Đơn vị đo phổ biến của cảm biến này bao gồm mbar, Bar, Mpa, Kpa hoặc Psi, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.
Ví dụ, trong một hệ thống hút chân không, áp suất có thể giảm xuống -0.5 bar (so với áp suất khí quyển). Lúc này, cảm biến áp suất âm sẽ là “người hùng thầm lặng”, giúp bạn theo dõi chính xác mức áp suất để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.
Tìm hiểu thêm: cảm biến áp suất là gì tại đây.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất âm
Cảm biến áp suất âm hoạt động dựa trên sự thay đổi áp suất trong môi trường. Các loại cảm biến phổ biến như cảm biến áp suất màng (diaphragm) hoặc cảm biến điện dung sẽ đo sự dịch chuyển của màng cảm biến khi áp suất giảm xuống dưới mức khí quyển. Kết quả đo được chuyển đổi thành tín hiệu điện (thường là 4-20mA hoặc 0-10V) để truyền đến bộ điều khiển hoặc màn hình hiển thị.
Điểm đặc biệt của cảm biến áp suất âm là khả năng đo trong dải áp suất âm, ví dụ từ 0 đến -1 bar hoặc -100 kPa. Một số loại còn kết hợp đo cả áp suất dương và âm (gọi là cảm biến áp suất tuyệt đối), nhưng nếu bạn chỉ cần tập trung vào áp suất âm, hãy chọn loại chuyên dụng để đảm bảo độ chính xác.
Tại sao cần chọn cảm biến áp suất âm phù hợp?
Không phải cảm biến áp suất nào cũng đo được áp suất âm chính xác. Nếu bạn dùng loại cảm biến thông thường chỉ đo áp suất dương, kết quả sẽ không phản ánh đúng thực tế trong môi trường chân không. Điều này có thể dẫn đến:
- Hệ thống không ổn định: Áp suất âm không được kiểm soát, gây hỏng máy móc hoặc sản phẩm.
- Tốn chi phí bảo trì: Thiết bị không phù hợp dễ hỏng khi hoạt động ngoài phạm vi thiết kế.
- Mất an toàn: Đặc biệt trong y tế hoặc xử lý hóa chất, sai lệch áp suất âm có thể gây hậu quả nghiêm trọng.
Vì vậy, khi chọn cảm biến áp suất âm, hãy chú ý:
- Dải đo: Phù hợp với mức áp suất âm bạn cần (ví dụ: 0 đến -1 bar).
- Độ chính xác: Sai số thấp (thường dưới 0.5%) để đảm bảo dữ liệu đáng tin cậy.
- Môi trường hoạt động: Chống ẩm, chống bụi nếu dùng trong công nghiệp.
Lợi ích của việc sử dụng cảm biến áp suất âm
- Kiểm soát tối ưu: Giúp bạn phát hiện ngay khi áp suất vượt ngưỡng cho phép, tránh rủi ro cho hệ thống.
- Tiết kiệm năng lượng: Trong hệ thống chân không, duy trì áp suất âm ổn định giúp giảm tiêu hao điện năng.
- Tăng tuổi thọ thiết bị: Giám sát chính xác ngăn ngừa tình trạng quá tải hoặc hỏng hóc.
So sánh các loại cảm biến áp suất âm: Đâu là lựa chọn tối ưu cho bạn?
Trong các hệ thống công nghiệp, y tế hay xử lý môi trường, cảm biến áp suất âm đóng vai trò quan trọng để đo và kiểm soát áp suất dưới mức khí quyển (thường từ 0 đến -1 bar). Tuy nhiên, không phải cảm biến nào cũng giống nhau. Tùy vào ứng dụng cụ thể, bạn có thể chọn giữa loại cố định như
- SR1L005A00 của Georgin, output 4-20mA / 0-10V
- Loại tùy chỉnh như FKP có hiển thị, output 4-20mA
- Hoặc loại đa năng như DST 400 với ngõ ra relay, hiển thị và tín hiệu 4-20mA/01-0V
Vậy chúng khác nhau thế nào? Hãy cùng phân tích từng loại để tìm ra giải pháp phù hợp nhất.
Cảm biến áp suất âm cố định: SR1L005A00 (-1/0 bar)
Đây là loại cảm biến áp suất âm thường gặp nhất, phỗ biến nhất được nhiều hãng cung cấp và phân phối. Mã hàng cảm biến áp suất âm SR1L005A00 là ví dụ cho anh em dễ hình dung.
Đặc điểm chính:
Cảm biến áp suất SR1L005A00 của Georgin (Pháp) là cảm biến áp suất âm cố định, với dải đo từ -1 bar đến 0 bar (đo áp suất âm so với khí quyển). Đây là loại cảm biến đơn giản, tập trung vào việc cung cấp số liệu chính xác trong một phạm vi cố định, thường có tín hiệu đầu ra analog như 4-20mA.
Cách hoạt động:
- Cảm biến sử dụng màng cảm ứng (diaphragm) để phát hiện sự thay đổi áp suất âm. Khi áp suất giảm dưới mức khí quyển (ví dụ: trong hệ thống hút chân không), màng dịch chuyển và tạo ra tín hiệu điện tương ứng.
- Tín hiệu 4-20mA được truyền đến bộ điều khiển hoặc PLC để xử lý.
Ưu điểm:
- Độ chính xác cao: Với sai số thấp (thường dưới 1 %), SR1L005A00 rất đáng tin cậy trong các ứng dụng cần đo áp suất âm cố định, như hút chân không hoặc giám sát máy hút bụi.
- Đơn giản, dễ lắp đặt: Vì dải đo đã được cố định (-1/0 bar) hay ( -1/3 bar ), bạn không cần cấu hình phức tạp – chỉ cần cắm vào hệ thống là chạy.
- Độ bền tốt: Vỏ thép không gỉ và thiết kế chắc chắn giúp nó chịu được môi trường khắc nghiệt như ẩm ướt hay bụi bẩn.
Nhược điểm:
- Thiếu linh hoạt: Dải đo cố định (-1/0 bar) khiến nó không phù hợp nếu bạn cần đo áp suất âm độ phân giải cao & chính xác cao.
- Không có hiển thị: Bạn phải dựa vào bộ điều khiển bên ngoài để xem kết quả, không tiện nếu muốn kiểm tra nhanh tại chỗ.
- Chức năng hạn chế: Không có ngõ ra relay hay tùy chỉnh, bạn cần có bộ điều khiển áp suất để làm việc này.
Ứng dụng lý tưởng:
- Hệ thống chân không đơn giản (không yêu cầu chính xác cao).
- Các ứng dụng không cần thay đổi dải đo hay hiển thị trực tiếp.
Cảm biến áp suất chân không tùy chỉnh FKP với màn hình hiển thị LCD
Đặc điểm chính: FKP (cũng của Georgin) là dòng cảm biến áp suất âm có thể tùy chỉnh, thường đi kèm màn hình hiển thị. Người dùng có thể điều chỉnh dải đo (ví dụ: từ -1/0 bar đến các mức khác như -0.8/0 bar) tùy theo nhu cầu, với tín hiệu đầu ra analog 4-20mA – HART.
Nói thêm đây là dòng cảm biến áp suất chân không chính xác cao của Georgin với sái số 0,1% trên toàn dãy đo.
Cách hoạt động:
- FKP dùng công nghệ tương tự SR1L005A00, nhưng tích hợp mạch điện tử thông minh cho phép người dùng thay đổi thông số qua nút bấm hoặc phần mềm.
- Màn hình hiển thị áp suất thực tế ngay tại chỗ, giúp kỹ thuật viên dễ dàng theo dõi mà không cần thiết bị phụ trợ.
Ưu điểm:
- Độ chính xác cao: Với sai số thấp 0,1% trên toàn dãy đo, so với SR1L005A00 <1%. Cảm biến rất đáng tin cậy trong các ứng dụng cần đo áp suất âm chính xác cao có thể tùy biến được dãy đo áp suất.
- Đơn giản, dễ lắp đặt: Dãy đo áp suất vừa âm – vừa dương. Có thể vừa đo được áp suất âm vừa có thể điều chỉnh đo được áp suất Dương. Tùy theo từng hệ thống cụ thể.
- Hiển thị LCD: với 5 chữ số có thể tùy biến đơn vị đo áp suất ngay trên cảm biến.
- Tín hiệu ngõ ra 4-20mA HART. Có thể dễ dàng cài đặt thông qua Handheld HART.
- Độ bền tốt: Vỏ nhôm nguyên khối đúc và thiết kế thân toàn inox đặc chắc chắn giúp nó chịu được môi trường khắc nghiệt như ẩm ướt hay bụi bẩn. Chống va đập, chống rung cực tốt.
- Sau nhiều năm sử dụng cảm biến sẽ bị sai lệch, khi đó chỉ cần cài đặt lại cảm biến áp suất FKP sẽ hoạt động lại bình thường.
Nhược điểm:
- Kích thước to, khó lắp đặt trong các vị trí nhỏ hẹp.
- Giá cao hơn loại cảm biến áp suất âm SR1L005A00 rất nhiều lần.
Ứng dụng:
- Hệ thống cần chính xác cao
- Cảm biến có hiển thị để kiểm tra áp suất và tín hiệu ngõ ra khi cần
- Khu vực cần cảm biến bền lâu, cảm biến có thể hoạt động 5-10 năm mới cần thay mới.
Cảm biến áp suất âm đa năng: DST 400 (Relay + hiển thị + 4-20mA)
Đặc điểm chính:
DST 400 là dòng cảm biến áp suất âm tiên tiến, kết hợp ba tính năng: hiển thị, ngõ ra relay (đóng/mở tiếp điểm) và tín hiệu 4-20mA. Nó có thể đo áp suất âm (thường từ -1/0 bar hoặc tùy chỉnh), phù hợp với các hệ thống phức tạp.
Cách hoạt động:
- Cảm biến đo áp suất âm và hiển thị trên màn hình. Đồng thời, tín hiệu 4-20mA truyền dữ liệu.
- Ngõ ra relay cho phép cài đặt ngưỡng cảnh báo (ví dụ: áp suất vượt -0.5 bar thì bật đèn/còi).
Ưu điểm:
- Đa chức năng: Vừa đo, vừa hiển thị, vừa cảnh báo – bạn không cần thêm thiết bị phụ trợ để giám sát và điều khiển.
- Tự động hóa tốt: Ngõ ra relay giúp kích hoạt thiết bị khác (như quạt hút) khi áp suất âm không đạt yêu cầu, rất hữu ích trong hệ thống tự động.
- Độ tin cậy cao: Tín hiệu 4-20mA kết hợp hiển thị và relay đảm bảo kiểm soát toàn diện.
- Cài đặt bằng App My Pixsys đơn giản tiện lợi
Nhược điểm:
- Giá thành cao: Sự đa năng đi kèm chi phí lớn, không phù hợp nếu bạn chỉ cần đo cơ bản.
- Phức tạp trong cài đặt: Cần cấu hình cả relay và dải đo, đòi hỏi thời gian và kỹ năng.
- Hiển thị LED: hiển thị LED tiêu chuẩn, không được độ phân giải cao như LCD của FKP.
Ứng dụng lý tưởng:
- Hệ thống giám sát áp suất nước: vừa kích ngưng bơm khi vượt áp suất, vừa truyền tín hiệu 4-20mA / 0-10V về PLC
- Các ứng dụng bơm hút chân không cần đóng ngắt hệ thống tự động.
| Tiêu chí | SR1L005A00 | FKP hiển thị LCD | DST 400 hiển thị LED |
| Dải đo | Cố định -1…0 bar | -1…0 bar -1…+1 bar, tùy chỉnh | -1…0 bar, tùy chỉnh |
| Sai số | <1% | 0,1% FS | 0,2% |
| Hiển thị | không | LCD 5 digital | Có – LED |
| Ngõ ra | 4-20mA | 4-20mA HART | Relay + 4-20mA/0-10V |
| Lắp đặt | Đơn giản | Đơn giản | Đơn giản |
| Chi phí | Thấp | Rất cao | Trung bình |
| Ứng dụng | Đơn giản | Linh hoạt | Đo và điều khiển |
| Độ bền | 1-3 năm | 5-10 năm | 1-3 năm |
| Tùy chỉnh độ lệch | Không | Có | Không |
Chọn loại nào cho bạn?
- Nếu bạn cần giải pháp đơn giản, chi phí thấp: SR1L005A00 là lựa chọn hoàn hảo cho các hệ thống cố định, không đòi hỏi hiển thị hay điều khiển phức tạp.
- Nếu bạn muốn linh hoạt và giám sát tại chỗ chính xác cao – độ bền cao: FKP với màn hình hiển thị sẽ đáp ứng tốt nhu cầu thay đổi dải đo mà vẫn dễ theo dõi.
- Nếu bạn cần tự động hóa toàn diện: DST 400 với relay, hiển thị và 4-20mA là “vua” trong các ứng dụng phức tạp, dù phải đầu tư nhiều hơn.
Cảm biến áp suất âm không chỉ khác nhau về tính năng mà còn phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của hệ thống bạn đang vận hành. SR1L005A00 mạnh về độ bền và đơn giản, FKP nổi bật với tính linh hoạt, còn DST 400 là sự kết hợp cả hai.
Hãy cân nhắc ứng dụng, ngân sách và mức độ phức tạp bạn sẵn sàng xử lý để chọn đúng loại cảm biến. Bạn đã từng dùng loại nào trong số này chưa? Nếu cần thêm thông tin, mình sẵn sàng hỗ trợ!
Kỹ Sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hòa
Mobi: 0937.27.5566
BÀI VIẾT LIÊN QUAN