Cảm biến áp suất là gì ? hay cách thức hoạt động của cảm biến áp suất hoặc nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất là những cây hỏi chúng tôi nhận được của các bạn mới ra trường hoặc các anh em không phải là dân kỹ thuật chuyên ngành đo lường .

cảm biến áp suất là gì

Cảm biến áp suất trong thực tế

Cảm biến áp suất là gì ?

Trả lời luôn :

Cảm biến áp suất là thiết bị dùng để đo áp suất đưa tín hiệu về các bộ hiển thị hay bộ điều khiển như PLC để biết được giá trị áp suất đo được là bao nhiêu . Tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp suất là tín hiệu Analog với các loại tín hiệu : 0-5V , 0-10V, 2-10V, 0,5-4.5V , 4-20mA , 0-20mA  … Trước kia chúng ta thường dùng tín hiệu ngõ ra 0-10V do các mạch điều khiển dạng vi xử lý hoặc có main board từ Nhật chỉ nhận 0-10V . Ngày nay theo xu hướng chung của thế giới tất cả các cảm biến áp suất đang chuẩn hoá dùng tín hiệu 4-20mA .

Mọi người có thể đọc tìm hiểu thêm tại sao dùng tín hiệu 4-20mA

Cảm biến áp suất dùng để làm gì ?

1.Cảm biến áp suất dùng để đo áp suất

Đo áp suất được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng liên quan tới áp suất khi chúng ta cần hiển thị giá trị áp suất tại một vị trí cần hiển thị.

Cảm biến áp suất sẽ đo giá trị áp suất trong đường ống hoặc tank chứa truyền tín hiệu analog về màn hình hiển thị thông qua dây tín hiệu.

2.Cảm biến áp suất dùng để cảnh báo hoặc ngắt bơm

Một trong những ứng dụng được quan trọng trong việc dùng cảm biến áp suất chính là bảo vệ động cơ khi quá áp hoặc cảnh báo áp suất vượt ngưỡng.

Tín hiệu của cảm biến áp suất được truyền về bộ điều khiển hoặc PLC. Chúng ta chỉ cần cài đặt giá trị áp suất quá áp trên bộ điều khiển.

Vd : cảm biến áp suất đo áp suất 0-10bar . Ngưỡng áp suất cần cảnh báo 8 bar , việc cần làm là chọn một cảm biến áp suất 0-10 bar và bộ điều khiển áp suất.

Cài đặt giá trị max 8 bar cảnh báo bằng còi , đèn hoặc ngắt bơm.

3.Cảm biến áp suất điều khiển biến tần

Ứng dụng sử dụng cảm biến áp suất đưa vào biến tần để điều khiển bơm được sử dụng thay thế cho việc điều chỉnh tốc độ bơm bằng tay trước đây.

Chúng ta đã biết rằng biến tần có 02 chế độ làm việc : làm việc bằng tay và làm việc tự động.

Chế độ chạy bằng tay tức là sử dụng biến trở để điều chỉnh tốc độ của Motor thông qua biến tần. Muốn điều chỉnh motor chạy nhanh hay chậm chỉ việc xoay biến trở từ min tới max.

cảm biến áp suất nước điều khiển biến tần
Biến tần được điều khiển bởi cảm biến áp suất để điều áp

Tại chế độ tự động khi sử dụng cảm biến áp suất. Tín hiệu từ cảm biến sẽ được đưa trực tiếp vào biến tần. Biến tần sẽ điều khiển Motor thông qua giá trị đo được của cảm biến áp suất để điều tốc cho motor.

Khi sử dụng cảm biến áp suất cho biến tần tự động điều khiển giúp chúng ta điều áp chính xác mà không cần can thiệp vào quá trình điều khiển.

4.Điều khiển áp suất bằng van điều khiển

Van điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển áp suất một cách chính xác bằng cách tăng hoặc giảm lưu lượng qua van. Việc tăng giảm lưu lượng qua van tương ứng với việc tăng hoặc giảm áp suất.

Cách sử dụng cảm biến áp suất ?

Cảm biến áp suất nước được dùng để đo áp suất nước trực tiếp từ các trạm bơm hay cảm biến áp suất thuỷ lực dùng để đo áp suất thuỷ lực của các cẩu trục hoặc cảm biến áp suất khí nén dùng để đo áp lực của máy nén khí .

Đó là các ứng dụng chúng ta thường thấy của cảm biến áp suất . Ngoài ra cảm biến áp suất còn được dùng để đo mức nước trong tank chứa nước …

Cách hiển thị giá trị áp suất

cách sử dụng cảm biến áp suất
Đồng hồ hiển thị áp suất giúp chúng ta đọc được giá trị áp suất từ cảm biến

Để hiển thị được giá trị áp suất chúng ta cần có các vật tư như sau :

  • Cảm biến áp suất
  • Bộ hiển thị áp suất hoặc bộ điều khiển / PLC …
  • Dây tín hiệu kết nối
cảm biến áp suất điều khiển biến tần
Cảm biến áp suất đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển lưu lượng gió

Để quạt hút hoặc quạt thổi đạt được lưu lượng gió theo mong muốn thì cảm biến áp suất phải đo được áp suất thật chính xác. Motor của quạt sẽ được điều khiển bởi biến tần để tiết kiệm điện năng. Lúc này, cảm biến áp suất điều khiển biến tần bằng tín hiệu 4-20mA.

Biến tần truyền tín hiệu 0-50/60Hz xuống điều khiển motor quạt. Giá trị 0Hz tương ứng với 4mA ( tức 0% hay Motor dừng hẳn ), tại 25Hz ( max 50 Hz ) sẽ tương ứng với 12mA của cảm biến áp suất. Tín hiệu của cảm biến áp suất điều khiển biến tần 4-20mA tương ứng 0-50Hz hay ngược lại 4-20mA tương ứng với 50-0Hz là tuỳ vào đây là quạt hút hay quạt thổi.

Hướng dẩn kết nối cảm biến áp suất với màn hình hiển thị

Trường hợp 1 : bộ hiển thị nhận được tín hiệu 4-20mA mà không cần cung cấp nguồn 24Vdc cho cảm biến

bộ hiển thị áp suất S311A
Tín hiệu 4-20mA của cảm biến áp suất được hiển thị trên S311A

Bộ hiển thị S311A có thể nhận trực tiếp tín hiệu 4-20mA loại 2 dây mà không cần cấp nguồn ngoài 24Vdc bởi bản thân bộ S311A có thể tự phát nguồn như một bộ nguồn thực thụ mà cảm biến áp suất có thể nhận dc.

Tuy nhiên, phần lớn các hãng sản xuất bộ hiện thị áp suất như Omron , Autonics … lại không thể tự nhận trực tiếp tín hiệu 4-20mA dạng 2 dây ( passive ) mà phải là tín hiệu 4-20mA ( active ) .

Trường hợp 2 : bộ hiển thị không thể nhận trực tiếp tín hiệu 4-20mA trực tiếp mà phải dùng thêm bộ nguồn 24Vdc

hiển thị giá trị áp suất qua nguồn 24Vdc
Tín hiệu 4-20mA của cảm biến áp suất được truyền về bộ hiển thị qua bộ nguồn 24Vdc

Khi kết nối tín hiệu cảm biến áp suất 2 dây với bộ hiển thị áp suất mà không hiển thị giá trị áp suất dù đã cài đặt chính xác theo hướng dẩn của nhà sản xuất.

Khi đó , hãy nghĩ ngay tới việc bộ hiển thị áp suất này không có khả năng đọc trực tiếp giá trị 4-20mA dạng 2 dây ( passive ) từ cảm biến áp suất. Cách

Truyền tín hiệu áp suất về hai nơi khác nhau

[ Trường hợp ] : đo áp suất chính xác cao truyền tín hiệu về hiển thị tại phòng điều khiển & truyền thêm một tín hiệu tới hệ thống PLC .

Chúng ta phải cần : hai cảm biến áp suất chính xác cao đặt tại cùng một vị trí. Điều này thật là vô lý khi cần đo tại một điểm áp suất mà cần phải có hai cảm biến áp suất.

[ Giải pháp ] : Với bộ chia tín hiệu Z170REG-1 chúng ta có thể chia hai tín hiệu 4-20mA về độc lập nhau đưa về PLC và đưa về màn hình hiển thị để giám sát tại chổ. Giá thành của bộ chia tín hiệu 4-20mA Z170REG-1 thì lại rất thấp so với việc mua một con cảm biến áp suất chính xác cao có thể lên tới hơn 1000 Euro.

đưa tín hiệu áp suất về hai nơi độc lập
Để đưa tín hiệu 4-20mA về hai nơi khác nhau chỉ cần dùng một bộ chia tín hiệu 4-20mA Z170REG-1

Thật đơn giản với chỉ có một bộ chia tín hiệu lắp tại tủ điều khiển chúng ta có thể vừa hiển thị giá trị áp suất vừa điều khiển chính xác áp suất theo yêu cầu.

Những lưu ý khi sử dụng cảm biến áp suất 

Sử dụng cảm biến áp suất mà không biết những thông số của cảm biến áp suất sẽ dẩn đến giảm độ bền cũng như hư hỏng sau một thời gian ngắn sử dụng. Chúng ta nên biết các yếu tố ảnh hưởng tới tuổi thọ của cảm biến áp suất.

1.Quá áp của cảm biến áp suất

Bất kỳ một cảm biến áp suất nào cũng có giới hạn chịu quá áp. Thông thường khả năng quá áp là gấp 2 lần thang đo của cảm biến áp suất.

bảng tra quá áp cảm biến áp suất
Thông số quá áp của cảm biến áp suất SR1 – Georgin / Pháp

Chúng ta chú ý tới 2 thông số : Pressure và Max Pressure

  • Pressure : chính là thang đo của cảm biến áp suất . VD : 0-10 bar
  • Max pressure : đây chính là khả năng chịu quá áp của cảm biến áp suất . Tại 0-10bar thì khả năng chịu quá áp chính là 20 bar

Như vậy với áp suất 190 bar thì khả năng quá áp của cảm biến áp suất SR1 của Georgin chịu được 200% tương đương gấp 2 lần so với thang đo của cảm biến áp suất.

Chúng ta lưu ý rằng áp suất chịu được tối đa là không cố định cho từng thang đo hoặc từng hãng sản xuất. Tại thang đo 0-1 bar thì áp suất chịu quá áp là 5 bar tức gấp 5 lần so với dải đo áp suất. Tuy nhiên, tại thang đo áp suất 0-600 bar thì khả năng chịu quá áp chỉ 800 bar tương đương với 200 bar quá áp.

2.Sai số của cảm biến áp suất

sai số cảm biến áp suất
Sai số và tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp suất FKP được ghi rõ trong tài liệu

Các cảm biến loại thường sẽ có sai số <1% hoặc 0.5% tuy nhiên đối với các cảm biến áp suất có độ chính xác cao thì sai số sẽ là 0.125% hoặc 0.1% như cảm biến áp suất FKP.

Sai số ảnh hưởng rất lớn đến tín hiệu đưa về của cảm biến áp suất. Ví dụ : cảm biến áp suất 0-10barsai số 1% thì tại 10bar giá trị sai số là 100mbar ~0.1 bar

Sử dụng cảm biến áp suất nước để điều khiển bơm là một trong các ứng dụng được dùng phổ biến nhất do đơn giản , luôn giữ được áp suất theo yêu cầu .

3.Môi trường sử dụng cảm biến áp suất

Điều quan trọng nhất của việc chọn cảm biến áp suất chính là sử dụng đúng môi trường sử dụng của cảm biến áp suất. Bởi một số loại cảm biến áp suất chỉ sử dụng được trong môi trường đo áp suất không khí mà không thể sử dụng trong môi trường nước hoặc các môi trường khác.

Các môi trường hoá chất có tính làm ăn mòn phải chọn loại cảm biến áp suất phù hợp. Vật liệu màng cảm biến với tiêu chuẩn Inox 316L vẫn bị ăn mòn bởi các hoá chất như acid ( axit ) hoặc môi trường nước thải.

Cần tư vấn về cảm biến áp suất và các vấn đề liên quan cam bien ap suat hãy liên hệ trực tiếp với tôi để được tư vấn. Chúng tôi mong rằng sẽ giúp cho mọi người chọn đúng loại cảm biến áp suất cần dùng.

Tham khảo thêm  : ứng dụng cảm biến áp suất 4-20mA

Chúc mọi người thành công !

Chịu trách nhiệm nội dung .

Kỹ Sư Cơ Điện Tử – Nguyễn Minh Hòa