Cảm biến áp suất là một thiết bị được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp sản xuất, vận hành máy móc đến hệ thống kiểm soát môi trường. Trong bài viết này, bạn hãy cùng A.I Tech tìm hiểu chi tiết về cảm biến áp suất, về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, cũng như phân loại để hiểu rõ hơn về thiết bị này nhé!
Cảm biến đo áp suất là gì?
Cảm biến áp suất hay Pressure sensor, còn được biết đến với tên gọi khác là cảm biến áp lực. Đây là một thiết bị cơ điện tử được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Thiết bị này được thiết kế đặc biệt để đo và kiểm soát giá trị áp suất trong các hệ thống, thiết và các chất khác nhau như chất lỏng, khí nén, hơi nước,… sau đó chuyển đổi thành thành tín hiệu điện. Cảm biến áp suất cho phép người vận hành và hệ thống tự động theo dõi liên tục các thay đổi áp suất, từ đó kịp thời điều chỉnh hoặc can thiệp khi cần thiết.
Với khả năng tích hợp với các hệ thống điều khiển và giám sát tự động như SCADA cũng giúp cảm biến áp suất trở thành một phần không thể thiếu trong xu hướng công nghiệp 4.0 và trong các giải pháp chuyển đổi số (IoT).
>> Xem thêm: Cảm biến là gì? Phân loại, ứng dụng và các loại sensor trong công nghiệp
Cấu tạo cảm biến áp suất
Hiện nay có nhiều loại cảm biến áp suất khác đã được nghiên cứu và phát triển, nhưng nhìn chung cấu tạo chính sẽ vẫn bao gồm 2 phần là phần là bộ phận cảm biến và bộ phận xử lý.
- Bộ phận cảm biến: Có chức năng nhận tín hiệu áp suất và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Thành phần chính của bộ phận này là màng cảm biến, thường được làm từ vật liệu mỏng, nhạy với áp suất như kim loại, silicon hoặc gốm Khi áp suất tác động lên màng, nó sẽ bị biến dạng, thay đổi điện trở, điện dung tạo thành tín hiệu điện.
- Bộ phận xử lý: Có chức năng xử lý tín hiệu điện từ phần cảm biến và chuyển đổi thành tín hiệu dạng analog hoặc digital, phù hợp với các hệ thống đo lường và điều khiển khác nhau. Bộ phận này thường có các thành phần như bộ khuếch đại, bộ lọc, bộ chuyển đổi tín hiệu, bộ vi xử lý.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo áp suất
Tùy vào cấu tạo của mỗi loại cảm biến áp suất và nguyên lý hoạt động sẽ có một số khác biệt. Tuy vậy nguyên lý hoạt động chung vẫn theo 3 bước chính:
- Khi áp suất tác dụng lên bộ phận cảm biến (thường là màng đàn hồi, ống Bourdon, hoặc vật liệu áp điện), nó sẽ gây ra sự biến dạng cơ học hoặc thay đổi tính chất vật lý của bộ phận này.
- Sự biến dạng hoặc thay đổi tính chất vật lý này được ghi nhận bởi các bộ phận cảm biến điện và chuyển đổi thành tín hiệu điện có thể đo lường được.
- Tín hiệu điện được khuếch đại và xử lý bởi mạch điện tử bên trong cảm biến. Sau đó, tín hiệu được hiển thị dưới dạng giá trị áp suất trên màn hình hiển thị hoặc truyền đến bộ điều khiển để thực hiện các thao tác điều khiển tự động.
Phân loại cảm biến áp suất
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng, cảm biến áp suất được phân loại thành nhiều loại dựa trên các tiêu chí khác nhau như: loại áp suất đo được, phạm vi áp suất và nguyên lý hoạt động. Dưới đây là 3 loại cảm biến đo áp suất phổ biến nhất:
Cảm biến áp suất tuyệt đối
Cảm biến áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure Sensor) được thiết kế để đo áp suất so với áp suất chân không hoàn toàn, tức là áp suất không có bất kỳ không khí hay chất khí nào. Điều này có nghĩa là cảm biến áp suất tuyệt đối luôn đo áp suất với một điểm tham chiếu cố định là chân không. Loại cảm biến này thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như trong các hệ thống đo lường khoa học, các thiết bị hàng không vũ trụ và các hệ thống chân không.
Cảm biến áp suất tương đối
Cảm biến áp suất tương đối (Relative Pressure Sensor), còn được gọi là cảm biến gauge, đo áp suất so với áp suất khí quyển xung quanh. Loại cảm biến này rất phổ biến và thường được sử dụng trong các ứng dụng hàng ngày như đo áp suất lốp xe, hệ thống cấp nước và các ứng dụng công nghiệp khác. Điểm đặc biệt của cảm biến áp suất tương đối là nó có thể bù trừ sự thay đổi áp suất khí quyển, giúp cung cấp kết quả đo lường chính xác trong môi trường nhiều thay đổi.
Cảm biến áp suất chênh áp
Cảm biến áp suất chênh áp (Differential Pressure Sensor) đo sự chênh lệch giữa hai điểm áp suất. Loại cảm biến này thường được sử dụng để đo lường sự khác biệt áp suất giữa hai môi trường hoặc giữa hai điểm trong cùng một hệ thống. Ứng dụng của cảm biến áp suất chênh áp rất đa dạng, bao gồm kiểm soát quá trình trong công nghiệp hóa chất, theo dõi hệ thống thông gió và điều hòa không khí (HVAC), và đo lưu lượng chất lỏng hoặc khí trong các đường ống.
Một số ứng dụng của cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống, g giúp giám sát và kiểm soát các quá trình liên quan đến áp suất một cách chính xác. Dưới đây là một số ứng dụng chính của loại cảm biến này:
- Trong ngành công nghiệp sản xuất: Chúng được sử dụng để đo áp suất trong các bình chứa, đường ống, và thiết bị công nghiệp. Điều này giúp đảm bảo an toàn, tối ưu hóa hiệu suất và duy trì chất lượng sản phẩm. Ngoài ra cảm biến đo áp suất được sử dụng trong các quy trình chế biến thực phẩm như thanh trùng, lên men, và đóng gói sản phẩm.
- Trong ngành công nghiệp ô tô: Loại cảm biến này được sử dụng để giám sát áp suất lốp, áp suất dầu động cơ, và áp suất trong hệ thống phanh. Điều này giúp tăng cường an toàn, cải thiện hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận quan trọng trong xe.
- Trong công nghiệp dầu khí: Cảm biến áp suất đóng vai trò quan trọng trong việc khoan dầu và khai thác khí đốt. Chúng giúp đo áp suất trong các giếng khoan, đường ống dẫn dầu và khí, cũng như trong các thiết bị xử lý.
- Trong ngành hàng không: Cảm biến áp suất là thiết bị không thể thiếu trong máy bay và tàu vũ trụ. Chúng đo áp suất khí quyển để xác định độ cao, kiểm soát áp suất trong cabin, và giám sát các hệ thống thủy lực và nhiên liệu.
- Trong lĩnh vực y tế: Chúng được sử dụng trong máy đo huyết áp điện tử, máy thở, và các thiết bị theo dõi bệnh nhân. Trong phẫu thuật, cảm biến áp suất giúp bác sĩ theo dõi áp lực nội sọ hoặc áp lực trong các khoang cơ thể khác.
Như vậy ta có thể thấy được với đa ứng dụng như trên, cảm biến áp lực, áp suất đã ngày càng được ứng dụng rộng rãi, mở ra một bước phát triển mới cho nhiều ngành công nghiệp và cả các công ty.
Lời kết
Cảm biến áp suất là một công nghệ đột phá mang đến vô số lợi ích cho các doanh nghiệp trong mọi lĩnh vực. Việc ứng dụng cảm biến này vào quy trình sản xuất và vận hành giúp nâng cao hiệu quả, tiết kiệm chi phí, và đảm bảo an toàn cho hoạt động kinh doanh. Tuy nhiên, để khai thác tối đa tiềm năng của cảm biến đo áp suất, doanh nghiệp cần có một giải pháp chuyển đổi số toàn diện và hiệu quả.
A.I Tech tự hào cung cấp các giải pháp chuyển đổi số (IoT) được thiết kế riêng cho từng doanh nghiệp, giúp tối ưu hóa việc sử dụng cảm biến áp suất và mang lại lợi ích tối đa cho khách hàng. Hãy liên hệ với A.I Tech qua số HOTLINE 0949491355 ngay hôm nay để được tư vấn miễn phí về các giải pháp chuyển đổi số (IoT). A.I Tech cam kết giúp doanh nghiệp của bạn nâng cao hiệu quả hoạt động, tiết kiệm chi phí, và gia tăng lợi nhuận.
