Áp suất là một đại lượng vật lí, được kí hiệu là P. Áp suất được định nghĩa là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể. Trong hệ SI (hệ đo lường quốc tế), đơn vị của áp suất bằng Newton trên mét vuông (Nm2) hoặc Pascal (Pa) Thường áp suất được đo với tỉ lệ bắt đầu bằng 1000Pa.
Cảm biến Ứng dụng Cảm biến áp suất Châu Thạnh Phát Tạ Công Thành Nguyễn Chí Thức Lê Ngọc Lĩnh ÁP SUẤT • • Áp suất đại lượng vật lí, kí hiệu P Áp suất định nghĩa lực đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt vật thể • • Trong hệ SI (hệ đo lường quốc tế), đơn vị áp suất Newton mét vuông (N/m ) Pascal (Pa) Thường áp suất đo với tỉ lệ bắt đầu 1000Pa Sơ lược cảm biến áp suất • Cảm biến áp suất loại chuyển đổi tín hiệu (áp suất sang điện), thiết bị điện tử dùng để đo áp suất ngành nghề khác nhau, hay nhiều ứng dụng thực tế • Ta bắt gặp thiết bị đo áp suất đâu Từ nhà máy lọc dầu đến xe ủi đất, việc đo áp suất khí nén, lưu chất thủy lực, chất lỏng quy trình, nước vô số môi trường trung gian khác chuyện xảy hàng ngày đóng vai trò then chốt, với ngành công nghiệp • Các chất cần kiểm tra áp suất như: chất khí, chất lỏng Tiêu chí lựa chọn cảm biến áp suất • Các tiêu chí lựa chọn thiết bị đo áp suất bao gồm: - Vật liệu: dựa theo yêu cầu sử dụng mà lựa chọn - Cấu tạo bên - Vỏ bảo vệ: phải đảm bảo an toàn, nhỏ gọn - Đầu nối gá lắp: dạng ren ống từ 1/8 tới 1/2 inch theo chuẩn NPT - Truyền thông: hầu hết chuyển đổi tín hiệu phát tín hiệu tương tự 4-20 mA - Công nghệ cảm biến: dựa theo yêu cầu sử dụng Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất Cảm biến Áp suất Xử lí Áp suất: nguồn áp suất cần kiểm tra áp suất khí, chất lỏng… Ngõ Cảm biến: phận nhận tín hiệu từ áp suất truyền tín hiệu khối xử lý Tùy thuộc vào loại cảm biến mà chuyển từ tín hiệu áp suất sang dạng tín hiệu điện trở, điện dung, điện cảm, dòng điện Khối xử lý: có chức nhận tính hiệu từ khối cảm biến thực xử lý để chuyển đổi tín hiệu sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn Một số loại cảm biến áp suất: • • • • • Cảm biến áp suất kiểu áp điện trở (thường sử dụng) Cảm biến áp suất kiểu tụ Cảm biến áp suất kiểu dòng xoáy từ trở Cảm biến áp suất vật liệu biến dạng Cảm biến áp suất kiểu áp điện trở • Nguyên lý làm việc cảm biến loại dựa biến dạng cấu trúc màng (khi có áp suất tác động đến) chuyển thành tín hiệu điện nhờ cấy phần tử áp điện trở • Khi lớp màng bị biến dạng uốn cong, áp điện trở thay đổi giá trị Độ nhạy tầm đo cảm biến phụ thuộc nhiều vào màng kích thước, cấu trúc, vị trí áp điện trở màng • Màng sử dụng cảm biến màng nhạy với tác động áp suất Bốn điện trở đặt trung diểm cạnh màng, cặp điện trở song song với màng cặp điện trở vuông góc với màng (để màng bị biến đổi cặp điện trở có chiều biến dạng trái ngược nhau) Bốn điện trở ghép lại tạo thành cầu Wheatsone Sơ đồ cấu tạo cảm biến áp suất thường gặp • Cảm biến cấu tạo với housing bên thường làm thép không rỉ , bên quan trọng lớp màng (sensor) thay đổi có áp lực tác động vào, thay đổi màng vi mạch điện tử khuếch đại thành tín hiệu điện • Với sơ đồ tưởng tượng khí áp suất dương (+) đưa vào lớp màng căng lên từ trái sang phải, đưa vào áp suất âm (–) lớp màng căng lên từ phải sang trái Chính dịch chuyển đưa tín hiệu mạch xử lý đưa tín hiệu để biết áp suất đưa vào Cảm biến áp suất kiểu tụ • Loại có nguyên lý hoạt động đơn giản Dự vào giá trị điện dung để xác định áp suất Điện dung tụ thay đổi cách thay đổi khoảng cách cực tụ • Loại cảm biến với chịu điều kiện khắc nghiệt có độ tin cậy siêu cao Có thể dùng dây truyền công nghệ, làm tăng mức độ sẵn sàng dây truyền làm giảm thời gian bảo dưỡng Bản cực cố định Bản cực di chuyển P • Khi có áp suất tác động vào lớp màng làm lớp màng bị biến dạng đẩy cực lại gần với kéo cực xa làm giá trị tụ thay đổi, dựa vào thay đổi điện dung qua hệ thống xử lý người ta xác định áp suất cần đo