3.3.1Cơ sở lý thuyết
Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng có liên quan đến áp suất.
Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất cũng gần giống như các loại cảm biến khác là cần nguồn tác động (nguồn áp suất, nguồn nhiệt,… nguồn cần đo của cảm biến loại đó) tác động lên cảm biến, cảm biến đưa giá trị về vi xử lý, vi xử lý tín hiệu rồi đưa tín hiệu ra. Sơ đồ khối cảm biến áp suất Sơ đồ khối cảm biến áp suất Áp suất: ngồn áp suất cần kiểm tra có thể là áp suất khí, hơi, chất lỏng …
Cấu tạo của cám biến áp suất thường gồm 2 phần chính:
• Cảm biến: là bộ phận nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về khối xử lý. Tùy thuộc vào loại cảm biến mà nó chuyển từ tín hiệu cơ của áp suất sang dạng tín hiệu điện trở, điện dung, điện cảm, dòng điện … về khối xử lý.
• Khối xử lý: có chức năng nhận các tính hiệu từ khối cảm biến thực hiện các xửlý để chuyển đổi các tín hiệu đó sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn trong lĩnh vực đo áp suất như tín hiệu ngõ ra điện áp 4 ~ 20 mA( tín hiệu thường được sử dụng nhất) , 0 ~ 5 VDC, 0 ~ 10 VDC, 1 ~ 5 VDC.
Tùy vào từng loại cảm biến là cách thức hoạt động cũng khác nhau, có loại hoạt động dựa trên sự biến dạng vật liệu để làm sựthay đổi điện trở, loại thì thay đổi điện dung, loại thì sử dụng vật liệu áp điện, trong đó dạng áp điện trở và kiểu điện dung là được sử dụng nhiều nhất.
Các loại cảm biến áp suất thông dụng:
• Cảm biến áp suất dạng áp điện trở:
o Cấu tạo: gồm 1 lớp màn rất nhạy với áp suất, được cấy trên các phần tửáp điện trở.
o Nguyên tắc hoạt động: Khi có tác động của lực áp suất lên màn, màn sẽ bị biến dạng, các áp điện trởcũng sẽ thay đổi tùy theo sự biến cong
24 của màng tụ. Cụ thể giá trị các áp điện trở song song với cạnh màng giảm thì giá trị các áp điện trở vuông góc với cạnh màng tăng và ngược lại khi đó sẽ tạo điện áp ngõ ra khác 0.
• Cảm biến áp suất kiểu tụ:
o Nguyên tắc hoạt động: cảm biến hoạt động dựa vào giá trị của điện dung để xác định áp suất. Điện dung của tụ được thay đổi bằng cách thay đổi khoảng cách của cực tụ.
Ứng dụng chủ yếu của cảm biến áp suất là để đo áp suất trong hệ thống lò hơi, các máy nên khí, trạm bơm, hệ thống điều áp, giám sát áp suất trong các ben thủy lực cũng như các hệ thống khác.