KHẢO SÁT BIÊN ĐỘ ÁP SUẤT
2.3. Giải pháp số khảo sát biểu đồ áp suất ổ thủy động
2.3.3. Module đo và lấy áp suất
Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện. Dưới tác dụng của áp suất trong ổ thủy động lên cảm biến, tín hiệu áp suất được chuyển thành tín hiệu điện và truyền vào máy tính.
Dựa vào đặc điểm của các biến áp suất có thể chia làm hai loại:
- Đầu đo cơ học: Đồng hồ đo áp suất - Thiết bị đầu đo số
a) Đầu đo cơ học - Khái niệm:
Đây là một dụng cụ cơ học được thiết kế để đo áp suất (đồng hồ đo áp suất).
Đồng hồ đo có cấu tạo thân đồng hồ là vỏ ngoài của đồng hồ áp suất thường được làm từ những vật liệu như thép đồng, vỏ thép mạ crom, vật liệu inox 304, vật liệu inox 316. Mặt đồng hồ áp suất được sản xuất từ các chất liệu chủ yếu là thủy tinh cường lực, hoặc nhựa. Mặt hiển thị là mặt hiển thị các thông số kỹ thuật của đồng hồ. Ống chứa áp suất để cho chất cần đo đi vào, vật liệu làm ống chứa thường làm giống vật liệu chân đồng hồ. Kim đo được gắn với động cơ bên trong, để chỉ thông tin, số liệu đo được để người dùng có thể xác định được. Bộ chuyển động để đo đạc thông tin và đưa số liệu cho kim đo hoạt động. Chân đồng hồ được thiết kế theo kiểu lắp bằng ren, hoặc có thể lắp trực tiếp vào các đường ống hoặc gián tiếp qua xypong.
Hình 2.15: Cấu tạo đầu đo cơ - Nguyên lý hoạt động:
57 Khi có chất đi vào trong ống chứa áp suất thì chất này sẽ sinh ra lực tác động lên thành của ống, làm cho lớp màng của ống chứa co dãn tác động tới các bánh răng truyền động và làm cho kim đồng hồ di chuyển trên thang dải đo. Từ đó ta sẽ đọc được áp suất cần đo. Nếu áp suất của chất đó không đủ để làm cho ống chứa tác động làm giãn nở lớp màng thì kim đồng hồ chỉ về vạch số 0 do lò xo đàn hồi.
+ Đánh giá:
Trước đây đa phần các máy đo áp suất thủy động trước đây thường dùng các đồng hồ đo áp suất cơ học, tuy nhiên, các giá trị áp suất đo được và vùng phân bố áp suất thường không chính xác do có độ trễ. Khi đo bằng đồng hồ phải đọc bằng mắt và nhập dữ liệu bằng tay nhiều khi số liệu không thật chính xác dẫn đến độ chính xác thấp.
b) Đầu đo số - Khái niệm:
Quá trình thu thập, xử lí tín hiệu của các hệ thống đo lường, điều khiển được kết nối và xử lý bằng máy tính.
Để lựa chọn được cảm biến sử dụng đầu đo số phù hợp cần phải lựa chọn dựa trên các tiêu chí như:
- Mục đích của việc sử dụng cảm biến áp suất - Thông số kỹ thuật chi tiết của cảm biến cần dùng
- Tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp suất (thông thường là 4-20mA) - Khả năng chống nước
- Sai số cho phép của cảm biến áp suất cần đo - Thời gian đáp ứng
- Chỉnh được thông số trên cảm biến hay không - Loại kết nối của cảm biến
Cảm biến sử dụng đầu đo số thường được sử dụng để đo áp suất là cảm biến áp suất WIKA-E10-4364844, đây là loại cảm biến đáp ứng được yêu cầu đo áp suất trên toàn bộ chu vi mặt cắt chính giữa ổ thuỷ động.
- Cấu tạo
Cảm biến áp suất WIKA-E10-4364844 sử dụng cho các ứng dụng trong công nghiệp từ đo áp suất bơm, đo áp suất khí nén, đo áp suất thuỷ lực, đóng tàu, điều khiển van tuyến tính. Được thiết kế theo tiêu chuẩn chung trong công nghiệp.
58 Vỏ bên ngoài được thiết kế chắc chắn giúp chống rung lắc và ít ảnh hưởng bởi những yếu tố bên ngoài như: nhiệt độ, điều kiện môi trường, độ rộng, sốc áp. Hiệu quả hoạt động cao nhờ vào vật liệu thân và màng cảm biến được làm bằng thép không gỉ. Vì vậy mà cảm biến không bị ăn mòn theo thời gian.
Cảm biến WIKA-E10-4364844 là bộ phận nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về khối xử lý.
Khối xử lý có chức năng nhận các tính hiệu từ khối cảm biến thực hiện các xử lý để chuyển đổi các tín hiệu đó sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn trong lĩnh vực đo áp suất.
Hình 2.16: Cảm biến áp suất WIKA-E10-4364844 - Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất cũng giống như các loại cảm biến khác là cần nguồn tác động lên cảm biến, cảm biến đưa giá trị về khối xử lý, xử lý tín hiệu rồi đưa tín hiệu ra.
- Đánh giá đầu đo số
Cảm biến áp suất WIKA-E10-4364844 với sai số 0,25% cùng với thang đo khá rộng từ min 0,05 - max 1000 bar. Tín hiệu ngõ ra của cảm biến áp suất là tín hiệu tiêu chuẩn 4-20mA, 0-10V, 0-5V. Tín hiệu ra của mạch này được gửi về vi xử lý trung tâm qua giao thức truyền thông I2C. Tốc độ đo lường nhanh với độ chính xác cao, hạn chế được các ảnh hưởng của môi trường. Thiết bị đo số thiết kế nhỏ gọn kết hợp với công nghệ có khả năng bù sai số tính toán trong chương trình
59 điều khiển, do đó cung cấp kết quả đo chính xác, hệ thống hoạt động ổn định và cho kết quả rất đáng tin cậy.
Dựa vào kết quả đánh giá của hai loại cảm biến áp suất ở trên, tác giả sử dụng cảm biến áp suất WIKA-E10-4364844 cho giải pháp đo và lấy tín hiệu áp suất ổ thuỷ động.
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cảm biến áp suất WIKA-E10-4364844
Đặc điểm/ tính năng Thông số
Khoảng đo áp suất 0-200 psi
Độ sai số +/-0,25% BFSL
Tín hiệu điện áp ngõ ra 0-5V, 0-10V Tín hiệu dòng điện ngõ ra 4-20mA
Kết nối điện theo chuẩn DIN 17531-803 A & C, M12x1, cáp Kết nối cơ khí 1/4 NPT, 1/2 NPT
Hình 2.17: Sơ đồ kết cảm biến áp suất