Cảm biến áp suất hoạt động như thế nào?

Cảm biến áp suất, đây là một loại thiết bị đo lường điện tử, được thiết kế để đo đạt và ghi lại các thay đổi về áp suất áp dụng trong môi trường khí hoặc chất lỏng.

Nguyên lý làm việc cơ bản của cảm biến áp suất dựa vào những sự thay đổi tỷ lệ trong áp suất áp dụng để gây ra phản ứng vật lý trong phần tử cảm biến của thiết bị.

Điều này thường kích hoạt việc tạo điện áp đầu ra và các giá trị kết quả sau đó có thể được điều chỉnh (điều chỉnh theo các yếu tố môi trường) và được truyền dưới dạng tín hiệu đầu ra tương tự hoặc kỹ thuật số. Các số đo được này thay đổi khi phát hiện thêm các thay đổi về áp suất, cho phép theo dõi liên tục giá trị áp suất áp dụng theo thời gian thực.

Có một số loại chính của các thiết bị đo lường áp suất được sử dụng:

Cảm biến áp suất tuyệt đối.
Cảm biến áp suất điện dung.
Cảm biến chênh lệch áp suất.
Cảm biến áp suất áp điện.
Cảm biến áp suất đo biến dạng.

Cảm biến áp suất MPXH6400AC6T1

Đầu dò, Máy phát và Cảm biến

Trước khi xem xét kỹ hơn các loại cảm biến áp suất hiện có, chúng ta nên xem xét qua các định nghĩa chính và sự khác biệt giữa cảm biến, bộ chuyển đổi và bộ truyền.

Bất kỳ thiết bị cảm biến áp suất nào cũng dựa vào sự thay đổi áp suất gây ra phản ứng vật lý trong phần tử cảm biến. Sự thay đổi này không thể được đưa trực tiếp qua một mạch kèm theo cho đến khi nó được định dạng thích hợp và điều chỉnh thành tín hiệu điện tử có thể sử dụng được.

Lý do chúng ta cần phân biệt giữa cảm biến áp suất, bộ chuyển đổi áp suất và bộ truyền áp suất là vì tất cả chúng đều kết hợp một phần tử cảm biến áp suất, nhưng mỗi phần tử chuyển đổi và điều chỉnh tín hiệu đầu ra từ phần tử đó theo những cách hơi khác nhau. Mặc dù vậy, việc sử dụng thông thường thuật ngữ cảm biến áp suất chung có thể đề cập đến bất kỳ loại nào trong số ba loại thiết bị này.

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất thực hiện hoạt động trên nguyên tắc phản ứng vật lý trong mô-đun cảm biến tạo ra điện áp đầu ra. Điều chỉnh tín hiệu khác chẳng hạn như hiệu chuẩn, khuếch đại và bù nhiệt độ,... phải được xử lý riêng trước khi các số đọc được coi là đáng tin cậy và ổn định.

Bộ chuyển đổi áp suất

Câu hỏi 'bộ chuyển đổi áp suất là gì?' thường xuất hiện sau bất kỳ lời giải thích nào về cảm biến áp suất, điều này có thể hiểu được. Giống như cảm biến áp suất, bộ chuyển đổi áp suất cũng tạo ra điện áp đầu ra do phản ứng vật lý trong phần tử cảm biến. Sự khác biệt chính là một số mức độ điều chỉnh tín hiệu cũng được xử lý bởi bộ chuyển đổi, cho phép chúng được truyền đi một khoảng cách xa hơn từ nguồn.

Bộ truyền áp suất

Bộ truyền áp suất hoạt động giống như một bộ chuyển đổi, ngoại trừ thay vì đọc điện áp, nó sẽ phát tín hiệu dòng điện qua tải có trở kháng thấp (thường ở trong phạm vi công nghiệp tiêu chuẩn 4-20mA).

Module cảm biến áp suất HX710B

Phân loại cảm biến áp suất

Các loại cảm biến áp suất khác nhau mà bạn có thể cần để bao quát nhiều ứng dụng công nghiệp hoặc phòng thí nghiệm. Ba loại cảm biến áp suất chính là tuyệt đối, vi sai và thước đo. Loại cảm biến tốt nhất để sử dụng trong bất kỳ tình huống cụ thể nào sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào chi tiết ứng dụng và kiểu đọc mà ứng dụng thực hiện.

Cảm biến áp suất tuyệt đối

Cảm biến áp suất tuyệt đối là một loại cảm biến áp suất chân không. Giá trị cố định của chúng luôn tương đối bằng 0 và giá trị đầu ra là dương, không giống như các giá trị khác có thể dương hoặc âm.

Chúng rất lý tưởng để đo áp suất không khí trong các ứng dụng quan trọng như theo dõi thời tiết hoặc phát hiện độ cao để điều hướng. Cảm biến áp suất khí quyển dựa vào việc thiết lập giá trị cơ bản từ chân không tuyệt đối để đọc với kết quả đáng tin cậy.

Điều này rất quan trọng để phát hiện khí áp vì áp suất của khí tỷ lệ nghịch với nhiệt độ của nó. Nếu không có chân không hoàn hảo làm tham chiếu zeroing, số đọc áp suất tuyệt đối sẽ khác với dao động nhiệt.

Cảm biến chênh lệch áp suất

Cảm biến áp suất chênh lệch đo sự thay đổi áp suất giữa hai điểm trong một hệ thống. Điều này rất quan trọng để kiểm tra hoạt động chính xác của các phần khác nhau trong hệ thống, chẳng hạn như van xả hoặc tốc độ dòng chảy.

Thông số kỹ thuật của cảm biến áp suất vi sai khác nhau, nhưng hầu hết đều đo áp suất ở mỗi bên của một màng ngăn trong phần tử cảm biến. Các số đọc có thể dương hoặc âm ở cả hai bên, tùy thuộc vào cách những áp suất đó làm lệch cơ cấu cảm biến.

Có thể tạo các thiết lập thay thế để đo chênh lệch áp suất giữa hai hoặc nhiều thiết bị cảm biến riêng biệt, được đặt từ xa và được liên kết thông qua tín hiệu từ thiết bị điện tử bên trong của chúng.

Đồng hồ đo cảm biến áp suất

Cảm biến đo áp suất là một loại cảm biến áp suất tương đối. Chúng thường được sử dụng để đo sự chênh lệch tương đối giữa áp suất khí quyển cục bộ và mức áp suất tại một điểm nhất định trong một hệ thống khác.

Các ứng dụng bao gồm kiểm tra mức chất lỏng của bể thông hơi, vận hành máy đo huyết áp hoặc kiểm soát tốc độ và công suất mong muốn của máy bơm chân không. Trong cả hai trường hợp, sự khác biệt về áp suất khí quyển ngay lập tức xung quanh hệ thống sẽ ảnh hưởng đến các phép tính và số đọc cần thiết.

Nhiều cảm biến đo dựa trên một màng được gắn với điện trở hoặc phần tử điện tử tương tự, ghi lại các lực lệch dưới dạng thay đổi giá trị đầu ra.

Ứng dụng của cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đòi hỏi sự khắt khe khác nhau về áp suất trong nhiều ngành nghề và lĩnh vực. Các loại cảm biến khác nhau có thể kết hợp nhiều biến thể trong công nghệ lõi hay mạch tích hợp tạo nên tính năng và mức hiệu suất khác nhau.

Cảm biến áp suất khí nén đo những thay đổi về áp suất không khí hoặc khí, trong khi cảm biến áp suất thủy lực đo những thay đổi về áp suất nước hoặc chất lỏng. Các công nghệ khác nhau để tạo thành các thiết bị này có thể dẫn đến các cấu hình như cảm biến áp suất điện trở, cảm biến áp suất điện dung, cảm biến áp suất sợi quang và cảm biến áp suất đo biến dạng.

Cảm biến áp suất để đo áp suất lớp xe hơi

Chúng bao gồm một loạt các ứng dụng và kỹ thuật đo áp suất trong công nghiệp hoặc khoa học. Cách sử dụng cảm biến áp suất sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào loại và vai trò nó thực hiện, một số ví dụ phổ biến về việc sử dụng cảm biến áp suất công nghiệp:

Kiểm tra áp suất áp dụng (hoặc phép đo áp suất tối thiểu/tối đa) của các loại khí và chất lỏng khác nhau được giữ trong các bể, bình và hệ thống kín. Toàn bộ hệ thống giám sát áp suất lốp, chẳng hạn như được tìm thấy trong đồng hồ đo áp suất lốp của xe, là một ví dụ điển hình hàng ngày về hoạt động của cảm biến áp suất điện tử
Phát hiện tốc độ và hướng dòng chảy bằng cách theo dõi sự thay đổi áp suất giữa hai hoặc nhiều vị trí riêng biệt
Giải thích sự thay đổi áp suất khí quyển (tức là áp suất khí quyển) cho các mục đích môi trường hoặc điều hướng
Theo dõi khối lượng và mức chất lỏng thông qua áp suất tác động xuống cảm biến