Cảm biến áp suất dạng màng là gì ? Cấu tạo nguyên lý hoạt động

Cảm biến áp suất dạng màng là gì ? Sản phẩm có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào ? Hãy cùng Đình Hải đi tìm hiểu bài viết dưới đây

Cảm biến áp suất dạng màng là gì ? 

Cảm biến áp suất màng còn được biết đến với tên gọi cảm biến áp lực. Đây là 1 đại lượng vật lý quan trọng đóng vai trò lớn trong việc đo lường áp suất. Chúng được thiết kế để đo lường áp lực hoặc áp suất trong một môi trường cụ thể.  

Cấu tạo cảm biến áp suất dạng màng

Cảm biến áp suất dạng màng được thiết kế với vật liệu chống bám bẩn, tuân theo tiêu chuẩn vệ sinh trong ngành thực phẩm. Về cấu tạo, cảm biến áp suất dạng màng thường chia thành hai phần chính:

Phần 1

Là phần tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng cần đo như nước, dung dịch, sữa hoặc các hóa chất khác.

Phần 2

Có cấu trúc tương tự như các cảm biến áp suất thông thường.

Giữa hai phần này là dung dịch truyền lực, với cấu tạo khác nhau tùy thuộc vào từng hãng sản xuất.Cảm biến áp suất màng inox có nhiều kích thước khác nhau, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể như ½ inch, ¼ inch, ¾ inch...Ngoài ra, có các tùy chọn kết nối linh hoạt để đáp ứng nhu cầu lắp đặt khác nhau, bao gồm kết nối dạng khớp nối, ren hoặc clam kẹp.

Thông số cảm biến áp suất dạng màng

• Dãy đo áp suất của cảm biến này rất đa dạng, bao gồm các mức đo từ -1 bar, -0,5 bar, 2 bar, 4 bar, 6 bar, 10 bar, 16 bar, 25 bar, 40 bar, 160 bar, 250 bar và có thể lên đến 1000 bar.
• Sai số của cảm biến này chỉ khoảng 0,5%, giúp đảm bảo tính chính xác cao trong quá trình đo lường.
• Cảm biến áp suất này có khả năng chịu đựng áp suất cao, có thể lên đến mức 1100 bar, giúp xử lý trong các môi trường áp suất mạnh mẽ.
• Kết nối của cảm biến có thể sử dụng dạng ren, clam kẹp hoặc khớp nối, linh hoạt và dễ dàng lắp đặt vào các hệ thống khác nhau.
• Ngoài ra, cảm biến này có kết nối điện bằng dạng blug có thể tháo rời, giúp việc kết nối và bảo dưỡng trở nên thuận tiện. 
• Với màng cảm biến làm bằng inox, cảm biến áp suất này có thể sử dụng cho nhiều loại lưu chất khác nhau mà vẫn đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất dạng màng

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất màng dựa trên việc áp lực đầu vào sẽ tác động lên lớp màng, khiến cho lớp màng này thay đổi theo tỷ lệ tương ứng với lực áp lực đầu vào.Các cảm biến trên lớp màng sau đó sẽ so sánh sự biến đổi từ trạng thái ban đầu đến trạng thái có áp lực, từ đó xác định phần trăm thay đổi này so với dãy đo đã được thiết lập.Quá trình tiếp theo bao gồm việc các vi xử lý giải mã các tín hiệu thu được từ cảm biến, chuyển đổi chúng thành tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V tương ứng với áp suất đầu vào ban đầu.
Tương tự như các cảm biến áp suất thông thường, cảm biến áp suất màng cũng có thể cung cấp tín hiệu 4-20mA qua 2 dây và sử dụng nguồn cấp từ 8-32VDC trong vòng lặp. Nó cũng có khả năng chịu nhiệt độ lên đến khoảng 100oC – 120oC trong môi trường hoạt động.

• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất - Pressure Transmitter - cảm biến áp lực

Giá cảm biến áp suất màng phụ thuộc vào những yếu tố nào ?

Môi trường cần đo

Loại lưu chất hoặc môi trường cần đo áp suất là một yếu tố quan trọng. Nếu môi trường chứa các chất ăn mòn, cảm biến sẽ cần có màng bảo vệ phù hợp hoặc vật liệu chống ăn mòn, điều này có thể làm tăng chi phí của cảm biến.

Thang đo

Phạm vi áp suất mà cảm biến có thể đo lường sẽ ảnh hưởng đến giá thành. Cảm biến áp suất màng có thể có giá khác nhau dựa trên dãy đo áp suất cụ thể mà nó có khả năng đo lường.

Tín hiệu ngõ ra áp suất màng

Có thể có những loại cảm biến áp suất màng với các tín hiệu đầu ra khác nhau như tín hiệu 4-20mA, 0-10V, điều này có thể ảnh hưởng đến giá thành của cảm biến.

Màn hình hiển thị

Việc tích hợp thêm màn hình hiển thị hoặc tính năng bổ sung có thể làm tăng giá thành của cảm biến.

Ứng dụng của cảm biến áp suất dạng màng

Cảm biến áp suất màng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong các dây chuyền sản xuất tự động, với nhiều ứng dụng cụ thể:

• Đo áp suất cho các loại lưu chất có đặc tính ăn mòn cao như axit, bazơ, và thậm chí là các môi trường chứa nhiều cặn bẩn như nước thải, cảm biến áp suất màng đóng vai trò quan trọng.
• Trong ngành công nghiệp thực phẩm, tiêu chuẩn vi sinh chỉ cho phép sử dụng kết nối màng Clamp trong việc áp dụng cảm biến áp suất màng vào các quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng.

Một vài lưu ý khi chọn cảm biến áp suất màng

• Công đoạn đầu tiên là xác định phạm vi đo cho cảm biến áp suất. Điều quan trọng là xác định áp suất tối đa trên hệ thống cần đo là bao nhiêu bar. Cảm biến áp suất màng hoạt động tốt nhất khi dãy đo áp suất làm việc chiếm khoảng 80% so với dãy đo chuẩn của cảm biến.
• Sau đó, xác định tín hiệu ra của cảm biến, liệu đó có phải là tín hiệu 4-20mA hay 0-10V không.
• Cần xác định loại kết nối phù hợp cho cảm biến. Khi thay thế cảm biến cũ, thông số kết nối trên cảm biến cũ cần được xem xét. Có thể là kết nối ren 1/2", Clamp, tùy thuộc vào điều kiện vệ sinh cảm biến và phù hợp với dãy đo áp suất. Dãy đo càng nhỏ, màng cảm biến càng lớn và ngược lại.
• Cần xác định môi trường làm việc của lớp màng tiếp xúc. Trong trường hợp sử dụng hóa chất ăn mòn, việc tư vấn kỹ thuật để lựa chọn lớp màng phù hợp là cần thiết. Vật liệu chuẩn cho màng cảm biến thường là Inox 316L và có thể cao cấp hơn với Tantalum.
• Cần xác định nhiệt độ làm việc của màng cảm biến và nhiệt độ của môi chất cần đo áp suất để chọn lựa màng cảm biến phù hợp.