Cảm biến áp suất nước là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động A-Z

Cảm biến áp suất nước là gì? Chức năng của cảm biến áp suất như thế nào và ứng dụng của thiết bị này ra sao? Nếu bạn cũng đang quan tâm về thiết bị này thì đừng bỏ qua bài viết này. Dưới đây, Vật Tư Gia Hưng sẽ chia sẻ chi tiết cho bạn.

Cảm biến áp suất nước là gì?

Cảm biến áp suất nước có tên tiếng anh là Water Pressure Sensor hay (Water Pressure Transmitter, Water Pressure Transducer) – là thiết bị đo lường, theo dõi và kiểm soát áp suất của hệ thống đường ống nước hay các thiết bị chứa nước như bình, bồn, bể, tank chứa…

Cảm biến áp suất nước còn có một số tên gọi khác như: cảm biến đo áp suất nước, cảm biến áp lực nước, cảm biến đo áp lực nước, sensor áp suất nước, sensor đo áp lực nước…

Chức năng của cảm biến áp suất nước

Cảm biến áp suất nước hay cảm biến áp lực nước có chức năng nhận biết giá trị áp suất cơ học thông qua màng tiếp xúc, rồi chuyển từ tín hiệu cơ sang tín hiệu điện thông qua các vi xử lý bên trong. Tiếp theo sẽ truyền tín hiệu điện tới các thiết bị hiển thị( như màn hình hiển thị, màn hình máy tính, điện thoại…), hay các thiết bị cảnh báo (như còi báo, đèn báo, chuông báo… ) hoặc thiết bị điều khiển hệ thống, biến tần, PLC ( bơm, van)…

Có ba dạng tín hiệu ngõ ra phổ biến ở cảm biến đo áp suất nước thường sử dụng hiện nay là: Tín hiệu mV(0-5mV, 0-10mV…), tín hiệu  Voltage (0-5V DC, 0-10V DC, 0-30V DC) và tín hiệu analog (0-20mA, 4-20mA).

Cấu tạo của cảm biến áp suất nước

Cấu tạo cảm biến áp lực nước cũng như cảm biến áp suất, nó có 7 bộ phận chính như sau:

• Phần thân cảm biến (Body): Đây là toàn bộ phần cơ bao bọc bên ngoài của cảm biến áp suất, nó có tác dụng bảo vệ các phần tử bên trong cảm biến giúp tránh khỏi những tác động từ bên ngoài. Thân của cảm biến áp suất nước thường được làm từ các vật liệu thép không gỉ SS316L hay những vật liệu đăc biệt khác trong những trường hợp cụ thể nhất định.
• Kết nối cơ khí (Process connection): Đối với cảm biến áp suất nước hiện nay thì thường tồn tại 2 dạng kết nối cơ bản là kết nối ren hay kết nối dạng màng, trong đó kết nối ren là dạng kết nối phổ thông nhất hiện nay. Nó là phần nằm dưới cùng của cảm biến áp suất nước và có chức năng kết nối, làm kín cảm biến với hệ thống đường ống hay thiết bị chứa. Một số dạng kết nối ren phổ biến hiện nay bao gồm: ¼” NPT, ¼” BSP, ½” NPT, G ½”,…
• Màng cảm biến (Sensing diaphragm): Đây là bộ phận nằm ở bên trong thân của cảm biến áp suất nước, ngay ở phía trên phần kết nối cơ khí, nó có tác dụng là cảm nhận giá trị áp lực từ môi chất và truyền tới bộ phận capsule nằm phía trên. Ngoài ra, màng cảm biến này chỉ tiếp nhận giá trị áp suất cơ học, đồng thời nó sẽ không cho môi chất đi qua làm hư hỏng các phần tử điện nằm phía trên.
• Bộ phận làm kín (O-ring Seals): Bộ phận này Thường được làm từ một số vật liệu như cao su hoặc biến thể của cao su, nó có chức năng làm kín phần tiếp xúc giữa màng cảm biến và mặt trong thân cảm biến, và không cho môi chất đi qua màng tiếp xúc với các phần điện gây nên tình trạng hư hỏng.
• Bộ phận cảm biến (Capsule): Đây là bộ phận nằm phía trên của màng cảm biến, có chức năng nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về bộ phận xử lý. Tùy thuộc vào loại cảm biến áp suất mà nó sẽ chuyển từ tín hiệu cơ của áp suất sang dạng tín hiệu điện trở, điện dung, điện cảm, dòng điện … về bộ phận xử lý hệ thống.
• Bộ phận xử lý (transmitter): Bộ phận này có chức năng nhận các tín hiệu từ bộ phận cảm biến & thực hiện các xử lý để chuyển đổi các tín hiệu đó sang dạng tín hiệu chuẩn như tín hiệu ngõ ra dạng analog 4 ~ 20 mA (tín hiệu thường được sử dụng nhất), tín hiệu voltage (0~5V DC, 0~10V DC, 1~5V DC,…), tín hiệu mV (0~5mV, 0~10mV,…).
• Cáp kết nối (Cable Connection): Bộ phận này nằm ở phía trên đầu của cảm biến áp suất nước, đây là phần cáp điện nhận tín hiệu từ bộ phận xử lý và truyền tới các thiết bị hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển,… Tùy vào thiết kế riêng hoặc tùy chọn của khách hàng, phần đầu cáp kết nối này có thể sẽ có hoặc không một đầu bảo vệ (thường được làm bằng plastic).

Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất nước

Thực tế các loại cảm biến áp suất hiện nay đều hoạt động dựa trên nguyên lý sau:

Khi nguồn cung áp suất mở thì áp suất nước sẽ đi vào phần ren kết nối, tác động lên màng cảm biến. Màng cảm biến khi đó sẽ tiếp nhận giá trị áp suất cơ học và đồng thời ngăn không cho môi chất đi vào bên trong, đồng thời truyền lực tác động này lên bộ phận cảm biến.

Sau đó, bộ phận cảm biến sẽ thực hiện chức năng tiếp nhận, đưa tín hiệu về bộ xử lý nằm ở phía trên. Các vi xử lý sẽ có trách nhiệm chuyển đổi từ cơ học sang điện tử, sau đó truyền tín hiệu về các thiết bị hiển thị hoặc điều khiển để điều khiển động cơ hoạt động.

Ứng dụng của cảm biến áp suất nước

Cảm biến áp suất nước là một thiết bị đo lường áp suất của nước trong một hệ thống. Nó có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như:

1. Kiểm soát hệ thống cấp nước

• Hệ thống tưới tiêu: Cảm biến áp suất nước được sử dụng để kiểm soát lượng nước tưới cho cây trồng. Nó có thể tự động tắt mở van nước dựa trên mức áp suất cài đặt, đảm bảo cây trồng nhận đủ nước mà không bị thừa.
• Hệ thống cấp nước sinh hoạt: Cảm biến áp suất nước được sử dụng để đảm bảo áp lực nước trong đường ống luôn ổn định, tránh tình trạng nước chảy yếu hoặc quá mạnh gây hư hỏng thiết bị.
• Hệ thống PCCC: Cảm biến áp suất nước được sử dụng để kích hoạt hệ thống chữa cháy khi áp lực nước trong đường ống giảm xuống dưới mức cho phép, đảm bảo kịp thời dập tắt đám cháy.

2. Giám sát hệ thống nước

• Phát hiện rò rỉ nước: Cảm biến áp suất nước có thể phát hiện rò rỉ nước trong đường ống bằng cách theo dõi sự thay đổi áp suất đột ngột. Điều này giúp giảm thiểu thiệt hại do rò rỉ nước gây ra.
• Giám sát mức nước: Cảm biến áp suất nước có thể được sử dụng để giám sát mức nước trong bể chứa hoặc hồ chứa nước. Nó có thể gửi tín hiệu cảnh báo khi mức nước xuống quá thấp hoặc quá cao.

3. Các ứng dụng khác

• Hệ thống thủy lực: Cảm biến áp suất nước được sử dụng để điều khiển các thiết bị thủy lực, chẳng hạn như máy bơm, van điều khiển, xi lanh…
• Nghiên cứu khoa học: Cảm biến áp suất nước được sử dụng trong các nghiên cứu về thủy văn, hải dương học, khí tượng học…

Lưu ý khi lựa chọn cảm biến áp suất nước

Để lựa chọn được cảm biến áp suất nước phù hợp với nhu cầu sử dụng, bạn cần lưu ý một số yếu tố như sau:

1. Dải đo áp suất:

• Xác định dải áp suất mà bạn cần đo. Cảm biến áp suất nước có dải đo từ vài kPa đến hàng trăm MPa.
• Chọn cảm biến có dải đo lớn hơn một chút so với dải áp suất dự kiến để đảm bảo độ chính xác.

2. Loại cảm biến:

• Cảm biến áp suất cơ học: Loại cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý cơ học, chẳng hạn như màng ngăn, ống Bourdon… Ưu điểm của loại cảm biến này là giá thành thấp, độ bền cao. Nhược điểm là độ chính xác không cao, thời gian đáp ứng chậm.
• Cảm biến áp suất điện tử: Loại cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý điện tử, chẳng hạn như cảm biến áp suất piezoresistive, cảm biến áp suất điện dung… Ưu điểm của loại cảm biến này là độ chính xác cao, thời gian đáp ứng nhanh. Nhược điểm là giá thành cao hơn cảm biến áp suất cơ học.

3. Độ chính xác:

• Xác định độ chính xác cần thiết cho ứng dụng của bạn. Cảm biến áp suất nước có độ chính xác từ 0,1% đến 1%.
• Chọn cảm biến có độ chính xác cao hơn nếu ứng dụng của bạn yêu cầu độ chính xác cao.

4. Thời gian đáp ứng:

• Xác định thời gian đáp ứng cần thiết cho ứng dụng của bạn. Cảm biến áp suất nước có thời gian đáp ứng từ vài mili giây đến vài giây.
• Chọn cảm biến có thời gian đáp ứng nhanh hơn nếu ứng dụng của bạn yêu cầu thời gian đáp ứng nhanh.

5. Vật liệu:

• Chọn cảm biến được làm từ vật liệu phù hợp với môi trường sử dụng. Ví dụ, nếu cảm biến được sử dụng trong môi trường có hóa chất ăn mòn, bạn cần chọn cảm biến được làm từ vật liệu chống ăn mòn.

6. Kết nối:

• Chọn cảm biến có kết nối phù hợp với hệ thống của bạn. Ví dụ, nếu hệ thống của bạn sử dụng kết nối analog, bạn cần chọn cảm biến có đầu ra analog.

7. Giá thành:

• Xác định ngân sách của bạn và chọn cảm biến có giá thành phù hợp.

Lưu ý:

• Tham khảo ý kiến của chuyên gia để lựa chọn cảm biến áp suất nước phù hợp với nhu cầu sử dụng của bạn.
• Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng trước khi lắp đặt và sử dụng cảm biến.
• Bảo trì cảm biến định kỳ để đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ.

Ví dụ:

• Nếu bạn cần đo áp suất nước trong hệ thống tưới tiêu tự động, bạn có thể chọn cảm biến áp suất cơ học có dải đo từ 0 đến 10 bar, độ chính xác 0,5%, thời gian đáp ứng 1 giây, kết nối analog.
• Nếu bạn cần đo áp suất nước trong hệ thống PCCC, bạn có thể chọn cảm biến áp suất điện tử có dải đo từ 0 đến 20 bar, độ chính xác 0,1%, thời gian đáp ứng 10 mili giây, kết nối kỹ thuật số.

Như vậy, bài viết này Vật Tư Gia Hưng đã chia sẻ cho bạn những thông tin chi tiết về cảm biến áp suất nước. Nếu có nhu cầu mua công tắc áp suất nước hay công tắc dòng chảy xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua  Hotline 0338.749.190 để nhận báo giá công tác áp suất chính xác và mới nhất.