Tìm hiểu cảm biến áp lực nước
Cảm biến áp lực nước có cấu tạo khác so với cảm biến áp lực dầu và áp lực khí. Phần cảm biến của nó là một bản cực của tụ điện. Khi áp lực nước thay đổi, khoảng cách giữa hai bản cực của tụ điện cũng thay đổi, dẫn đến sự thay đổi điện dung của tụ. Hiệu điện thế sinh ra trên hai bản cực sẽ thay đổi tương ứng với áp lực nước.
Sự thay đổi điện áp này cho biết giá trị áp lực nước đang tác động lên cảm biến.
Cấu tạo cảm biến áp lực nước
Thành phần chính:
- Vỏ cảm biến: Vỏ cảm biến được làm bằng inox, giúp bảo vệ các linh kiện bên trong khỏi tác động của môi trường, đồng thời chống ăn mòn và đảm bảo độ bền.
- Bản cực cố định của tụ điện: Bản cực này có nhiệm vụ giữ cho tụ điện trong cảm biến hoạt động ổn định, giúp duy trì tín hiệu điện cần thiết cho việc đo áp lực.
- Bản cực cảm biến áp lực: Bản cực này có thể dịch chuyển nhờ lực tương tác từ áp lực nước. Khi áp lực nước tác động, nó sẽ đẩy lò xo và tạo ra một sự dịch chuyển, giúp cảm biến ghi nhận giá trị áp lực một cách chính xác.
- Bề mặt chịu tương tác của áp lực nước: Được làm bằng hợp chất polyme, bề mặt này có khả năng đàn hồi và không bị ăn mòn, giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ của cảm biến trong môi trường làm việc có áp lực cao.
- Lò xo cảm biến: Lò xo giúp điều chỉnh lực phản hồi và tác động vào bản cực cảm biến. Nó giữ cho cảm biến nhạy bén với các thay đổi của áp lực nước.
Thông số:
- Nguồn cung cấp: AC 24V
- Tín hiệu analog DC (1 – 5)V: Tín hiệu analog này là đầu ra từ cảm biến, cho biết giá trị áp lực nước. Điện áp sẽ thay đổi tùy theo giá trị của áp lực, với 1V tương ứng với áp lực tối thiểu và 5V tương ứng với áp lực tối đa trong phạm vi đo.
Nguyên lý làm việc
Tác động của áp lực nước: Khi áp lực nước tác động lên bề mặt chịu tương tác đàn hồi (số 4), lò xo cảm biến (số 5) sẽ sinh ra lực đàn hồi. Lực này đẩy tấm bản cực (số 3) đi vào, làm thay đổi khoảng cách giữa hai bản cực của tụ điện.
Thay đổi điện dung: Sự thay đổi khoảng cách giữa các bản cực dẫn đến sự thay đổi điện dung của tụ điện. Điều này đồng nghĩa với việc điện trở của điện dung cũng thay đổi, trong khi dòng điện của nguồn nuôi không thay đổi.
Điện áp ra: Kết quả là điện áp ra của cảm biến sẽ thay đổi. Điện áp ra này chính là tín hiệu analog được gửi về để đo lường và điều khiển.
Gửi tín hiệu tới bộ biến đổi A/D: Tín hiệu analog sau khi ra khỏi cảm biến sẽ được gửi tới bộ biến đổi A/D (Analog to Digital Converter), nơi tín hiệu sẽ được chuyển đổi từ dạng tương tự sang dạng số.
Vi xử lý/vi điều khiển: Tín hiệu số sau đó được gửi tới vi xử lý hoặc vi điều khiển, nơi các tín hiệu này sẽ được xử lý và tính toán theo chương trình đã được lập trình và cài đặt sẵn. Vi xử lý sẽ xuất ra tín hiệu đo lường và điều khiển phù hợp.
Lưu ý khi sử dụng
- Vỏ cảm biến: Vỏ cảm biến được làm bằng inox để tránh sự ăn mòn điện hóa, giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ của cảm biến.
- Thang chịu áp lực: Mỗi cảm biến đều có thang chịu áp lực giới hạn. Việc sử dụng không đúng, chẳng hạn như để cảm biến chịu áp lực lớn hơn mức giới hạn, có thể dẫn đến tình trạng áp lực vượt quá khả năng của cảm biến, gây hư hỏng hoặc đánh thủng cảm biến.
*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng
