Bộ Chuyển Đổi Tín Hiệu Áp Suất Thuỷ Lực

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất là gì?

Áp suất là một thuật ngữ diễn tả cho việc  lực tác dụng vào tiết diện bề mặt khi bề mặt đó ngăn chặn dòng chảy của chất lỏng. Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất  là một thành phần trong nhóm các cảm biến áp suất. Đồng thời là các thiết bị có thể phân tích và ghi nhận áp suất của hệ thống. 

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất là thiết bị duy nhất có thể chuyển đổi áp suất sang các tín hiệu điện analog và xuất dữ tín hiệu này ra hệ thống điều khiển như là bộ vi xử lý hay máy tính. Việc chuyển đổi này về nguyên lý thì khá là đơn giản, áp suất sẽ tạo ra các biến dạng về vật lý hoặc độ võng lên các bề mặt  mà nó tác động. 

Phân loại bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất

Những thông số chính khi chọn lựa bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất là kiểu tác động bề mặt cảm biến, tín hiệu đầu vào , đầu ra và hiệu suất làm việc. Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất thường gặp nhất là  các loại sau : 

Bộ chuyển đối tín hiệu áp suất dạng Strain gauge

Bộ chuyển đối tín hiệu áp suất dạng Strain gauge sử dụng nguyên lý biến dạng cơ khí. Khi chịu tác động của áp suất, bề mặt này chính là các điện trở biến dạng. Theo đó, khi bề mặt thay đổi thì điện trở của nó sẽ thay đổi theo. 

                                               Nguyên lý làm việc của Strain gauge

Bộ chuyển đối tín hiệu áp suất dạng PIEZOELECTRIC

Bộ chuyển đối tín hiệu áp suất dạng PIEZOELECTRIC sở hữu bề mặt tiếp xúc với áp lực của Piezoelectric là một kim loại đặc biệt. Khi bị ép, nén thì nó sẽ tạo ra dòng điện, cường độ dòng điện sản sinh ra chính là chuyển đổi từ áp suất sang.

                                               Nguyên lý làm việc của Piezoelectric

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng Capacitance

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng Capacitance sẽ bao gồm 1 bề mặt tĩnh và 1 màng lệch có chất điện môi ở giữa. Khi có áp suất tác động vào, khoảng cách giữa màng và bề mặt tĩnh thay đổi và làm giá trị điện thay đổi. 

         Nguyên lý làm việc của Capacitance

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng quang học

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng quang học: Cánh chắn quang học được gắn với màng chịu áp. Khi có áp lực, cánh chắn quang học di chuyển lên và chắn ánh sáng. 

Lúc này, bộ nhận dạng ánh sáng sẽ hiển thị vị trí của màng chắn thông qua cường độ sáng thay đổi, áp lực của hệ thống sẽ được chuyển thành tín hiệu điện nhận được từ bộ nhận dạng ánh sáng.

 Nguyên lý làm việc của bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng quang học

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng dây rung

Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng dây rung: Một đầu dây được giữ chặt cố định, 1 đầu dây được nối với các màng cảm biến. Khi áp lực thay đổi, sức căng của sợi dây thay đổi theo. Do đó làm thay đổi tần số cộng hưởng của dây.

Một bộ đếm điện tử nhận dạng sự thay đổi của sự cộng hưởng này .Do dễ dàng nhận dạng được sự thay đổi cộng hưởng này mà dạng cảm biến dây rung được dùng nhiều trong trường hợp đo chênh áp thấp, đo áp tuyệt đối và đo áp tương đối.

Nguyên lý làm việc của  bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dạng dây rung

Tất cả các bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất đều yêu cầu nguồn điện cấp là V. Có thể có nhiều điện áp khác nhau nhưng thường là dưới 10V. Còn đầu ra thường là mili V. 

Sự thay đổi trong hệ thống áp suất có thể tạo ra sự thay đổi điện trở trong các mạch điện và nó là lý do của sự thay đổi điện áp ở đầu ra. Với sự hỗ trợ của bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số ( ADC) , tín hiệu đầu ra có thể được dùng trong cả các hệ thống tín hiệu dạng digital.

Ví dụ:

Với bộ điều khiển PLC hoặc PAC có thể sử dụng tín hiệu digital để theo dõi áp suất và đưa ra các lệnh hành động phù hợp với sự thay đổi của áp suất. Một số bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất dòng điện thay cho điện áp và chúng được coi là bộ phát tín hiệu. 

Các tín hiệu này thường có giá trị 10/1000 A . Khi lựa chọn tín hiệu ra của bộ chuyển đổi áp suất thì điều quan trọng là phải nhận thức được: đầu vào yêu cầu của thiết bị sẽ nhận tín hiệu, sự thay đổi của tín hiệu truyền đi và khả năng gây nhiễu do môi trường xung quanh. 

Các yếu tố ảnh hưởng tới bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất

Tiêu chí quan trọng để chọn hiệu suất làm việc của bộ chuyển đổi tín hiệu là: dải áp làm việc, áp suất định mức tối đa, độ chính xác và nhiệt độ làm việc. Dải áp suất làm việc được phân định là dải áp mà bộ chuyển đổi tín hiệu làm việc hiệu quả nhất. 

Áp suất định mức tối đa là giá trị cao nhất mà bộ chuyển đổi tín hiệu  áp suất chịu được . Độ chính xác thường sẽ được nhà sản xuất cung cấp theo các tiêu chuẩn ASME B40.1 grades: 4A (0.1%), 3A (0.25%), 2A (0.5%), A (1%), B (2%), C(3%), D (4%)  sai lệch so với  áp suất thực tế. 

Một bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất tốt phải được thiết kế để đảm bảo bị không ảnh hưởng bởi nhiệt độ làm việc. Tuy nhiên chúng ta cần hoạt động nó trong các dải nhiệt độ “an toàn“ vì nhiệt độ vẫn sẽ có thể gây sai số cho bộ chuyển đổi tín hiệu thủy lực.

Trên đây là chức năng và nhiệm vụ cũng như phân loại của bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất thủy lực. Hy vọng những thông tin mà B2bmart.vn tổng hợp được sẽ giúp bạn có những kiến thức hữu ích để có thêm thông tin để lựa chọn trong việc thiết kế , lắp đặt và nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống thủy lực.