Bài thảo luận đo lường cảm biến

L

BÀI THẢO LUẬN MÔN:

ĐO LƯỜNG-CẢM BIẾN

DT2-K5

CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT
EBOOKBKMT.COM


NHÓM VI
1- LÊ THỊ DUNG
2- VƯƠNG SỸ HẢI
3- NGUYỄN THỊ HƯƠNG
4- NGUY ỄN THỊ KIM HOÀN
5- MAI XUÂN MINH
6- NGUYỄN THỊ MƠ
7- VŨ VĂN TUYẾN
8- NGUYỄN VĂN TUYÊN
9- NGUYỄN VĂN TRƯỜNG
10- VŨ THỊ VỮNG


Nội dung

I.Khái niệm về đo áp suất

1.Khái niệm về áp suất
2.Đơn vị đo áp suất

3.Phân loại áp suất,phương tiện đo áp suất
4.Các cách đo áp suất
II.Công tắc áp suất
Cấu tạo, đặc điểm,nguyên lý hoạt động
III.Một số loại cảm biến áp suất
1.Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
Cấu tạo, nguyên lý, phân loại, đặc điểm ứng dụng
2.Cảm biến áp điện thạch anh
Hiệu ứng áp điện
Nguyên lý hoạt động, đặc điểm, ứng dụng
IV.Ứng dụng thực tế


1.Khái niệm về cảm biến đo áp suất:
Việc đo đạc áp suất của chất khí, chất lỏng là cơng việc bắt buộc

trong thiết kế máy móc cơ khí, các dây chuyền sản xuất sử dụng năng
lượng khí nén hay dầu thủy lực.
Trước đây người ta sử dụng các loại cảm biến bằng cơ học, hiện

nay người ta đã sử dụng và phát triển các loại cảm biến đo áp suất có
chất lượng tốt hơn với độ chính xác cao hơn và bền bỉ hơn cho các
cơng việc kiểm sốt và điều khiển từ xa cơng việc tự động hóa tồn
bộ hệ thống dây chuyền sản xuất của nhà máy.


Khác với các máy đo áp xuất cơ học dùng lò xo và chỉ thị trực

tiếp qua một hệ thống truyền động cơ học, các loại cảm biến đo
áp suất bán dẫn đều có một phần tử bán dẫn gắn trên màng đàn

hồi để biến đổi áp suất thành đại lượng điện.
Một số loại cảm biến áp suất:


2.Áp suất
 1.

Định nghĩa:
Áp suất là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích.
P=F/A
(P là áp suất; F: lực; A: diện tích tiếp xúc)
 2. Đơn vị đo: đơn vị đo áp suất là Pascal (Pa)
Pascal= Newton/m2
Trong thực tế người ta thường dùng bội số của đơn vị Pascal là
bar .
1 bar = 105 N/m2 = 105 Pa.
Ngoài ra 1atm  1 bar
1bar=14,504psi
1 atm = 14,696 psi


3.Phân loại áp suất


bar
4

áp suất
tương
đối

áp suất
tuyệt
đối

3

2

1

áp suất khí quyển

0

p sut chõn khụng


II.Phân loại phương tiện đo áp suất:
1.Dựa theo dạng áp suất :
- Áp kế, áp – chân kế: đo áp suất dư.
- Khí áp kế (baromet): đo áp suất khí khí quyển.
- Chân khơng kế, áp kế hút: đo áp âm
- Áp kế hiệu số: đo áp suất hiệu
- Để đo áp suất tuyệt đối ta dùng áp kế và khí áp kế khi
áp suất tuyệt đối lớn hơn áp suất khí quyển. Hoặc
dùng áp kế và chân khơng kế khi áp suất tuyệt đối nhỏ
hơn áp suất khí quyển

2.Theo ngun lý hoạt đơng: Có 5 nhóm chính:
- Áp kế kiểu lò xo
- Áp kế pittong
- Áp kế kiểu chất lỏng
- Áp kế theo nguyên lý điện
- Áp kế liên hợp


+ Áp kế kiểu lò xo: Nguyên lý hoạt động của loại áp kế này là dựa

vào sự biến dạng đàn hồi của phần tử lò xo dưới tác dụng của áp
suất. Độ biến dạng thường được phóng đại nhờ cơ cấu truyền động
phóng đại và cũng có thể chuyển đổi thành tín hiệu truyền đi xa
+ Áp kế kiểu pittông: Loại áp kế này dựa vào nguyên lý tải trọng
trực tiếp: áp suất đo được so sánh với áp suất do trọng lượng của
pittông và quả cân tạo ra trên tiết diện của pittơng đó.
+ Áp kế kiểu chất lỏng: Loại áp kế dựa vào nguyên lý hoạt động
thuỷ tĩnh: áp suất đo được so sánh với suất của cột chất lỏng có chiều
cao tương ứng. Ví dụ áp kế thuỷ ngân, áp kế chữ U, áp chân không,
áp kế bình hoặc áp kế bình với ống nghiêng có góc nghiêng cố định
hay thay đổi,…
+ Áp kế theo nguyên lý điện: Loại áp kế này dựa vào sự thay đổi tính
chất điện của các vật liệu dưới tác dụng của áp suất. Áp kế dựa vào
sự thay đổi điện trở gọi là áp kế điện trở hay theo tên của loại dây
dẫn. Ví dụ áp kế điện trở maganin. Áp kế dùng hiệu ứng áp điện gọi
là áp kế điện. Ví dụ muối sec-nhéc, tuamalin, thạch anh
+ Áp kế liên hợp: Ở áp kế liên hợp người ta sử dùng kết hợp các
nguyên lý khác nhau. Ví dụ: một áp kế vừa làm việc theo nguyên lý
cơ, vừa làm việc theo nguyên lý điện.

3.Theo cấp chính xác:

Tất cả các phương tiện đo áp suất dùng vào các mục đích khác nhau

đều được phân loại theo cấp chính xác. Đối với áp kế lị xo hay hiện
số, cấp chính xác được ký hiệu bằng một chữ số thập phân tương
ứng với độ lớn của giới hạn sai số cho phép biểu thị theo phần trăm
giá trị đo lớn nhất, ví dụ: áp kế lị xo cấp chính xác 2,5, phạm vi đo
100 bar thì sai số cho phép là 2,5 bar
Đối với áp kế pittơng hoặc chất lỏng thì sai số này được tính theo
phần trăm giá trị tại điểm đo. Ví dụ: áp kế píttơng 3DP 50, có phạm
vi đo (1-50) bar, cấp chính xác 0,1, sai số cho phép lớn nhất tại điểm
đo 15 bar sẽ là 0,015 bar và tại 50 bar là 0,05 bar.
Cấp chính xác của các phương tiện đo áp suất được qui định theo hai
dãy cấp chính xác sau:
0,0005; 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0,16; 0,20; 0,25; 0,4; 0,5; 1; 1,6; 2,5; 4;
6; và 0,0005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,6; 1; 1,6; 2; 2,5; 4; 6.


III. PHƯƠNG PHÁP ĐO ÁP SUẤT
PHƯƠNG PHÁP ĐO

Đo áp suất tĩnh:

-Đo trực tiếp chất lưu
thông qua 1 lỗ được
khoan trên thành bình
-- Đo gián tiếp thơng
qua đo biến dạng của

thành bình dưới tác
động của áp suất

www.themegallery.com

Đo áp suất động:

-Dựa theo nguyên
tắc chung là đo hiệu
áp suất tổng và áp
suất tĩnh
-Có thể đo bằng cách
đặt áp suất tổng lên
màng trước, đặt áp
suất tĩnh lên màng
sau của màng đo.

Company Logo


Đo áp suất tĩnh:
Áp suất tĩnh tương ứng với áp suất gây nên khi chất lỏng

không chuyển động
- Đo áp suất chất lưu lấy qua một lỗ được khoan trên thành
bình nhờ cảm biến thích hợp.
- Đo trực tiếp biến dạng của thành bình do áp suất gây nên.


Đo áp suất động:

 áp suất động do chất lưu chuyển động gây nên và có giá

trị tỉ lệ với bình phương vận tốc chất lưu.

Hình : Đo áp suất động bằng ống Pitot


Có thể đo áp suất động bằng cách đặt áp suất tổng lên mặt

trước và áp suất tĩnh lên mặt sau của một màng đo (hình),
như vậy tín hiệu do cảm biến cung cấp chính là chênh lệch
giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh.

Hình: Đo áp suất động bằng màng
1) Màng đo 2) Phần tử áp điện


IV.Cơng tắc áp suất
4.1.Cấu tạo

Đầu
cấp
khí
vào

Trục
pittong

pitt
ong

Lị xo
đẩy

Vít
chỉnh độ
căng lị
xo

Cơng
tắc


4.2 .Nguyên lý hoạt động

 Sức căng của lò xo quyết định giá trị áp suất mà công

tắc tác động. Khi cấp khí vào đầu vào cấp khí, nếu áp
suất khí nhỏ hơn sức căng của lị xo thì lị xo sẽ khơng
bị nén lúc đó pittong sẽ khơng bị đẩy, cơng tắc hành
trình khơng bị tác động. Nếu áp suất khí lớn hơn sức
căng của lị xo thì lị xo sẽ bị ép lại , pittong bị đẩy lùi
về phía sau làm cho cơng tắc hành trình tác động. Để
thay đổi giá trị áp suất khí cần tác động ta dùng vít
chỉnh độ căng của lị xo.
 Trong thực tế người ta hay dùng công tắc áp suất này
ở trong các máy nén khí cơng suất bé, nó dùng để cắt
nguồn máy nén khí khi áp suất đủ theo yêu cầu.

V.Một số loại cảm biến áp suất
1. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
2. Cảm biến áp suất áp điện thạch anh


a. Cấu tạo
 Vật liệu để làm màng sọc co giãn có thể là kim loại (trong thực

tế là hợp kim Cu-Ni) hay vật liệu bán dẫn-thường là silic. Dưới tác
dụng của áp suất màng sọc co giãn bị biến dạng. Sự thay đổi điện
trở của nó gồm hai thành phần: hình học và tính chất vật liệu.
Cảm biến áp suất với màng sọc kim loại phần lớn dựa vào sự

thay đổi hình học dẫn đến sự thay đổi điện trở.