CẢM BIẾN ÁP SUẤT

L
BÀI THẢO LUẬN MÔN:
ĐO LƯỜNG-CẢM BIẾN
DT2-K5
CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT
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 công 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 công
việc kiểm soát và điều khiển từ xa công việc tự động hóa toàn 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/m
2
Trong thực tế người ta thường dùng bội số của đơn vị Pascal là
bar .
1 bar = 10
5
N/m
2
= 10
5
Pa.
Ngoài ra 1atm ≈ 1 bar
1bar=14,504psi
1 atm = 14,696 psi
3.Phân loại áp suất
0
1
2
3
4
bar
¸p suÊt khÝ quyÓn
Áp suất chân không
¸p suÊt
tuyÖt ®èi
¸p suÊt t­
¬ng ®èi
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 không 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 không kế khi áp suất tuyệt đối nhỏ hơn
áp suất khí quyển
2.Theo nguyên lý hoạt đông: 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 pittông 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 lò 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 lò xo cấp chính xác 2,5, phạm vi đo 100 bar
thì sai số cho phép là 2,5 bar

Đối với áp kế pittông hoặc chất lỏng thì sai số này được tính theo phần

trăm giá trị tại điểm đo. Ví dụ: áp kế píttông 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 thông
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.Công tắc áp suất
Đầu
cấp
khí
vào
Trục
pittong
Vít
chỉnh độ

căng lò
xo
pitto
ng
Lò xo
đẩy
Công
tắc

4.1.Cấu tạo
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 lò xo thì lò xo sẽ không
bị nén lúc đó pittong sẽ không bị đẩy, công tắc hành
trình không bị tác động. Nếu áp suất khí lớn hơn sức
căng của lò xo thì lò xo sẽ bị ép lại , pittong bị đẩy lùi
về phía sau làm cho công tắc hành trình tác động. Để
thay đổi giá trị áp suất khí cần tác động ta dùng vít
chỉnh độ căng của lò xo.

Trong thực tế người ta hay dùng công tắc áp suất này ở
trong các máy nén khí công 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.
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
c. Phân loại:

Cảm biến áp suất chia làm 3 loại tuỳ theo phương pháp chế tạo: +
+ Màng sọc co giãn lá kim loại.
+ màng sọc co giãn màng mỏng.
+ màng sọc co giãn màng dầy.
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại

Màng sọc co giãn lá kim loại

Thường là những đường dây điện bằng kim loại rất mịn nằm
trên một nề bằng chất dẻo. Người ta thực hiện bằng phương pháp
in lụa hoặc quang khắc. Vì sự thay đổi chiều dài thực tế rất bé,
cho nên đường dẫn điện này được chế tạo thành hình uốn khúc
để có chiều dài khá lớn trên một diện tích bé,
từ đó ta có sự thay

đổi điện trở đáng kể.

3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại
3. Cảm biến áp suất màng sọc co giãn kim loại

Màng sọc co giãn màng mỏng

Được chế tạo theo phương pháp bốc hơi chân không hay công
nghệ phun bụi, với phương pháp này màng sọc sẽ cực mỏng do
đó độ nhạy của màng cao và ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ.

Màng sọc co giãn màng dầy

Được chế tạo trên nền gốm với kỹ thuật in lụa, loại màng dầy
có độ nhạy không cao và chịu nhiều ảnh hưởng của nhiễu, do đó
trong thực tế loại màng đầy ít được sử dụng.