Cảm biến áp suất 4-20mA

Xin chào tất cả các bạn nhé, trong bài viết này mình xin giới thiệu đến các bạn một vài dòng cảm biến đo áp suất có tín hiệu ngõ ra dạng analog 4-20mA hoặc là 0-10V. Các loại thiết bị này thường được sử dụng để đo lường áp suất có nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp. Nếu các bạn có nhu cầu tìm hiểu cũng như chọn mua thì có thể tham khảo bài viết này của mình nhé. Bài viết sẽ đi qua các nội dung như cảm biến áp suất 4-20mA là gì ? Cấu tạo cơ bản của cảm biến ? Các ứng dụng chúng ta có thể áp dụng ? Các thông số kỹ thuật cần quan tâm và một vài thông tin có liên quan khác.

Cảm biến áp suất 4-20mA/ 0-10V là gì ?

Cảm biến áp suất là một thiết bị đo lường áp suất liên tục trong một môi trường nào đó, ví dụ như dầu, nước, khí, lưu chất,…Tín hiệu ngõ ra của thiết bị này cũng sẽ là dạng tương tự tuyến tính analog 4-20mA hoặc là 0-10V. Cũng có một số loại khác có ngõ ra tín hiệu dạng 1-5v hoặc 0-5V, tuy nhiên các loại này không thường phổ biến ở Việt Nam. Thay vào đó nếu có nhu cầu sử dụng thì sẽ dùng các thiết bị chuyển đổi tín hiệu chuyên dụng.

Trong bày viết này mình sẽ lấy ví dụ về cảm biến áp suất của hãng JSP – Cộng Hòa Séc, đây là hãng sản xuất cảm biến lâu đời và được thị trường EU sử dụng rất nhiều. Với dòng cảm biến này chúng ta có thể tùy chọn các thang đo áp suất khác nhau như:

• Thang đo áp suất -1..0 Bar
• Thang đo áp suất -1..5 Bar
• Thang đo áp suất -1..10 Bar
• Thang đo áp suất 0..1 Bar
• Thang đo áp suất 0..1,6 Bar
• Thang đo áp suất 0..1 Bar
• Thang đo áp suất 0..6 Bar
• Thang đo áp suất 0..10 Bar
• Thang đo áp suất 0..16 Bar
• Thang đo áp suất 0..25 Bar
• Thang đo áp suất 0..40 Bar
• Thang đo áp suất 0..60 Bar
• Thang đo áp suất 0..100 Bar
• Thang đo áp suất 0..160 Bar
• Thang đo áp suất 0..250 Bar
• Thang đo áp suất 0..400 Bar
• Thang đo áp suất 0..600 Bar
• Ngoài ra còn có thể tùy chọn nhiều thang đo khác thông qua việc đặt hàng riêng với hãng

Cấu tạo của cảm biến áp suất 4-20mA/ 0-10V như thế nào ?

Với các dòng cảm biến đo áp lực thì chúng đều có cấu tạo chung và tương đồng với nhau. Tuy nhiên thì chúng ta cũng sẽ nhận thấy có nhiều dòng có cấu tạo khác nhau vì chúng thuộc các phân khúc khác hoặc là do công nghệ sản xuất của từng loại cũng khác nhau. Nhưng chung quy lại sẽ có các bộ phận như sau:

Lớp màng cảm biến áp lực từ môi trường 4-20mA/ 0-10V:

Đây là phần quan trọng nhất trong một con cảm biến áp suất, vì đúng hay sai tốt hay xấu đều do thằng này đảm nhiệm. Lớp màng này được cấu tạo bằng SS316L rất mỏng, tùy từng dãy đo thì độ dày của lớp này sẽ khác nhau. Các bạn sử dụng cho môi trường dạng keo kết dính thì lưu ý không được để keo bị khô, vì nếu như vậy sẽ làm cho lỗ dẫn tới lớp màng bị bịt kín

Bộ phận transmitter của cảm biến áp lực 4-20mA/ 0-10V:

Bộ phận này có nhiệm vụ chuyển đổi mức độ cong của lớp màng cảm biến ra dạng tín hiệu dòng 4-20mA, 0-10V hoặc 1-5V sau cho phù hợp nhất. Bộ phận này cũng rất là quan trọng và cơ bản trong một con cảm biến. Nếu lớp màng đo chính xác nhưng tín hiệu truyền về bị sai khác thì cũng như không, xem như là vứt.

Bộ phận đấu dây của cảm biến áp lực 4-20mA/ 0-10V:

Đây là vị trí để chúng ta ra dây cho cảm biến áp lực, thường chúng được bọc 1 nắp làm bằng nhựa cứng. Bên trong thường có 4 đầu ra dây gồm: 1 chân nối đất và 3 chân tín hiệu. Tùy vào cách thức kết nối mà ta sẽ đấu dây cho phù hợp.

Thân vỏ bảo vệ của cảm biến áp lực 4-20mA/ 0-10V:

Lớp vỏ này được làm bằng thép không gỉ SS316L dầy giúp bao bên ngoài làm lớp vỏ bảo vệ các linh kiện điện tử bên trong. Phần này thì không có gì đặc biệt lắm thì nó chỉ giúp bảo vệ cảm biến khỏi các tác nhân bình thường của môi trường. Không góp phần gì trong việc đo lường nên mình chỉ trình bày sơ thôi nhé.

Phần ren của cảm biến áp suất 4-20mA/ 0-10V:

Phần này quan trọng không kém nha các bạn, và có chỉ quan trọng khi các bạn mua để thay thế cho các cảm biến cũ bị hỏng. Còn nếu lắp mới thì ren nào cũng được nha, các chuẩn ren chúng ta có thể tùy chọn là G1/4”, G1/2”, 1/4 NPT và 1/2 NPT

Các thông số kỹ thuật cần quan tâm khi chọn mua cảm biến áp suất 4-20mA/ 0-10V:

• Model: thiết bị có mã là D2415 series
• Xuất xứ: nhập khẩu từ hãng JSP – Cộng Hòa Séc
• Dãy đo: Có thể tùy chọn nhiều dãy đo như -1..0Bar, -1..5Bar, -1..10Bar, 0..1Bar, 0..1,6Bar, 0..6Bar, 0..10Bar, 0..16Bar, 0..25Bar,…0..600Bar, bên cạnh đó thì ta có thể tùy chọn thêm dòng khác như -1..3bar, -1..10bar, -1..16bar,…
• Nguồn cấp: sử dụng nguồn 1 chiều 12..36VDC
• Tín hiệu ngõ ra: dạng analog 4-20mA chung với nguồn
• Nhiệt độ làm việc: hoạt động tốt trong khoảng -20..85°C, nếu dùng cho môi trường nhiệt cao hơn thì ta chọn thêm phụ kiện là ống xi phông để giảm nhiệt.
• Tiêu chuẩn bảo vệ: khả năng chống bụi và chống nước đạt IP65
• Trọng lượng cảm biến: chỉ 140g
• Khả năng chịu quá áp: đạt 150% dãy đo, ví dụ dãy đo -1..5bar thì chịu áp dương max là 7.5bar
• Sai số: cảm biến có chuẩn sai số là 1% trên toàn dãy đo, có thể đặt hàng loại chính xác hơn như 0.5% và 0.25%
• Ren kết nối: sử dụng ren theo chuẩn G1/4”, G1/2”. Có thể tùy chọn đặt hàng loại 1/4 NPT và 1/2 NPT
• Thời gian bảo hành: lên đến 12 tháng 1 đổi 1 nếu có phát sinh lỗi do nhà sản xuất
• Thiết bị đạt được các tiêu chuẩn khác khe của Châu Âu – EU

Các phạm vi chúng ta có thể ứng dụng cảm biến áp suất 4-20mA/ 0-10V:

Với dòng cảm biến đo áp suất của hãng JSP – Cộng Hòa Séc này chúng ta có thể sử dụng cho rất nhiều môi trường, trường hợp khác nhau. Với điều kiện là đúng thang đo và mức nhiệt nằm trong khoảng -20..85°C là được. Chúng ta cũng có thể dùng ông xi phông để giảm nhiệt khi đến cảm biến. Cụ thể một vài ứng dụng như sau:

• Đo lường áp suất nước, đo mực nước thông qua áp suất thủy tĩnh
• Đo lường áp suất khí nén, dùng cho các máy nén khí 
• Đo lường áp suất thủy lực, dùng cho các loại máy ép, máy nén hay pen thủy lực
• Đo lường áp suất thủy tĩnh, đo chiều sâu mực nước
• Đo lường áp suất dầu, tương tự như đo áp suất thủy lực
• Đo lường áp suất đường ống nước, ống dẫn nước, dẫn dầu hay các loại lưu chất khác
• Đo lường áp suất lò hơi
• Đo lường áp suất chân không
• Đo lường áp suất máy bơm

Bộ chuyển đổi tín hiệu 4-20mA sang 0-10V, 0-5V, 1-5V, RS485 QA-OMNI:

Như ở trên mình có chia sẽ thì hấu hết các dòng cảm biến áp suất ở Việt Nam hiện này đều có tín hiệu ngõ ra là dạng analog 4-20mA, một số ít dùng ngõ ra 0-10V (loại này thường đi theo máy ngay từ đầu). Nhưng nếu các PLC, hệ thống điều khiển của chúng ta không nhận được 4-20mA mà nhận 1 trong các dạng như 0-10V, 0-5V, 1-5V, RS485 thì phải làm thế nào ? Lúc này chúng ta cần sử dụng đến bộ chuyển đổi tín hiệu nhé.

Xin giới thiệu đến các bạn dòng chuyển đổi tín hiệu có model là QA-OMNI nhập khẩu từ hãng Qeed – Italy (EU). Với thiết bị này chúng ta có thể chuyển đổi cho hầu hết các dạng tín hiệu khác nhau một cách dễ dàng. Hơn thế nữa thì dòng thiết bị này còn cho phép chúng ta tự cấu hình thông qua cáp Micro USB nữa đấy. Cụ thể thì các thông số kỹ thuật như sau:

• Model: thiết bị có mã là QA-OMNI
• Original: sản xuất bởi hãng Qeed – Italy
• Tín hiệu ngõ vào (Input): đọc đước các dạng tín hiệu như 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 0-10V,…
• Tín hiệu ngõ ra (Ouput): cho ra các dạng tín hiệu phổ biến như:
  • Analog: 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 0-10V,…
  • Tiếp điểm rơ le: Relay 5A 230VAC (NO/NC)
  • Truyền thông RS485
• Hệ số cách ly: khả năng chống nhiễu tín hiệu đạt 1500 VAC
• Nguồn cấp: sử dụng nguồn trong khoảng 10-40VDC, 20-28VAC
• Tiêu chuẩn bảo vệ: khả năng chống bụi chống nước đạt IP20
• Sai số: chỉ 0.1% cho toàn thang đo
• Tiêu chuẩn CE: EN61000-6-4/2006 + A1 2011; EN64000-6-2/2005; EN61010-1/2010
• Nhiệt độ làm việc: -15..65°C
• Kích thước tổng thể: 17,5 x 100 x 112 mm
• Khả năng cài đặt: sử dụng cáp Micro USB và App do hãng cấp
• Thời gian bảo hành: lên đến 12 tháng 1 đổi 1 nếu phát sinh lỗi do nhà sản xuất

Bộ hiển thị và điều khiển áp suất OM352UNI:

Nếu các bạn có nhu cầu đo lường và hiển thị giá trị áp suất để quan sát và điều khiển đóng ngắt relay thì ta có thể tham khảo thêm dòng thiết bị OM352UNI của hãng Orbit Merret – Cộng Hòa Séc. Đây là dòng hiển thị có thể nhận được hầu hết các dạng tín hiệu khác nhau của cảm biến áp suất như 4-20mA, 0-20mA, 0-10V, 0-5V,…Và cho ra 2 tiếp điểm đóng ngắt relay. Cụ thể thông số như sau:

• Model: thiết bị có mã là OM352UNI
• Xuất xứ: nhập khẩu từ hãng Orbit Merret – Cộng Hòa Séc
• Nguồn cấp: có thể tùy chọn dạng nguồn 10..30VDC hoặc 80..250VAC
• Ngõ vào (Input): nhận được các dạng tín hiệu từ cảm biến áp suất như 4-20mA, 0-5V, 0-10V,…
• Ngõ ra (Output):
  • Dạng analog 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 0-10V,…
  • Dạng tiếp điểm rơ le on.off, có thể tùy chọn lên đến 2 relay
  • Dạng truyền thông: modbus RS485, hay Profibus
• Tiêu chuẩn bảo vệ: khả năng chống bụi và chống nước đạt IP64
• Nhiệt độ làm việc: hoạt động tốt trong khoảng -20..60°C,
• Khả năng hiển thị: gồm 4 led chính hiển thị trong khoảng 1999 và 2 led phụ để hiển thị giá trị +- và dấu chấm thập phân
• Chiều cao LED: có thể chọn loại 14mm hoặc 20mm
• Khả năng cài đặt: có thể cài đặt thông số thông qua 5 phím bấm vật lý trên màn hình
• Có thể kết nối với máy tính thông qua cáp USB OMLINK và APP của hãng cấp
• Sai số: chỉ 0.2%
• Kích thước tổng thể: 96 x 48 x 120 mm
• Hệ số cách ly tín hiệu: khả năng chống nhiễu đạt 4000VAC
• Thời gian bảo hành: lên đến 12 tháng 1 đổi 1 nếu có phát sinh lỗi do nhà sản xuất
• Thiết bị đạt được các tiêu chuẩn khác khe của Châu Âu – EU

Một vài ứng dụng chúng ta có thể dùng bộ hiển thị OM352UNI:

• Nếu các bạn sử dụng cảm biến đo áp suất và đưa tín hiệu về để hiển thị lên bộ hiển thị và muốn điều khiển máy bơm hay báo động đèn – còi thì ta sẽ lắp đặt các thiết bị theo thứ tự sau:

• Nếu các bạn sử dụng cảm biến đo áp suất và đưa tín hiệu về để hiển thị lên bộ hiển thị và muốn chuyển tiếp tín hiệu analog về PLC thì chúng ta sẽ lắp đặt các thiết bị theo thứ tự sau:

Các lưu ý khi chọn mua Cảm biến áp suất 4-20mA/ 0-10V:

Để có thể chọn mua cho mình một dòng cảm biến áp suất với thang đo phù hợp thì ta có thể liên hệ với các nhân viên bán hàng để được tư vấn kỹ hơn. Tuy nhiên thì với vai trò là người mua chúng ta cũng phải lưu ý một vài yếu tố để có thể chọn lựa một cách tối ưu hơn. Cụ thể như sau:

Dãy đo của cảm biến là bao nhiêu ?

Đây là một yếu tố khá quan trọng mà hầu như lúc nào mua cảm biến chúng ta đều phải đề cập. Chỉ nên chọn các loại cảm biến áp suất có dãy đo cao hơn mức áp suất thực tế và tranh chọn quá chênh lệch. Ví dụ chúng ta cần đo áp suất cao nhất là 5 bar thì ta chọn loại 6bar là tốt nhất. Tuy nhiên thì cũng có thể sử dụng loại 10bar hoặc 16bar vẫn không ảnh hưởng gì nhiều nếu là hàng Châu Âu. Không nên chọn dãy đo 40bar 60bar hoặc 100bar cho mức áp lực thực tế là 5bar vì nó sẽ dẫn đến sai số rất lớn.

Ren kết nối của cảm biến ?

Các loại cảm biến áp suất sẽ thường có kết nối dạng ren kích thước là G1/4”, 1/4” NPT, G1/2”, 1/2” NPT. Với Việt Nam thì đại đa số chúng ta sẽ sử dụng kết nối dạng ren G1/4” (tức 13mm). Các bạn lần đầu sử dụng cảm biến thì không cần bận tâm về vấn đề này, tuy nhiên nếu mua để thay thế thì nên chú ý xem cảm biến trước đó kích thước ren là bao nhiêu để chọn loại cho phù hợp nhé.

Tín hiệu ngõ ra của cảm biến là gì ?

Hầu hết các loại cảm biến đo áp suất trên thị trường hiện nay đều có tín hiệu ngõ ra dạng analog tuyến tính cả. Tuy nhiên đại đa số là tín hiệu 4-20ma, một vài dòng đặc biệt sẽ có tín hiệu kiểu cũ dạng 0-10v, 1-5v. Nhưng việc này cũng không có gì quá to tác vì hiện này chúng ta đã có rất nhiều loại thiết bị chuyển đổi tín hiệu khác nhau.

Sai số của cảm biến áp suất ?

Thông thường thì các nhà sản xuất sẽ cho ra nhiều tiêu chuẩn sai số khác nhau để chúng ta lựa chọn như 1%, 0.5% và 0.25%. Tuy nhiên thì theo mình nhận định mức sai số 0.5% là sử dụng ổn nhất và phù hợp nhất ở Việt Nam hiện nay. Với các ứng dụng các bạn cần độ chính xác cao thì chúng ta có thể đặt hàng riêng với hãng nhé.

Lời kết:

Trên đây là một số thông tin và các kiến thức liên quan về cảm biến áp suất 4-20mA/ 0-10V xuất xứ JSP– Cộng Hòa Séc. Hy vọng sẽ giúp ích cho các bạn trước khi mua và sử dụng. Ngoài ra bên mình còn cung cấp các dòng cảm biến áp suất nhiều dãy đo khác, các bạn có thể tham khảo để biết thêm thông tin. Mọi thắc mắc cần tư vấn các bạn có thể liên hệ mình qua các thông tin sau:

Phone – Zalo: 0779 81 81 84 (An Nguyễn)

Email: An.nguyen@bff-tech.com

Bài viết tham khảo:

Bộ ghi nhiệt độ đa kênh

Bộ phát tín hiệu dòng 4-20mA/ 0-20mA

Cảm biến áp suất 0-40bar