Các thiết bị cảm biến được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất hiện nay, đặc biệt là cảm biến từ. Tuy nhiên, không ít người vẫn chưa hiểu rõ cảm biến từ là gì. Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về thiết bị này và các ứng dụng trong bài viết dưới đây nhé!
Tóm tắt
Khái niệm cảm biến từ là gì?
Cảm biến từ (tên tiếng Anh là inductive sensor) hay còn gọi là cảm biến từ trường, cảm biến điện từ, cảm biến tiệm cận điện từ, cảm biến tiệm cận từ. Đây là thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ giúp phát hiện vật mang từ tính (chủ yếu là sắt, kim loại), không tiếp xúc, ở khoảng cách gần (khoảng vài mm đến vài chục mm).
Nói một cách đơn giản, thì cảm biến từ sẽ tạo ra từ trường xung quanh nó. Nếu các vật thể kim loại xuất hiện gần khu vực của nó sẽ bị từ trường phát hiện và truyền tín hiệu về trung tâm.
Phân loại cảm biến từ
Phân loại cảm biến từ theo các tiêu chí sau đây:
Theo hình dáng: cảm biến từ hình trụ và hình hộp
Theo cấu tạo: cảm biến từ có bảo vệ (shield) và không có bảo vệ (un-shield)
- Loại có bảo vệ: Ít bị nhiễu bởi môi trường xung quanh do từ trường chỉ tập trung trước mặt cảm biến. Tuy nhiên, điều này lại ảnh hưởng rất lớn đến khả năng và phạm vi hoạt động của cảm biến, khiến thiết bị này bị thu hẹp phạm vi phát hiện vật thể chỉ còn vài milimet.
- Loại không có bảo vệ: Phạm vi phát hiện vật thể xa hơn, tốt hơn vì khoảng không trước mặt cảm biến không bị che phủ. Tuy nhiên, điều này lại khiến cho cảm biến dễ bị nhiễu bởi môi trường xung quanh nhiều hơn, nhất là khi khu vực đó có nhiều kim loại khác nhau.
Theo sự phát hiện khác biệt của cảm biến từ tính:
- Cảm biến trường thấp
Loại cảm biến này có khả năng phát hiện các giá trị cực thấp. Do đó, thường được ứng dụng trong các ngành cần độ chính xác cực cao, sai số cực nhỏ như y tế, công nghệ hạt nhân.
- Cảm biến trường Trái đất
Loại cảm biến này sử dụng từ trường của Trái đất và thường được ứng dụng trong phương tiện và phát hiện điều hướng.
- Cảm biến từ trường nam châm
Loại cảm biến này thường được sử dụng để cảm nhận từ trường cực lớn. Các cảm biến này chủ yếu bao gồm các thiết bị hội trường, cảm biến GMR và công tắc sậy.
Ngoài ra, cảm biến từ còn được phân loại theo các thông số khác như: nguồn cấp, ngõ ra, phạm vi phát hiện, tần số đáp ứng, kích thước lắp, kiểu đấu nối, cảm biến từ 2 dây, 3 dây hoặc 4 dây…
Cấu tạo cảm biến từ
Cấu tạo chung của một cảm biến từ sẽ bao gồm: cuộn cảm, bộ cảm ứng và xử lý tín hiệu, ngõ ra điều khiển như hình dưới đây.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ
Được vận hành theo nguyên lý cảm biến từ trường. Khi được cấp nguồn, dòng điện sẽ chạy qua một mạch chứa cuộn cảm khi từ trường xuyên qua nó biến đổi. Nguyên lý cảm biến từ này thường được sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại tương tác với từ trường. Các chất phi kim loại như chất lỏng, nước hoặc bụi bẩn sẽ không tương tác với từ trường. Do đó, cảm biến từ có thể hoạt động tốt trong môi trường bụi bẩn hoặc ẩm ướt.
Ngoài ra, cảm biến từ có kích thước và thiết diện càng lớn thì từ trường phát ra càng mạnh, phạm vi phát hiện vật thể càng lớn, hiệu quả sử dụng càng cao và ngược lại.
Thông số và các hãng cảm biến từ
Thông số kỹ thuật cảm biến từ
- Phạm vi phát hiện
- Tần số đáp ứng
- Kích thước, hình dáng
- Nguồn cấp
- Ngõ ra
- Kiểu đấu nối
Các hãng sản xuất cảm biến từ
- Cảm biến từ Autonics – Hàn Quốc
- Cảm biến từ Omron – Nhật Bản
- Hanyoung – Hàn Quốc
- IFM – Đức
- Keyence – Nhật Bản
- Cảm biến từ trường Hall – Seeed Studio – Trung Quốc
- Azbil
- Turck
- Datalogic
Ứng dụng của cảm biến từ
Căn cứ theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động, cảm biến từ thường được ứng dụng trong các lĩnh vực sau đây:
- Phát hiện các vật thể mang từ tính như: kim loại, sắt…
- Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất nước giải khát, thực phẩm, đóng hộp, sản xuất linh kiện điện tử…
- Đo độ dày các tạp chất bám vào thành ống sắt từ
- Đo thể tích chất lỏng trong bình kín: Cách làm là thả một tấm xốp có gắn kim loại vào miệng thùng, sau đó sử dụng cảm biến từ để đo thể tích.
- Lắp đặt tại một số vị trí trên ô tô để phát hiện kim loại, cảnh báo cho tài xế tại những nơi khó quan sát. Nhiều dòng xe hiện đại còn trang bị thêm cảm biến từ để đo tốc độ bánh xe, tốc độ động cơ… giúp tăng độ an toàn khi tham gia giao thông
- Ứng dụng trong công nghiệp và thiết bị tiêu dùng. Ví dụ, máy in, máy tính sử dụng cảm biến từ để phát hiện nắp mở hay giấy thiếu.
- Ứng dụng trong an ninh. Ví dụ, các bộ cảm biến gắn trên cửa sổ và cửa ra vào. Khi cửa hoặc cửa sổ mở ra, cảm biến sẽ phát hiện ra việc thiếu từ trường bất thường và truyền tin hiệu đến hệ thống an ninh để cảnh báo cho người dùng. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trên thang máy, điều khiển cổng nhằm phát hiện mức độ và kiểm soát truy cập hằng ngày.
Trên đây là tổng hợp thông tin về cảm biến từ là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Hy vọng qua bài viết này các bạn đã có thêm kiến thức về một thiết bị quan trọng và ứng dụng được trong cuộc sống, công việc của mình.
