Trong đời sống hiện đại ngày nay, cảm biến từ luôn hiện hữu xung quanh chúng ta và đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp như thực phẩm, cơ khí, v.v. Chúng giống như một đôi “mắt thần” có khả năng “nhìn thấy” kim loại mà không cần tiếp xúc trực tiếp, được sử dụng phổ biến trong hệ thống tự động hóa và dây chuyền sản xuất. Vậy cảm biến từ là gì? Ưu, nhược điểm của loại cảm biến này là gì? Và chúng được ứng dụng ở những lĩnh vực nào trong đời sống của chúng ta? Hãy cùng HISVN khám phá những thông tin hữu ích về cảm biến từ ngay bài viết dưới đây nhé!
Cảm biến từ là gì?
Cảm biến từ (hay cảm biến tiệm cận) là thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Chúng có khả năng phát hiện các vật thể mang từ tính (ví dụ như dao kéo bằng sắt hoặc thép, nam châm, v.v) ở khoảng cách gần mà không cần tiếp xúc vật lý. Bên cạnh đó, trong một số trường hợp, cảm biến từ còn có khả năng phát hiện các vật thể không có tính từ nhưng có độ dẫn điện cao (như nhôm, đồng chứa một lượng sắt không đáng kể). Nhưng phạm vi cảm biến ở những trường hợp này sẽ không rộng bằng phạm vi cảm biến phát hiện vật thể có tính từ.
Cảm biến từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ.
Phạm vi cảm biến được thể hiện trên thông số kỹ thuật của mỗi cảm biến, thường trong khoảng từ vài mm đến vài chục mm. Khoảng cách của cảm biến thông thường là 12 mm nhưng nếu là vật thể không sắt từ thì phạm vi sẽ giảm đi đáng kể. Chẳng hạn như khoảng cách cảm biến cho một vật thể bằng đồng thau là 0.6 mm, bằng nhôm là 4.8 mm, bằng đồng là 3.6mm.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ
Khi có dòng điện chạy qua mạch chứa cuộn cảm, một từ trường được tạo ra từ mặt cảm biến. Khi đưa một vật bằng kim loại hoặc vật liệu sắt từ lại gần mặt cảm biến, từ trường sẽ bị thay đổi, tạo ra tín hiệu đầu ra, thường là tín hiệu điện tử, để biểu thị sự hiện diện của vật kim loại. Cảm biến chỉ hoạt động với các vật liệu tương tự kim loại hoặt sắt, còn những chất khác như chất lòng hay bụi bẩn thì sẽ không tương tác với từ trường. Do đó, cảm biến từ sẽ hoạt động tốt ngay cả trong môi trường có ẩm ướt hay nhiều bụi bẩn.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ
Ưu, nhược điểm của cảm biến từ
Ưu điểm của cảm biến từ
- Thiết kế đơn giản, không chứa các thành phần phức tạp yêu cầu cài đặt chuyên nghiệp. Nhờ đó, cảm biến có độ bền và độ tin cậy cao, ít hư hỏng và có thể hoạt động liên tục trong sản xuất.
- Không có tiếp điểm, tức không có bộ phận chuyển động nên cảm biến từ ít bị hư, tuổi thọ cao và chỉ thay thế khi bị hư hỏng vật lý.
- Hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt như trong môi trường có chất lỏng hoặc nhiều bụi bẩn. Vì những yếu tố này không từ tính nên hoạt động của cảm biến từ sẽ không bị ảnh hưởng bởi chúng.
- Quá trình lắp đặt và sử dụng dễ dàng vì cấu tạo của cảm biến khá đơn giản.
Nhược điểm của cảm biến từ
Mặc dù cảm biến từ hoạt động ổn định và ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài nhưng trong một số trường hợp, chúng có thể phát sinh lỗi do ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau trong quá trình hoạt động. Chẳng hạn có như nhiệt độ hoặc từ trường từ các thiết bị điện tử khác. Do đó, để đảm bảo hoạt động chính xác và đạt hiệu quả tốt nhất, cảm biến từ nên được cung cấp môi trường phù hợp không gây cản trở hoạt động của chúng.
Ứng dụng của cảm biến từ
Ứng dụng cảm biến từ trong công nghiệp
Cảm biến từ được sử dụng đặc biệt phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp. Được ứng dụng trong hệ thống tự động hóa, các dây chuyền sản xuất như đếm và phân loại sản phẩm với độ chính xác cao. Điều này giúp nâng cao hiệu quả sản xuất nhờ tối ưu hóa quy trình sản xuất và tiết kiệm chi phí khi giảm thiểu số lượng nhân công.
Ứng dụng cảm biến từ trong sản xuất công nghiệp.
Cảm biến đếm sản phẩm trên dây chuyền sản xuất bằng cách mỗi sản phẩm kim loại đi qua đầu dò, cảm biến sẽ đếm một lần. Cảm biến dò kim loại có thể đếm số lon bia nhôm, đếm số lượng thực phẩm đóng hộp, linh kiện điện tử,… được sản xuất mỗi giờ hoặc mỗi ngày. Bên cạnh đó, cảm biến từ có thể được sử dụng để kiểm tra xem tất cả các bộ phận kim loại có được lắp ráp chính xác vào sản phẩm hay không. Đồng thời, kiểm soát vị trí, định vị và đo lường khoảng cách đối với các vật kim loại.
Ví dụ: Trong dây chuyền sản xuất ô tô, cảm biến từ có thể được sử dụng để kiểm tra xem tất cả các ốc vít và bu lông đã được lắp vào đúng vị trí hay chưa hoặc xác định vị trí của cánh tay robot để lắp ráp các bộ phận chính xác.
Cảm biến từ góp phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất ô tô.
Ứng dụng cảm biến từ trong gia đình
Ngày càng nhiều gia đình lựa chọn bếp từ thay cho bếp gas truyền thống. Cảm biến từ được tích hợp trong bếp từ đem đến sự an toàn và tiện lợi hơn rất nhiều. Bếp từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ giúp làm nóng nhanh và tiết kiệm năng lượng. Tuy vậy, người dùng cần lưu ý rằng những dụng cụ nấu ăn làm từ vật liệu không có từ tính thì sẽ không sử dụng được trên bếp từ.
Bếp từ là một trong những ứng dụng phổ biến của cảm biến từ.
Tương tự như bếp từ, đèn huỳnh quang cũng hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, tạo nên điện áp cao giữa 2 đầu bóng và các ion phóng qua tác động lên bột huỳnh quang. Ngoài ra, các thiết bị làm mát như máy lọc không khí hay quạt điện cũng hoạt động dựa trên ứng dụng cảm ứng điện từ.
Ứng dụng cảm biến từ trong an ninh
An ninh luôn là vấn đề ưu tiên hàng đầu trong bất kì hệ thống nhà thông minh nào. Cảm ứng từ cũng được ứng dụng trong hệ thống bảo mật và an ninh giúp bảo vệ ngôi nhà bạn khỏi kẻ trộm. Chúng được lắp đặt trên cửa ra vào hay cửa sổ để khi cửa đóng hoặc mở thì từ trường sẽ thay đổi. Khi đó, tín hiệu sẽ được truyền đến hệ thống an ninh và kích hoạt báo động.
Cửa từ là một thiết bị quan trọng trong hệ thống an ninh.
Một ứng dụng quan trọng nữa của cảm biến từ mà chúng ta thường thấy trong cuộc sóng đó chính là giúp phát hiện những vật thể kim loại không được phép mang theo bên người hoặc trong hành lý tại sân bay.
>>> XEM THÊM:
Cảm biến báo khói là gì? Top 3 cảm biến đáng mua nhất hiện nay
Cảm biến vân tay là gì? Nguyên lý và ứng dụng của cảm biến vân tay
Bạn đã biết gì về tính năng lấy mẫu môi trường của cảm biến hiện diện?
Lời kết
Cảm ứng từ là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại ngày nay, được ứng dụng trong đa dạng các lĩnh vực, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, an ninh và tiện nghi cho cuộc sống. Với những ưu điểm vượt trội như hoạt động ổn định, độ bền cao, dễ sử dụng, cảm biến từ hứa hẹn sẽ tiếp tục được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hơn nữa trong tương lai.
