Cảm biến từ – Đặc điểm, ứng dụng và sản phẩm cảm biến từ nổi bật

Ngày nay có khá nhiều loại cảm biến đã và đang được ứng dụng hỗ trợ cho cuộc sống cũng như công việc của con người. Cảm biến từ là một trong số những loại cảm ứng được ứng dụng khá nhiều. Vậy cảm biến từ là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động cảm biến từ như thế nào? Phân loại và ứng dụng của cảm biến từ, cũng như những thương hiệu, sản phẩm cảm biến từ nổi bật trong sản xuất và đời sống. Hãy cùng Thế giới điện cơ tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

Cảm biến từ là gì?

Cảm biến từ (inductive sensor) thuộc nhóm cảm biến tiệm cận (proximity sensor), là thiết bị dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ phát hiện vật mang từ tính (chủ yếu là sắt), không tiếp xúc, ở khoảng cách gần (khoảng vài mm đến vài chục mm)

Định nghĩa cảm biến từ là một cảm biến được sử dụng để nhận thấy các nhiễu loạn cũng như thay đổi trong từ trường như cường độ, hướng và từ thông. Có nhiều loại cảm biến phát hiện khác nhau có thể hoạt động trên một số đặc điểm như ánh sáng, áp suất, nhiệt độ. Những cảm biến này được tách thành hai nhóm. Cái thứ nhất được sử dụng để tính tổng từ trường, trong khi cái thứ hai được sử dụng để tính các thành phần vectơ của trường.

Các thành phần vectơ trong từ trường là các điểm riêng biệt và các kỹ thuật được sử dụng để chế tạo các cảm biến này chủ yếu liên quan đến nhiều hỗn hợp điện tử và vật lý.

Cấu tạo, nguyên lí hoạt động

Cấu tạo cảm biến từ

Thông thường cấu tạo 1 cảm biến từ sẽ chia làm cuộn cảm, bộ cảm ứng và xử lý tín hiệu, ngõ ra điều khiển

Nguyên lí hoạt động cảm biến từ

Một cuộn cảm phát triển một từ trường khi một dòng điện chạy qua nó; hay nói một cách khác là một dòng điện sẽ chạy qua một mạch chứa một cuộn cảm khi từ trường xuyên qua nó thay đổi. Hiệu ứng này có thể được sử dụng để phát hiện các vật kim loại tương tác với từ trường. Các chất phi kim loại như chất lỏng hoặc một số loại bụi bẩn không tương tác với từ trường. Do đó, một cảm biến từ có thể hoạt động trong điều kiện ẩm ướt hoặc bẩn

Phân loại cảm biến từ

Có nhiều cách phân loại:

• Phân loại theo hình dáng: hình trụ và hình hộp
• Phân loại theo cấu tạo: shield và un-shield
• Phân loại theo thông số: nguồn cấp, ngõ ra, khoảng cách phát hiện, tần số đáp ứng, kiểu đấu nối, kích thước lắp
• Phân loại theo vị trí, môi trường sử dụng: dầu mỡ, nhiệt độ cao, nhiều bụi bẩn, có tia hàn điện…

Ứng dụng của cảm ứng từ trong đời sống

Các thiết bị cảm ứng từ được sử dụng rất phổ biến trong cả các loại máy móc gia dụng và thiết bị công nghiệp phục vụ sản xuất, vệ sinh như:

Bếp từ:

So với việc dùng bếp gas thì các thiết bị bếp từ được đánh giá là an toàn và thân thiện với với sức khỏe con người hơn. Bếp từ sinh ra nhiệt làm nóng nồi nấu bằng cảm ứng từ, thay vì dẫn nhiệt từ lửa, hay các bộ phận làm nóng bằng điện. Bởi dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng qua dụng cụ nấu có khả năng bắt từ nên nhiệt độ tăng lên rất nhanh. Trong một chiếc bếp từ, một cuộn dây đồng được đặt dưới vật liệu cách nhiệt và có một dòng điện xoay chiều được truyền qua dây đồng này. Do tác dụng của dòng điện xoay gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt và làm nóng đáy nồi cùng các thức ăn bên trong.

Đèn huỳnh quang:

Trong các hệ thống chiếu sáng trong các hộ gia đình hay các doanh nghiệp hiện nay thường rất ưa chuộng các bóng đèn huỳnh quang. Chấn lưu trong loại bóng phát sáng này dựa trên nguyên lý điện từ, khi bật điện một dòng cao áp trên 2 đầu bóng đèn sẽ phóng điện qua đèn kết hợp với tác động của bột huỳnh quang giúp đèn phát sáng.

Máy phát điện:

Thiết bị này sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra dòng điện. Bộ phận quan trọng nhất của máy phát điện đó chính là một cuộn dây từ trường. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện đó là tạo ra từ trường trong cuộn dây với tốc độ không đổi để tạo ra dòng điện xoay chiều.

Các máy móc chữa bệnh:

Điện từ trường đóng một vai trò quan trọng trong các thiết bị y tế tiên tiến, hiện đại cũng như phương pháp điều trị tăng thân nhiệt cho các bệnh ung thư, cấy ghép tế bào và chụp cộng hưởng từ (MRI).

Máy hút bụi công nghiệp:

Hầu hết các sản phẩm máy vệ sinh hút bụi hiện nay đều sử dụng 2 loại động cơ phổ biến là động cơ cảm ứng từ và động cơ chổi than. Trong đó, những model máy hút bụi sử dụng động cơ cảm ứng từ thường sẽ có độ bền cao hơn, nổi bật là các sản phẩm của thương hiệu Palada, Kumisai, Supper Clean,…

Các hãng sản xuất cảm biến từ

• Cảm biến từ Autonics – Hàn Quốc
• Omron – Nhật Bản
• Hanyoung – Hàn Quốc
• IFM – Đức
• Keyence – Nhật Bản
• Azbil
• Turck
• Datalogic

Một số dòng sản phẩm cảm biến từ nổi bật

Cảm biến từ Omron E2EF series

Đặc điểm chung

• Cảm biến từ Omron E2EF có lớp vỏ hoàn toàn là thép không rỉ.
• Độ bền lớn hơn 20 lần so với cảm biến từ đầu nhựa.
• Với cảm biến từ E2EF, khoảng cách phát hiện tương đương hoặc lớn hơn cảm biến từ với đầu nhựa.
• Các Model có sắn lớp phủ fluororesin chống nhiễu
• Chip nhôm chống nhiễu.
• Các model cũng có sẵn dây cắm Smartclick.
• Ứng dụng của Cảm biến từ Omron E2EF: Sử dụng để phát hiện kim loại có từ tính, các ứng dụng có nhiệt độ cao hoặc thấp, các ứng dụng di chuyển.

Thông số kỹ thuật

Loại	Hình trụ đường kính M8, M12, M18, M30
Nguồn cấp	12-24VDC (10-30VDC)
Khoảng cách phát hiện	2-12mm
Độ trễ	10-15% khoảng cách phát hiện
Vật phát hiện	Kim loại có từ tính
Vật phát hiện chuẩn	Sắt Iron 12×12×1, 30×30×1, 54×54×1 (Phụ thuộc vào từng model)
Tần số đáp ứng	0.2 kHz, 0.1 kHz, 0.08 kHz, 0.05 kHz
Ngõ ra điều khiển	DC 2-wire polarity (NO)
Chỉ thị	Đèn báo hoạt động (màu đỏ), đèn báo cài đặt (màu xanh)
Chức năng bảo vệ	Hấp thụ xung áp, bảo vệ ngắn mạch tải.
Kiểu đấu nối	Cáp dài 2m (Tiêu chuẩn), với mã có đuôi -M1TGJ: đầu nối M12 (cáp dài tiêu chuẩn: 300mm)
Phụ kiện	Sách hướng dẫn sử dụng
Cấp bảo vệ	IEC 60529 IP67
Tiêu chuẩn	CE, UL

Cảm biến từ Autonics PR series

Đặc điểm chung

• Cảm biến từ Autonics PR series được cải tiến chống nhiễu với IC chuyên biệt
• Tích hợp mạch bảo vệ nối ngược cực nguồn (Loại DC 3-dây), shock điện, quá dòng (loại DC)
• Cảm biến từ Autonics PR series hoạt động đơn giản, có tuổi thọ và độ tin cậy cao
• Cấu trúc bảo vệ IP67 (Tiêu chuẩn IEC)
• Ứng dụng của Cảm biến từ Autonics PR series: Sử dụng để phát hiện kim loại có từ tính, các ứng dụng có nhiệt độ cao hoặc thấp, các ứng dụng di chuyển.

Thông số kỹ thuật

Loại	Hình trụ phi 8, 12, 18, 30mm
Nguồn cấp	Loại DC 2 dây và 3 dây: 12-24VDC, Loại AC 2 dây: 100-240VAC
Khoảng cách phát hiện	1.5, 2, 4, 5, 8, 10,15mm
Độ trễ	Tối đa 10% khoảng cách phát hiện
Vật phát hiện	Kim loại có từ tính
Vật phát hiện chuẩn	Sắt, 8x8x1mm, 12x12x1mm, 18x18x1mm, 25x25x1mm, 30x30x1mm, 45x45x1mm
Tần số đáp ứng	500Hz; 200Hz; 350Hz; 400Hz; 1KHz; 1.5KHz
Ngõ ra điều khiển	DC 2 dây & 3 dây: NPN NO, NPN NC, PNP NO, PNP NCAC 2 dây: NO, NC
Chỉ thị	Đèn Led đỏ
Chức năng bảo vệ	Mạch bảo vệ quá áp, bảo vệ ngắn mạch, quá tải
Kiểu đấu nối	Cáp liền 2M
Phụ kiện	Đai ốc
Cấp bảo vệ	IP67
Tiêu chuẩn	IEC