Cảm biến từ trường là gì? Cấu tạo, phân loại và một số ứng dụng phổ biến

Cảm biến từ trường đã trở thành một công nghệ không thể thiếu trong nhiều ứng dụng thực tế, từ việc lắp đặt trên nắp của sản phẩm cho đến phát hiện các phần mũi khoan bị gãy trên máy móc gia công CNC. Nhưng để hiểu rõ hơn về thiết bị này, chúng ta cần tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và ứng dụng của cảm biến từ trường. Hãy cùng RX Tradex khám phá chi tiết hơn về cảm biến từ trường trong bài viết dưới đây!

1. Cảm biến từ trường là gì? 

Cảm biến từ trường, hay còn gọi là Inductive Sensor, thuộc nhóm các thiết bị cảm biến tiệm cận từ, được sử dụng để phát hiện những biến đổi trong từ trường như hướng, cường độ và từ thông. Ở một khoảng cách cố định, chúng có khả năng phát hiện các vật mang từ tính như kim loại.

Hiện nay, các thiết bị cảm biến được phân loại thành hai nhóm chính: nhóm sử dụng để tính toán tổng từ trường và nhóm sử dụng để tính toán các thành phần vector có trong từ trường. Đối với sản phẩm cảm biến tính các thành phần vector, cần sử dụng các kỹ thuật liên quan đến hỗn hợp điện tử và vật lý.

2. Cấu tạo và đặc điểm nổi bật của cảm biến từ 

2.1. Cấu tạo của cảm biến từ trường

Cảm biến từ trường được cấu tạo từ các phần chính như sau:

• Cuộn cảm: Phần này dùng để dẫn truyền dòng điện một chiều. Cuộn cảm có thể được ghép nối tiếp hoặc ghép song song với tụ để tạo thành một mạch cộng hưởng.
• Bộ cảm ứng và xử lý tín hiệu: Ở phần này, thông tin từ cuộn cảm được xử lý để đưa ra một tham số định tính hoặc định lượng. Quá trình này giúp đáp ứng các nhu cầu nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật.
• Phần ngõ ra điều khiển: Thực hiện nhiệm vụ giám sát và điều khiển các quá trình diễn ra trong cảm biến.

2.2. Đặc điểm nổi bật của cảm biến từ trường

Các thiết bị cảm biến từ trường được ưa chuộng và sử dụng phổ biến trong đời sống hiện nay nhờ vào những ưu điểm nổi bật sau:

• Khả năng hoạt động trong mọi điều kiện môi trường, bao gồm cả những điều kiện khắc nghiệt nhất.
• Tuổi thọ kéo dài, vượt trội so với nhiều loại thiết bị cảm biến khác, cho phép người dùng sử dụng lâu dài mà không cần lo lắng về việc thay thế.
• Cấu trúc đơn giản, dễ lắp đặt và sử dụng ngay cả đối với những người không chuyên về kỹ thuật.
• Chi phí sử dụng phải chăng, giúp tiết kiệm chi phí cho người dùng.

3. Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ trường 

Cảm biến từ trường hoạt động dựa trên nguyên lý của trường từ và hiện tượng điện từ, cụ thể như sau:

• Khi được cấp nguồn, dòng điện sẽ chạy qua cuộn cảm trong cảm biến, tạo ra một trường từ ở đầu dò. Khi một vật thể kim loại xuất hiện trong khu vực này, nó sẽ làm thay đổi từ trường của cảm biến. Cảm biến sẽ ngay lập tức gửi tín hiệu báo cho bộ điều khiển để nhận biết việc phát hiện vật thể.
• Với các cảm biến có kích thước và thiết diện lớn, trường từ phát ra sẽ càng mạnh. Điều này có nghĩa là khả năng nhận diện và phát hiện vật thể trong khu vực sẽ được nâng cao, tăng tính hiệu quả sử dụng của cảm biến.

4. Các loại cảm biến từ 

Cảm biến từ trường được phân loại thành ba nhóm chính dựa trên các phạm vi từ tính khác nhau:

4.1. Cảm biến từ trường thấp

Loại cảm biến này có khả năng phát hiện các giá trị từ trường cực thấp, thường được sử dụng trong việc phát hiện các vật liệu như rước hạt nhân, SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), hoặc trong các ứng dụng sợi quang. Chúng được áp dụng rộng rãi trong công nghệ hạt nhân và lĩnh vực y tế.

4.2. Cảm biến từ trường Trái Đất

Loại cảm biến này sử dụng từ trường tự nhiên của Trái Đất, có phạm vi từ 1 micro gauss đến 10 gauss. Thường được sử dụng để định hướng và định vị trong các ứng dụng như trong các phương tiện di chuyển.

4.3. Cảm biến từ trường nam châm

Thiết bị này có khả năng cảm nhận các giá trị từ trường lớn, thường vượt quá 10 gauss. Thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp sử dụng nam châm vĩnh cửu, các thiết bị trong hội trường, cảm biến GMR (Giant Magnetoresistance), hoặc trong các thiết bị công nghiệp như công tắc từ.

5. Ứng dụng

Thiết bị cảm biến từ trường có nhiều ứng dụng trong đời sống hiện nay, nhưng phổ biến nhất là trong các lĩnh vực công nghiệp sản xuất, công nghệ vệ tinh và đồ điện tử gia dụng. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của cảm biến từ trường trong thực tế:

• Bếp điện từ: Cảm biến từ trường được sử dụng để kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ trên bếp điện từ, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc nấu nướng.
• Đèn huỳnh quang: Cảm biến từ trường được tích hợp vào đèn huỳnh quang để điều chỉnh và duy trì độ sáng của đèn, cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của đèn.
• Máy phát điện: Trong máy phát điện, cảm biến từ trường được sử dụng để kiểm soát và điều chỉnh tốc độ và điện áp đầu ra, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu suất cao.
• Ứng dụng y tế: Cảm biến từ trường được áp dụng trong các thiết bị y tế hiện đại như cấy ghép tế bào, máy chụp cộng hưởng từ (MRI), và thiết bị điều chỉnh nhiệt độ thân nhiệt cho bệnh nhân ung thư.
• Phát hiện và phân loại sản phẩm: Trong các nhà máy sản xuất, cảm biến từ trường được sử dụng để phát hiện và phân loại các sản phẩm dựa trên tính chất từ trường của chúng, giúp tăng cường quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.
• Máy CNC: Trong công nghệ gia công CNC, cảm biến từ trường được sử dụng để định vị và kiểm soát vị trí của các công cụ cắt và làm việc, đảm bảo độ chính xác và hiệu suất trong quá trình gia công.

6. Tổng kết

Trong thực tế, cảm biến từ trường có nhiều ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực như y tế, sản xuất và công nghệ gia công CNC. Sự phát triển và ứng dụng của cảm biến từ trường đang đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và chất lượng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong sản xuất công nghiệp điện tử. Hy vọng với những thông tin trên đây, quý doanh nghiệp cũng đã hiểu rõ hơn về cảm biến từ trường là gì, cũng như cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến từ trường.

Hơn nữa, để khám phá thêm về nhiều thiết bị công nghệ máy móc tiên tiến trong lĩnh vực sản xuất điện tử, quý doanh nghiệp có thể đăng ký tham gia triển lãm NEPCON Việt Nam. Đây không chỉ là một sự kiện triển lãm, mà còn là một nền tảng quý báu cho việc tiếp cận với các chuyên gia hàng đầu trong ngành, gặp gỡ các đối tác mới, và tìm kiếm những cơ hội hợp tác và đầu tư mới. Tham gia NEPCON Việt Nam, quý doanh nghiệp sẽ mở ra cánh cửa cho những đơn hàng có giá trị, đồng thời mở rộng mạng lưới kinh doanh và tạo dựng sự uy tín của mình trong ngành công nghiệp điện tử.