Tìm hiểu cảm biến từ là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến từ trường

Có rất nhiều loại cảm biến đã và đang được ứng dụng nhằm hỗ trợ cho cuộc sống hàng ngày cũng như công việc của con người và cảm biến từ cũng là một trong số đó. Vậy, cảm biến từ là gì? Cấu tạo cũng như cơ chế hoạt động của nó ra sao? Hãy cùng chonmuamay.com tìm hiểu qua bài viết chi tiết và cụ thể dưới đây nhé!

==> Xem thêm: ic mở tua là gì? Có nên lắp và sử dụng ic mở tua hay không

Cảm biến từ là gì?

Cảm biến từ có tên tiếng Anh là Inductive Sensor được phân vào nhóm cảm biến tiệm cận từ (Proximity Sensor). Nó là một thiết bị dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có khả năng phát hiện ra vật mang từ tính (chủ yếu là sắt) mà không cần tiếp xúc ở khoảng cách gần.

Có thể hiểu đơn giản như sau, cảm biến từ là một loại cảm biến được sử dụng để giúp bạn nhận ra các nhiễu loạn cũng như thay đổi bên trong từ trường như cường độ, hướng và từ thông. 

Có nhiều loại cảm biến khác nhau và chúng có thể hoạt động trên một số đặc điểm như ánh sáng, áp suất hay nhiệt độ. Những cảm biến này  thường được tách thành hai nhóm. Nhóm thứ nhất được sử dụng để tính tổng từ trường, trong khi nhóm thứ hai được sử dụng để tính các thành phần vectơ trong từ trường.

Cấu tạo của cảm biến từ trường là gì?

Một cảm biến từ cơ bản thường có cấu tạo bao gồm các thành phần chính như sau:

•  Cuộn cảm: Là vật dụng được dùng để dẫn truyền dòng điện một chiều. Ghép nối tiếp hay ghép song song với tụ để tạo thành một mạch cộng hưởng.
•  Bộ cảm ứng và xử lý các tín hiệu: Tại đây, các thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng nhằm  phục vụ các nhu cầu nghiên cứu trong khoa học kỹ thuật. 
•  Ngõ ra điều khiển: Giám sát và điều khiển các quá trình diễn ra.

Nguyên lý cảm biến từ trường

Cảm biến từ có nguyên lý hoạt động không quá phức tạp. Theo đó, khi được cung cấp nguồn, dòng điện sẽ đi qua một mạch chứa cuộn cảm trong khi từ trường xuyên qua nó thay đổi. Hiệu ứng này được sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại đang tương tác với từ trường. Các chất phi kim loại như: chất lỏng hoặc bụi bẩn sẽ không thể tương tác với từ trường. Do vậy, cảm biến từ có thể hoạt động tốt trong môi trường có nhiều bụi hoặc trong điều kiện thời tiết ẩm ướt.

Nếu cảm biến từ có kích thước và thiết diện càng lớn thì từ trường phát ra sẽ càng mạnh hơn. Điều này đồng nghĩa với khoảng diện tích mà nó có thể phát hiện ra vật thể càng lớn từ đó hiệu quả sử dụng mà nó mang lại sẽ cao hơn.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến từ

Cảm biến từ được sử dụng tương đối rộng rãi bởi nó sở hữu nhiều điểm nổi bật, có thể kể đến như sau:

•  Cảm biến từ có thể hoạt động bình thường trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau, thậm chí là trong thời tiết khắc nghiệt nhất.
•  So sánh với các loại cảm biến khác thì cảm biến từ có tuổi thọ dài hơn nhiều, bạn có thể thoải mái sử dụng trong một thời gian dài.
•  Cảm biến từ có cấu tạo đơn giản nên quá trình lắp đặt và sử dụng cũng tương đối dễ dàng và vô cùng nhanh chóng.
•  Chi phí sử dụng khá rẻ.

Phân loại các cảm biến từ

Để có thể dễ dàng nhận biết các loại cảm ứng từ với nhau người ta thường phân chia như sau:

•  Phân loại dựa theo kiểu dáng: Hình hộp và hình trụ
•  Phân loại dựa theo cấu tạo: Shield và Unshield
•  Phân loại dựa vào thông số kỹ thuật: Nguồn cấp điện, ngõ ra, khoảng cách/diện tích phát hiện, tần số có thể đáp ứng, kiểu đấu nối (cảm biến từ 2 dây hay 3 dây), kích thước lắp đặt,…
•  Phân loại dựa theo vị trí cũng như môi trường sử dụng: Dầu mỡ, nhiệt độ cao, bám nhiều bụi bẩn, có tia hàn điện,…

Ứng dụng của cảm biến từ trong đời sống ngày nay

Các thiết bị cảm ứng từ được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống hiện nay, đặc biệt là trong các loại máy móc gia dụng điện tử và thiết bị công nghiệp phục vụ lĩnh vực sản xuất, vệ sinh. Cụ thể như sau:

Bếp từ dùng để đun nấu

So với việc sử dụng bếp gas để nấu ăn thì các thiết bị đun nấu ứng dụng cảm biến từ như bếp từ được đánh giá là an toàn và thân thiện với sức khỏe con người cũng như môi trường hơn rất nhiều.

Bếp từ sinh ra lượng nhiệt để làm nóng nồi nấu bằng cảm ứng từ thay vì dẫn nhiệt từ lửa hoặc các bộ phận làm nóng bằng điện. Lý do là dòng điện cảm ứng trực tiếp làm nóng qua dụng cụ nấu ăn có khả năng bắt từ nên nhiệt độ được tăng lên rất nhanh. 

Bên trong bếp từ có một cuộn dây đồng được đặt ở dưới vật liệu cách nhiệt, sẽ có một dòng điện xoay chiều được đi qua dây đồng này. Do tác dụng của dòng điện xoay chiều, sẽ gây ra hiệu ứng tỏa nhiệt và làm nóng phần đáy nồi cùng các loại thức ăn bên trong.

Đèn điện huỳnh quang

Hầu hết các hệ thống chiếu sáng trong các hộ gia đình hay các doanh nghiệp ngày nay đều rất ưa chuộng các bóng đèn huỳnh quang. Chấn lưu bên trong loại bóng phát sáng này được chế tạo dựa trên nguyên lý điện từ. Khi bật điện, một dòng cao áp trên 2 đầu bóng đèn sẽ phóng điện sang đèn kết hợp với tác động của bột huỳnh quang và giúp đèn phát sáng.

Máy phát điện

Như đã biết, thiết bị này hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng cơ học để tạo ra dòng điện. Bộ phận quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình vận hành của của máy phát điện đó chính là một cuộn dây từ trường. Cơ chế hoạt động của máy phát điện đó là tạo ra từ trường bên trong cuộn dây với tốc độ không thay đổi để tạo ra dòng điện xoay chiều.

Các thiết bị, máy móc chữa bệnh

Điện từ trường đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành các thiết bị y tế tiên tiến hiện đại. Nó được áp dụng trong những phương pháp điều trị như: tăng thân nhiệt cho các bệnh nhân ung thư, cấy ghép tế bào hay chụp cộng hưởng từ (MRI).

Máy hút bụi công suất lớn

Đa phần các mẫu máy vệ sinh hút bụi hiện nay đều sử dụng 2 loại động cơ phổ biến là động cơ chổi than và động cơ cảm ứng từ. Trong đó, những model máy hút bụi được trang bị động cơ cảm ứng từ sẽ có độ bền bỉ cao hơn, hiệu quả làm việc từ đó cũng được nâng cao. Nổi bật là các dòng sản phẩm của các thương hiệu như Kumisai, Supper Clean, Palada,… 

Một số hãng sản xuất cảm biến từ nổi tiếng trên thế giới

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều mẫu mã cảm biến từ mà bạn có thể lựa chọn. Dưới đây là những thương hiệu được nhiều người tiêu dùng tin tưởng và chọn mua nhiều nhất:

• Thương hiệu Autonics, Hanyong của Hàn Quốc 
•  Thương hiệu Omron, Keyence đến từ Nhật Bản
• Thương hiệu IFM của Đức

Thông qua bài viết này chắc hẳn các bạn đã hiểu cảm biến từ là gì rồi phải không? Nếu còn bất cứ thắc mắc nào cần được hỗ trợ hoặc giải đáp, bạn đọc hãy để lại câu hỏi trong phần bình luận dưới đây để chúng ta cùng thảo luận nhé!