Cảm biến rung là gì? Cách chọn cảm biến rung chuẩn (2022)

0
68

Cảm biến rung là một trong những thiết bị “quen mặt” trong nhiều món đồ dùng điện tử. Với độ ứng dụng cao của cảm biến rung, chắc hẳn các bạn đã biết tới chúng. Vậy cảm biến rung là gì? Cách chọn cảm biến rung chuẩn như thế nào? Hãy cùng mình tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây nhé:

Cảm biến rung là gì?

Thiết bị cảm biến nói chung, rất đa dạng các loại, dùng để phát hiện sự phản hồi của ánh sáng, nhiệt độ, chuyển động hay áp suất… vào môi trường vật lý. Do đó, có thể chia thành các loại cảm biến nhiệt độ, cảm biến chuyển động, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng… tùy theo loại tính chất muốn được đo lường sự thay đổi. Trong đó, rất phổ biến là cảm biến rung.

Cảm biến rung là gì

Cảm biến rung (tên tiếng Anh: Vibration Sensor) là một loại cảm biến có chức năng chính là đo lượng sự rung động của bất kỳ thiết bị nào đó. Thông thường, sự rung động của bất kỳ sự vật nào cũng được đặc trưng bằng độ dịch chuyển, gia tốc và tốc độ. Độ rung là phép đo phức tạp bao gồm nhiều thông số khác nhau được tích hợp.

Cảm biến rung sẽ nhận biết những sự thay đổi của các thông số này và phát ra các tín hiệu rung chuyển. Có thể bắt gặp cảm biến rung trong các thiết bị như điện thoại di động, điều khiển, máy móc công nghiệp…

→ Cấu tạo cảm biến rung

Cơ chế hoạt động của cảm biến rung khá đơn giản, vì vậy cấu tạo cũng cảm biến rung cũng khá quen thuộc, bao gồm 2 bộ phận chính là:

  • Cuộn dây dẫn
  • Nam châm vĩnh cửu

Cấu tạo cảm biến rung

Với cấu tạo này, nam châm sẽ thiết kế làm sao để có thể được cố định khi khung cảm biến di chuyển. Khi đó, nam châm vĩnh cửu và cuộn dây dẫn sẽ chuyển động tạo thành một dòng điện có điện tích tỷ lệ thuận với vận tốc rung. Như vậy, cảm biến rung hoạt động độc lập và cũng không cần dùng đến dòng điện, mạch biến đổi tín hiệu bên ngoài.

→ Công dụng cảm biến rung là gì?

Cảm biến rung được ứng dụng rất nhiều trong đời sống đặc biệt sử dụng nhiều trong các công trình hay trên các loại vỏ máy móc, đồ điện tử. Cảm biến rung có công dụng phát ra những rung động ở tần số cao, có thể dùng để cảnh bảo chống trộm, rung để phát nhạc, rung để báo động, rung để phát phát tín hiệu…

Cảm biến rung chống trộm xe

Vibration Sensor có thể đặt trên vỏ các loại máy móc để phát tín hiệu liên quan đến các thiết bị phía trong máy móc như ổ trục, cánh quạt, trục lăn, hộp số…

Ngoài ra, cảm biến rung còn được dùng trong các nhà máy công nghiệp như trong nhà máy xi măng để đo mức xi măng, dùng trong nhà máy thức ăn để đo mức hạt giống, thức ăn gia súc, dùng trong nhà máy chế biến gỗ để đo mức mùn cưa… Tùy theo các nhu cầu, cảm biến rung được ứng dụng một cách rất linh hoạt, sáng tạo.

Công dụng cảm biến rung

→ Có bao nhiêu loại cảm biến rung?

Cảm biến rung trên thị trường có khá nhiều loại như: cảm biến vận tốc, cảm biến dòng xoáy, cảm biến điện dung, cảm biến điện, cảm biến điện cảm quán tính, cảm biến gia tốc áp lực, cảm biến ứng suất kháng… Trong đó, có 03 loại cảm ứng rung phổ biến nhất là cảm biến gia tốc, cảm biến đo sức căng và cảm biến dòng điện xoáy.

Cảm biến dòng điện xoáy

Cảm biến dòng điện xoáy (Eddy current) hay còn được gọi là cảm biến dịch chuyển điện dung. Thiết bị này hoạt động bằng trường điện từ và không đo lường trực tiếp vị trí thay đổi của các thành phần dẫn điện. Do đó, cảm biến sử dụng cơ chế tạo dòng điện AC ở đầu dò, dòng điện này tạo các dòng điện xoáy.

Cảm biến dòng điện xoáy

Khi sự tương tác từ trường của hai dòng điện này thay đổi, cảm biến sẽ tạo ra điện áp có tỉ lệ thuận với sự thay đổi trong tương tác của hai từ trường, từ đó phát ra các rung động.

Lưu ý nếu sử dụng cảm biến dòng điện xoáy, thiết bị cần đo phải lớn hơn ít nhất 3 lần đường kính của cảm biến xoáy. Như vậy, kết quả sẽ chính xác và đáng tin cậy hơn.

Cảm biến gia tốc

Cảm biến gia tốc (accelerometer) là loại được sử dụng phổ biến. Chúng giúp đo lường gia tốc chuyển động của các phần tử trong kết cấu. Cảm biến gia tốc sẽ có bộ chuyển đổi lực cơ học do sự thay đổi chuyển động gây ra và chuyển thành dòng điện. Cơ chế này ứng dụng hiệu ứng piezoelectric effect (hiệu ứng áp điện).

Có 2 loại cảm biến rung gia tốc là cảm biến gia tốc trở kháng thấp và cảm biến gia tốc trở kháng cao.

Cảm biến gia tốc

Cảm biến gia tốc trở kháng thấp có cấu tạo gồm: một gia tốc kế, một vi mạch và bóng bán dẫn. Gia tốc kế điện tích sẽ được đặt ở mặt trước cùng vi mạch và thông qua bóng bán dẫn để chuyển đổi điện tích thành điện áp trở kháng thấp.

Cảm biến gia tốc trở kháng cao thì sẽ tạo điện tích kết nối trực tiếp với thiết bị đo.
Trong đời sống, thiết bị cảm biến gia tốc trở kháng thấp được ứng dụng nhiều hơn, đặc biệt là trong ngành công nghiệp. Còn với thiết bị cảm biến gia tốc trở kháng cao cần các thiết bị đo đạc đặc biệt nên ứng dụng nhiều trong sở nghiên cứu.

Cảm biến đo sức căng

Cảm biến đo sức căng (Strain Gauge) có đặc điểm là sẽ thay đổi điện trở theo lực tác động nên nó có thể chuyển đổi áp suất, lực căng, trọng lượng, lực tác động… thành những sự thay đổi điện trở tương thích và có thể đo lường được.

Cảm biến đo sức căng

Một cách dễ hiểu khi có một lực căng tác động lên dây kim loại sẽ làm dây căng ra, đường kính giảm và chiều dài tăng. Do sự thay đổi này làm điện trở dây dẫn thay đổi và có thể đo được sức căng trên các bộ phận máy.

TOP 03 dòng cảm biến rung nên dùng

#1 SW420

SW 420 là Module cảm biến rung sử dụng bộ cảm biến SW420.Ngoài ra thiết bị còn sử dụng bộ cảm biến IM 393 để xác định nhanh và chính xác các rung động. Ưu điểm của thiết bị là khá nhỏ gọn, sử dụng đơn giản và ứng dụng được trong nhiều dự án đời sống như cảnh báo trộm, động đất,…

cảm biến rung SW420

Thông số kỹ thuật SW 420:

  • Điện áp: 3.3 – 5V
  • Kích thước: dài 32cm – rộng 14cm
  • Cách điều khiển: bằng Transistor.

#2 801S

Là Module cảm biến rung có độ chính xác cao và độ bền có thể chịu được 60 triệu cú sốc, 801S được ứng dụng rất nhiều. Cảm biến rung 801S có thể thay đổi theo các mức độ khi phát hiện rung động và có thể điều chỉnh biến trở để điều chỉnh độ nhạy của thiết bị.

Cảm biến rung 801S

Tại Việt Nam, cảm biến 801S được sử dụng nhiều trong các thiết bị khóa điện tử thông minh chống trộm. Cảm biến với một chân DO ( chân đầu ra kỹ thuật số) có thể phát ra các mức tín hiệu rung động cao/ thấp theo một ngưỡng nhất định.

Thông số kỹ thuật 801S:

  • Điện áp: 3 – 5 V
  • Kích thước: Dài 45cm – rộng 15cm
  • Điều khiển: Dùng chip LM393

#3 AT-117RM

Cảm biến rung AT- 117RM khá quen thuộc, ứng dụng sản phẩm trong các loại xe ô tô, xe máy để cảnh báo trộm bẻ khóa xe hay ăn cắp phụ tùng xe. Cũng có thể dùng cảm biến rung lắp đặt tại vị trí cửa sổ, cửa ra vào…

Cảm biến rung AT- 117RM

AT- 117RM là cảm biến rung có Remote điều khiển. Khi nhận biết được các tác động, cảm biến có thể phát ra những âm thanh cảnh báo và anh em có thể sử dụng remote để điều khiển bật tắt khi âm thanh cảnh báo vang lên. Vì vậy ngoài ứng dụng chống trộm, AT- 117RM cũng được dùng để tìm kiếm thiết bị như tìm xe trong bãi đỗ xe…

Làm thế nào chọn cảm biến phù hợp?

Ngoài những thiết bị cảm biến thông dụng được giới thiệu trên đây, thị trường còn có khá nhiều loại cảm biến khác. Để chọn được cảm biến phù hợp có thể dựa theo một số tiêu chí dưới đây:

Lựa chọn cảm biến rung phù hợp

→ Phạm vi rung

Mỗi loại cảm biến đều sẽ có một phạm vi rung nhất định. Phạm vi rung hay khoảng rung là mức độ rung động thay đổi phù hợp với mỗi tác động. Cảm biến gia tốc có độ nhạy và cường độ thấp hơn ngưỡng đo nên trong trường hợp yêu cầu phạm vi rung có thể cân nhắc.

Phạm vi rung

→ Độ nhạy của cảm biến rung

Tương tự, độ nhạy của cảm biến là một thông số quan trọng với cảm biến rung. Thông thường, độ nhạy của cảm biến rơi vào khoảng 10mV/G – 100mV/G. Giả sử, độ nhạy cảm biến rung thông thường là 10mV/G, anh em sử dụng để đo tín hiệu 10G thì yêu cầu có dòng điện đầu ra 1000mV hay bằng 1V.

Độ nhạy cảm biến rung

Độ nhạy này thay đổi theo tần số và độ nhạy chính xác được thể hiện trong giấy hiệu chuẩn. Biết được độ nhạy của cảm biến rung, có thể biết được nên sử dụng loại cảm biến nào phù hợp cho ứng dụng mình cần làm.

→ Số lượng trục

Cảm biến rung thường có hai loại nếu chia theo số lượng trục. Loại hay được sử dụng nhất, là cảm biến gia tốc đo gia tốc dọc theo đúng 1 trục. Loại thứ hai là cảm biến rung gia tốc 3 trục.

Số lượng trục cảm biến rung

Gia tốc 1 trục khá đơn giản, thông dụng và ứng dụng đo độ rung của các loại máy. Còn cảm biến 3 trục tạo ra một vectơ gia tốc 3D có thể đo được rung động 3 chiều như rung ở bên, rung ngang, quay.

→ Cách gắn cảm biến rung

  • Loại cầm tay hoặc đầu dò: Được dùng khá nhiều, có thể di chuyển thiết bị cảm ứng theo nhu cầu đo độ rung của các bị, tuy nhiên khá bất tiện khi phải cầm theo.

Cách gắn cảm biến rung

  • Dạng từ: Cảm biến rung ứng dụng công nghệ hiện đại, là sản phẩm phổ biến, thích hợp sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, sản xuất, đời sống hiện nay.
  • Loại dạng dính
  • Dạng Stud Mount

→ Tần số rung

Tần số rung cũng là yếu tố quan trọng mà người dùng nên nắm được trước khi mua. Tần số rung ảnh hưởng đến độ nhạy của cảm biến. Độ nhạy của cảm biến thường chia thành 2 mức. Độ nhạy cao sẽ dùng để đo tín hiệu có tần số thay đổi thấy và ngược lại, độ nhạy thấp dùng để đo tín hiệu có tần số thay đổi nhỏ.

Tần số rung

→ Tác động từ môi trường

Yếu tố quan trọng không thể bỏ qua khi chọn cảm biến rung là những tác động từ môi trường đến vật chủ cần đo độ rung. Các tác động như yếu tố nhiệt độ, hóa chất độc hại, độ ẩm. Thường trong những môi trường đặc thù có độ nguy hiểm, gia tốc được chế tạo bằng thép không gỉ, như vậy sẽ chống lại được quá trình ăn mòn.

Tuy nhiên, không cần quá lo lắng vì các máy đo gia tốc thường có cấu trúc chắc chắn để đối phó với những tác động xấu từ môi trường. Vì vậy, độ chính xác của cảm biến rung hoàn toàn có thể tin tưởng.

Tác động từ môi trường đến cảm biến rung

Tuy nhiên, điểm yếu của cảm biến rung nằm ở việc các máy đo gia tốc không có điều hòa làm mát. Như vậy, nếu sử dụng cảm biến ở chế độ sạc sẽ tạo nhiệt độ rất cao. Nên người dùng có thể cân nhắc dụng loại cảm biến có bộ khuếch đại sạc phù hợp.

⏭️ Mời anh em xem thêm nhé:

Với những thông tin về cảm biến rung, hy vọng anh em đã có một cái nhìn cụ thể hơn về sản phẩm. Đây là một sản phẩm không còn xa lạ với anh em kỹ thuật , tuy nhiên những ứng dụng và cách chọn cảm biến rung chuẩn được mình tổng hợp, chắc chắn là những thông tin hữu ích dành cho anh em

Mecsu – Kiến thức kỹ thuật

Đam mê cơ khí trong máu rồi, biết gì chia sẻ đó, anh em cùng nhau chia sẻ nhé
Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments