CẢM BIẾN SENSOR CÔNG NGHIỆP
Giới Thiệu Cảm Biến Rung Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Cách Chọn
Th10
Cảm biến rung hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong cả sản xuất công nghiệp lẫn đời sống hằng ngày, đặc biệt là các ứng dụng nhà thông minh. Thiết bị này giúp phát hiện và cảnh báo rung động bất thường, góp phần bảo vệ tài sản, giám sát máy móc, và nâng cao mức độ an toàn – tiện nghi cho người sử dụng. Bài viết sau đây sẽ giới thiệu cảm biến rung là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách chọn.
Giới thiệu cảm biến rung là gì?
Cảm biến rung (Vibration Sensor) một trong những cảm biến công nghiệp được sử dụng phổ biến. Thiết bị có chức năng phát hiện và đo lường độ rung động hoặc dịch chuyển của vật thể xung quanh. Chẳng hạn như chuyển động của người, máy móc hay thiết bị. Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và đời sống hiện đại. Đặc biệt trong hệ thống giám sát máy móc, bảo trì thiết bị cũng như bảo vệ an ninh cho nhà thông minh.
Có 3 loại cảm biến rung phổ biến nhất gồm:
- Cảm biến gia tốc (Accelerometers) – đo gia tốc rung của vật thể.
- Cảm biến dòng điện xoáy (Eddy-current) – phát hiện rung động dựa trên biến thiên từ trường.
- Cảm biến đo sức căng (Strain Gauge) – đo sự biến dạng cơ học do rung động gây ra.
- Cảm biến rung đang trở thành thiết bị không thể thiếu trong hệ thống giám sát và tự động hóa công nghiệp hiện đại.
Xem nhanh top 12 cảm biến công nghiệp tốt được nhiều người tin dùng tại ATPro
Cấu tạo của cảm biến rung
Một cảm biến rung thường được thiết kế gồm ba bộ phận chính, mỗi phần đảm nhiệm một vai trò trong việc phát hiện và xử lý tín hiệu rung động:
Bộ phận cảm biến (Sensor Element): Có nhiệm vụ phát hiện và phản ứng với rung động. Phần này hoạt động theo nhiều nguyên lý khác nhau như: cảm ứng điện từ (cuộn dây – nam châm), áp điện (piezoelectric). Tạo điện tích khi bị biến dạng, hoặc tụ điện biến thiên, thay đổi điện dung khi bản cực di chuyển.
Bộ phận xử lý tín hiệu (Signal Processing Unit): Tiếp nhận tín hiệu thô từ phần cảm biến. Sau đó sẽ khuếch đại, lọc nhiễu và chuyển đổi thành tín hiệu điện tiêu chuẩn (như điện áp hoặc dòng điện). Để các hệ thống điều khiển hoặc thiết bị giám sát đọc được.
Vỏ bảo vệ (Housing): Được làm từ vật liệu chống va đập, chống bụi và chống ẩm. Bảo vệ linh kiện bên trong khỏi tác động của môi trường công nghiệp khắc nghiệt, đảm bảo độ bền và độ ổn định lâu dài cho cảm biến.
Phân loại các cảm biến rung
| Loại cảm biến rung | Ưu điểm nổi bật | Nhược điểm | Ứng dụng phổ biến |
| Gia tốc áp điện (Piezoelectric Accelerometer) | Độ nhạy cao, phản hồi nhanh, dải tần rộng, độ bền tốt. | Nhạy cảm với nhiệt độ, cần mạch khuếch đại tín hiệu. | Giám sát rung động máy móc, tua-bin, động cơ công nghiệp. |
| Gia tốc điện dung (Capacitive Accelerometer) | Độ chính xác cao, ít chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ. | Mạch đo phức tạp, độ nhạy thấp hơn cảm biến áp điện. | Đo dao động nhẹ, ứng dụng trong dân dụng và giám sát môi trường. |
| Gia tốc MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) | Kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp, tiêu thụ điện ít, dễ tích hợp. | Độ chính xác và tuổi thọ thấp hơn cảm biến công nghiệp. | Thiết bị IoT, điện thoại thông minh, drone, hệ thống cảnh báo rung. |
| Cảm biến vận tốc (Velocity Sensor) | Không cần nguồn cấp ngoài, độ bền cao, hoạt động ổn định lâu dài. | Kích thước lớn, dải tần đo hạn chế. | Đo rung động kết cấu, giám sát cầu đường, động cơ lớn. |
| Cảm biến dòng điện xoáy (Eddy Current Sensor) | Độ chính xác cao, đo không tiếp xúc, phản hồi nhanh. | Chỉ dùng cho vật liệu kim loại dẫn điện, giá cao. | Đo rung trục, kiểm tra lệch trục tua-bin, động cơ quay tốc độ cao. |
| Cảm biến đo sức căng (Strain Gauge Sensor) | Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, chi phí thấp. | Độ nhạy thấp, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường. | Đo dao động kết cấu cơ khí, cầu thép, máy công nghiệp nhỏ. |
| Cảm biến Laser (Laser Vibration Sensor) | Độ chính xác cực cao, đo không tiếp xúc, thích hợp cho đo từ xa. | Chi phí cao, yêu cầu môi trường đo ổn định, ít bụi. | Phòng thí nghiệm, kiểm định rung động tinh vi, đo kiểm chất lượng sản phẩm. |
Nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến rung
Cảm biến rung hoạt động dựa trên nhiều nguyên lý vật lý khác nhau, tùy theo cấu tạo và mục đích sử dụng của từng loại cảm biến. Cùng tìm hiểu các nguyên lý phổ biến nhất hiện nay:
Áp điện (Piezoelectric): Tạo ra điện tích khi vật liệu bị rung hoặc biến dạng. Ưu điểm là độ nhạy cao, phản hồi nhanh, phù hợp môi trường công nghiệp.
Điện dung (Capacitive): Đo sự thay đổi điện dung giữa hai bản cực khi có rung động. Chính xác, ổn định nhưng mạch đo phức tạp.
Điện trở (Resistive): Dựa trên sự thay đổi điện trở khi vật liệu bị biến dạng. Giá rẻ, dễ dùng nhưng độ nhạy thấp.
Điện từ (Electromagnetic): Tạo dòng cảm ứng khi cuộn dây rung trong từ trường. Bền, không cần nguồn điện ngoài nhưng kích thước lớn.
Quang học (Optical): Dùng tia sáng hoặc laser để phát hiện dao động. Độ chính xác rất cao, không tiếp xúc nhưng chi phí lớn và cần môi trường ổn định.
Tip lựa chọn cảm biến rung phù hợp- hiệu quả
Độ nhạy: Yếu tố quyết định khả năng phát hiện rung của cảm biến. Ứng dụng cần đo rung nhỏ nên chọn cảm biến có độ nhạy cao, còn môi trường rung mạnh thì nên chọn loại có độ nhạy thấp để tránh báo sai.
Phạm vi đo: Thể hiện biên độ và tần số rung mà cảm biến ghi nhận. Với máy móc công nghiệp, cần cảm biến có tần số đo cao; trong khi hệ thống an ninh chỉ cần đo rung nhẹ.
Khả năng kết nối: Analog, Digital, I2C hay SPI. Nên kiểm tra khả năng tương thích với PLC, vi điều khiển hoặc hệ thống giám sát trước khi mua. Một số cảm biến còn hỗ trợ cấu hình linh hoạt, dễ dàng tích hợp vào nhiều hệ thống khác nhau.
Độ bền và khả năng chịu môi trường: Để cảm biến hoạt động ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm lớn hoặc môi trường nhiều bụi bẩn. Ưu tiên các thiết bị có tiêu chuẩn chống nước – chống bụi IP, vỏ bảo vệ chắc chắn và tuổi thọ cao để giảm chi phí bảo trì và đảm bảo độ tin cậy lâu dài.
Lời kết
Cảm biến rung đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và bảo vệ các hệ thống công nghiệp, an ninh cũng như trong nghiên cứu khoa học. Việc lựa chọn đúng loại cảm biến không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị, tối ưu chi phí đầu tư.
Xem thêm: Tìm Hiểu Cảm Biến Điện Dung Là Gì? Cấu Tạo, Ứng Dụng Và Nguyên Lý Hoạt Động
Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tự động hóa, ATPro Corp tự hào là địa chỉ cung cấp cảm biến rung chất lượng cao, có đa dạng mẫu mã và thông số kỹ thuật, đáp ứng mọi nhu cầu sử dụng. Hy vọng qua bài viết này, bạn đọc đã nắm rõ những yếu tố quan trọng để lựa chọn sản phẩm phù hợp.
Tham khảo ngay các sản phẩm đang được bán chạy nhất tại ATPro
ATPro - Cung cấp phần mềm SCADA, MES, quản lý điện năng, hệ thống gọi số, hệ thống xếp hàng, đồng hồ LED treo tường, đồng hồ đo lưu lượng, máy tính công nghiệp, màn hình HMI, IoT Gateway, đèn tín hiệu, đèn giao thông, đèn máy CNC, bộ đếm sản phẩm, bảng LED năng suất, cảm biến công nghiệp,...uy tín chất lượng giá tốt. Được khách hàng tin dùng tại Việt Nam.
Bài viết liên quan
Cảm biến báo mức xi măng – bột cám – hạt nhựa giá rẻ, chính hãng
Trong các ngành công nghiệp như xi măng, thức ăn chăn nuôi, nhựa hay thực [...]
Th10
Cảm biến CSS High Resolution là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Trong kỷ nguyên sản xuất hiện đại, nơi mọi chi tiết đều đòi hỏi sự [...]
Th10
Tìm Hiểu Cảm Biến Điện Dung Là Gì? Cấu Tạo, Ứng Dụng Và Nguyên Lý Hoạt Động
Cảm biến điện dung là một trong những loại cảm biến được ứng dụng rộng [...]
Th10
[Góc giải đáp]: Cảm biến đo mức chất rắn nguyên liệu giá bao nhiêu?
Quản lý chính xác mức nguyên liệu trong các silo, thùng chứa/bồn chứa là yếu [...]
Th10
Cảm Biến Chuyển Động Là Gì? Phân Loại Và Nguyên Lý Hoạt Động
Cảm biến chuyển động được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện đại, đặc [...]
Th10
Cảm biến nhiệt độ khí nạp là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
Trong các hệ thống động cơ hiện đại, đặc biệt là động cơ sử dụng [...]
Th10