Cảm Biến Rung Là Gì? Nguyên Lý & Các Loại Cảm Biến Rung Phổ Biến Nhất

Cảm biến rung là gì? Chắc hẳn nhiều người còn thắc mắc về loại cảm biến này được ứng dụng như thế nào trong cuộc sống hiện nay và các đặc điểm ra sao. Vì vậy hãy cùng công ty nhà thông minh AiSmartHome tìm hiểu trong bài viết này nhé.

Cảm biến rung là gì ?

Cảm biến rung là loại thiết bị có khả năng đo lường sự rung động hoặc dịch chuyển của một vật thể xung quanh nào đó. Cảm biến có thành chuyển các thay đổi của sự rung động thành tín hiệu đầu ra, từ đó cung cấp thông tin về độ dịch chuyển, gia tốc và vận tốc.

Nhờ vào kết quả đo lường mà cảm biến rung có thể giúp chúng ta phát hiện những vấn đề tiềm ẩn của các loại máy móc, thiết bị và phản ánh trạng thái làm việc có bị hỏng hay bị lỗi không. Đồng thời, hạn chế được các sự cố liên quan đến nhiều thiết bị khác. Nên cảm biến này thường được sử dụng phổ biến trong đời sống hằng ngày và trong các ngành sản xuất công nghiệp.

Cấu tạo của cảm biến rung

Cảm biến rung được tạo nên bởi hai bộ phận chính đó là cuộn dây dẫn và nam châm vĩnh cửu.

• Cuộn dây dẫn: Đảm nhận chức năng như một tụ điện, làm cản trở dòng điện xoay chiều và cho phép dòng điện một chiều đi qua.
• Nam châm vĩnh cửu: Có chức năng đó là nối hai cực từ lại với nhau để tạo nên từ trường. 

Các bộ phần được thiết kế cố định đảm bảo cho nam châm cố định khi khung di chuyển. Khi nam cuộn dây dẫn và nam châm vĩnh cửu di chuyển thì sẽ tạo nên một dòng điện tỉ lệ thuận với vận tốc của việc di chuyển. Đặc biệt là cảm biến rung hoạt động bằng việc tự tạo ra dòng điện mà không cần dùng đến dòng điện bên ngoài.

Nguyên lý hoạt động cảm biến rung

Cảm biến rung được hoạt động theo quá trình diễn ra như sau:

Khi nhận được sự rung động báo đến cảm biến gia tốc trên cảm biến rung, các tinh thể điện áp sẽ bị biến dạng và tạo ra điện tích. Một lượng điện tích được chuyển vào mạch điện bên trong cảm biến rung sau đó biến đổi thành điện áp. Điện áp này sẽ di chuyển vào thiết bị đo độ rung thông qua connector và chuyển thành dữ liệu đo. 

Các cảm biến rung phổ biến 

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại cảm biến rung tuy nhiên thường có 3 loại cảm biến phổ biến như sau:

Cảm biến rung gia tốc

Cảm biến rung gia tốc hay còn có tên gọi là Accelerometer, có khả năng đo lường gia tốc chuyển động của các phần tử trong các bộ phận kết cấu. Cảm biến này có bộ chuyển đổi lực cơ học do sự thay đổi chuyển động gây ra, từ đó chuyển đổi thành dòng điện. Cơ chế hoạt động này ứng dụng hiệu ứng điện áp piezoelectric effect.

Cảm biến rung gia tốc gồm có 2 loại cảm biến chính bao gồm cảm biến gia tốc trở kháng cao và cảm biến gia tốc trở kháng thấp. Đối với loại cảm biến trở kháng cao thường được dùng trong các nghiên cứu, điện trở kháng thấp được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp.

Cảm biến rung dòng điện xoáy

Cảm biến rung dòng điện xoáy hay còn gọi là Eddy current, là một loại cảm biến chuyển động điện dung. Cảm biến này được hoạt động dựa trên trường điện từ và không đo trực tiếp vị trí thay đổi của các thành phần dẫn điện. Vì vậy, cảm biến sử dụng cơ chế tạo ra dòng điện AC ở các đầu đo, dòng điện được tạo ra là dòng điện xoáy.

Khi từ trường của hai dòng điện xoáy thay đổi thì cảm biến sẽ tạo ra điện áp tỷ lệ thuận với sự thay đổi từ trường của hai dòng điện này, từ đó phát ra các rung động. Loại cảm biến này thường được ứng dụng trong các ngành công nghiệp, dầu khí, điện,…

Cảm biến rung đo sức căng

Cảm biến rung đo sức căng (Strain Gauge) sẽ là thay đổi điện trở theo lực tác động bên ngoài lên cảm biến nên có thể chuyển đổi áp suất, lực căng, lực tác động, trọng lượng,… thành những sự thay đổi của điện trở tương thích với tác động và có thể đo lường được. Loại cảm biến này thường được ứng dụng nhiều trong đời sống, là thiết bị cảm biến đo sức căng.

Ứng dụng cảm biến rung trong các lĩnh vực

Cảm biến rung được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, mang lại nhiều lợi ích cho con người. Cùng tìm hiểu những ứng dụng nổi bật trong các lĩnh vực sau nhé.

Ứng dụng trong nhà thông minh

Cảm biến rung được ứng dụng nhiều trong nhà thông minh, thiết bị giúp cho chủ nhà phát hiện những nguy hiểm rung động bất thường, nhận các cảnh báo nhanh chóng trên điện thoại thông minh, tự động kích hoạt các hệ thống báo động. Nhờ cảm biến thông minh mà chủ nhà có thể phát hiện được những sự xâm nhập lạ vào ngôi nhà của mình. Bạn có thể lắp đặt tại các cửa ra vào, cổng, cửa sổ ban công.

Ứng dụng trong ngành xây dựng

Trong ngành xây dựng các cảm biến rung được ứng dụng để giám sát hiệu quả của các thiết bị máy móc, sử dụng đóng cọc bê tông để giám sát mức độ rung không vượt quá giới hạn. Từ đó giúp cho các chủ thầu hạn chế được các rủi ro và tổn thất, ảnh hưởng đến tiến độ thi công.

Ứng dụng trong ngành cơ khí

Cảm biến rung được ứng dụng trong ngành cơ khí để khắc phục hệ thống truyền động cơ học. Phát hiện những nguyên nhân gây ra các sự cố hư hỏng ổ trục, khớp nối, bánh răng và các thành phần khác. Ngoài ra, trong ngành sản xuất công nghiệp, cảm biến rung sẽ phát hiện được những rung động do các thiết bị cơ khí tạo ra như tần số, pha, biên độ,… để phân tích và đưa ra kết quả chính xác độ rung của thiết bị.

Ứng dụng trong ngành hàng không

Trong ngành công nghiệp hàng không, các cảm biến rung có thể theo dõi độ rung của của máy bay, trong quá trình hạ cánh hoặc cất cánh. Đưa ra các kết quả chính xác để hỗ trợ cho việc bay được an toàn, bình thường và tối ưu hóa được tuổi thọ của máy bay. Ngoài ra cảm biến này còn có thể theo dõi độ rung của tên lửa và một số thiết bị khác.

Ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô

Ngành công nghiệp ô tô, các cảm biến rung đóng vai trò rất quan trọng, giám sát được sự rung động, quản lý nhà máy, kiểm soát được tình trạng hoạt động cả các máy móc, thiết bị gia công kim loại. Để từ đó đảm bảo cho quá trình sản xuất diễn ra ổn định, trôi chảy đảm bảo an toàn và đáp ứng nhu cầu của thị trường.

Ứng dụng trong ngành công nghiệp năng lượng

Cảm biến rung động giúp theo dõi quá trình mất cân bằng của roto, sự đối xứng khí động học, hiệu suất tổng thể và độ nhám bề mặt, thực hiện các phép đo áp suất, các biến dạng trực tuyến và ngoại tuyến trong ngành năng lượng.

Đồng thời còn thực hiện các giám sát rung động bên trong các trang trại năng lượng điện gió mới, nơi có các roto các cánh quạt cần được giám sát. Các cảm biến rung được sử dụng trong ngành công nghiệp điện năng lượng gồm có cảm biến sợi quang, cảm biến hệ thống cơ điện vi mô, cảm biến không dây,…

Một số lưu ý khi mua cảm biến rung

Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến khác nhau nên bạn cần phải nắm rõ những lưu ý sau khi mua để đảm bảo chất lượng và hiệu quả. 

Tần số rung

Tần số rung là một yếu tố đầu tiên mà bạn cần lưu ý khi mua các loại cảm biến, tần số rung này ảnh hưởng đến độ nhạy của cảm biến. Độ nhạy cao dùng để đo tín hiệu có tần số thay đổi lớn và ngược lại, độ nhạy thấp sẽ đo tín hiệu có tần số thay đổi nhỏ.

Số lượng trục

Cảm biến rung có 2 loại thường sử dụng phổ biến, nhiều nhất đó là loại cảm biến gia tốc dọc 1 trục khá đơn giản. Cảm biến này được ứng dụng để đo các loại máy móc. Và một loại đó là cảm biến rung gia tốc 3 trục, có thể đo độ rung 3 chiều rung ngang, rung ở bên và rung quay.

Phạm vi rung

Mỗi loại cảm biến sẽ có một phạm vi rung nhất định, phạm vi này thay đổi tùy thuộc vào mức độ rung của mỗi tác động. Thường loại cảm biến gia tốc có cường độ rung và độ nhạy thấp hơn ngưỡng nên cần phải cân nhắc sử dụng trong phạm vi rung phù hợp.

Độ nhạy cảm của cảm biến

Độ nhạy của cảm biến là một thông số quan trọng, thường rơi vào khoảng 10mV/G – 100mV/G. Độ nhạy thay đổi theo tần số và được thể hiện trên giấy hiệu chuẩn. Nên bạn phải cân nhắc sử dụng loại cảm biến nào phù hợp với nhu cầu và ứng dụng của mình để lựa chọn cho phù hợp.

Lựa chọn đơn vị cung cấp uy tín

Ngoài những lưu ý trong thì việc bạn lựa chọn mua cảm biến tại những nhà cung cấp uy tín cũng là một điều rất quan trọng. Hiện nay trên thị trường có nhiều đơn vị cung cấp tuy nhiên cần phải lựa chọn nơi bán uy tín, chất lượng đảm bảo, sản phẩm đến từ các thương hiệu uy lớn để mua. Do đó, giúp bạn vừa tránh được sự lãng phí mà sở hữu cảm biến ưng ý nhất.

Ngoài cảm biến rung mang lại những tiện ích và tính năng hiện đại được nêu trên thì bạn cũng có thể khám phá thêm những loại cảm biến khác tại đây nhé: Cảm biến thông minh là gì? Tìm hiểu về phân loại, cấu tạo và ứng dụng

Thông qua bài viết trên, hy vọng giúp bạn hiểu và nắm rõ hơn các thông tin để có thể trả lời cho câu hỏi cảm biến rung là gì? Với những thông tin được trình bày trên ta có thể thấy, cảm biến rung được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp và đời sống hằng ngày. Nếu bạn muốn tư vấn và tìm hiểu thêm các giải pháp hiện đại thông minh minh cho ngôi nhà của mình thì có thể liên hệ qua hotline 0396999918 cho công ty AiSmartHome để được tư vấn nhé.