Wiki - Cảm biến tiệm cận cảm ứng/ Inductive sensor là gì? Nguyên tắc hoạt động và Những ứng dụng
Cảm biến điện từ là một thiết bị sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để phát hiện hoặc đo các đối tượng. Một cuộn cảm tạo ra một từ trường khi có dòng điện chạy qua nó; ngược lại, một dòng điện sẽ chạy qua một đoạn mạch chứa một cuộn cảm khi từ trường qua nó thay đổi. Hiệu ứng này có thể được sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại tương tác với từ trường. Các chất phi kim loại như chất lỏng hoặc một số loại chất bẩn không tương tác với từ trường, vì vậy cảm biến điện cảm có thể hoạt động trong điều kiện ẩm ướt hoặc bẩn./ An inductive sensor is a device that uses the principle of electromagnetic induction to detect or measure objects. An inductor develops a magnetic field when a current flows through it; alternatively, a current will flow through a circuit containing an inductor when the magnetic field through it changes. This effect can be used to detect metallic objects that interact with a magnetic field. Non-metallic substances such as liquids or some kinds of dirt do not interact with the magnetic field, so an inductive sensor can operate in wet or dirty conditions.
Nguyên lý/ Principle
Cảm ứng cảm ứng dựa trên định luật cảm ứng Faraday. Các biến thiên theo thời gian của Từ thông qua một đoạn mạch N sẽ tạo ra một điện áp e như sau/ The inductive sensor is based on Faraday's law of induction. The temporal variations of the Magnetic Flux through a N turns circuit will induce a voltage e which follows:
có thể được diễn đạt một cách đơn giản hơn/ which can be expressed in a simpler way:
bằng cách giả sử rằng từ trường cảm ứng B là đồng nhất trên một mặt cắt S (Từ thông sẽ được biểu thị)./ by assuming that the induced magnetic field B is homogeneous over a section S (the Magnetic flux will be expressed ).
Một dạng của cảm biến cảm ứng truyền động một cuộn dây với một bộ dao động. Một vật bằng kim loại đến gần cuộn dây sẽ làm thay đổi độ tự cảm của cuộn dây, tạo ra sự thay đổi tần số hoặc thay đổi dòng điện trong cuộn dây. Những thay đổi này có thể được phát hiện, khuếch đại, so sánh với một ngưỡng và sử dụng để chuyển mạch bên ngoài. Cuộn dây có thể có lõi sắt từ để tạo từ trường mạnh hơn và tăng độ nhạy của thiết bị. Một cuộn dây không có lõi sắt từ ("lõi không khí") cũng có thể được sử dụng, đặc biệt nếu cuộn dây dao động phải bao phủ một khu vực rộng lớn./ One form of inductive sensor drives a coil with an oscillator. A metallic object approaching the coil will alter the inductance of the coil, producing a change in frequency or a change in the current in the coil. These changes can be detected, amplified, compared to a threshold and use to switch an external circuit. The coil may have a ferromagnetic core to make the magnetic field more intense and to increase the sensitivity of the device. A coil with no ferromagnetic core ("air core") can also be used, especially if the oscillator coil must cover a large area.
Một dạng cảm biến cảm ứng khác sử dụng một cuộn dây để tạo ra từ trường thay đổi và cuộn dây thứ hai (hoặc thiết bị khác) để cảm nhận những thay đổi trong từ trường do một vật tạo ra, ví dụ, do dòng điện xoáy gây ra trong một vật kim loại./ Another form of inductive sensor uses one coil to produce a changing magnetic field, and a second coil (or other device) to sense the changes in the magnetic field produced by an object, for example, due to eddy currents induced in a metal object.
Ứng dụng của cảm biến tiệm cận cảm ứng/ Applications
Cảm ứng điện trở thành phần tử chính để cấu tạo nên từ kế cuộn dây tìm kiếm hay còn gọi là cuộn dây tìm kiếm. Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu: từ tính, đo sóng điện từ, từ kế không gian để khảo sát sóng điện từ trong plasma không gian cũng như các quan sát sóng điện từ tự nhiên trên Trái đất./ Inductive sensors constitute the main element to build a search coil magnetometer, also known as a search coil. These are used in many fields of research: magnetotellurics, electromagnetic waves measurement, space magnetometers to investigate electromagnetic waves in space plasma as well as natural electromagnetic waves observations on Earth.
Cảm biến tiệm cận cảm ứng là cảm biến tiệm cận điện tử không tiếp xúc. Nó được sử dụng để định vị và phát hiện các đối tượng kim loại. Phạm vi cảm nhận của công tắc cảm ứng phụ thuộc vào loại kim loại được phát hiện. Kim loại đen, chẳng hạn như sắt và thép, cho phép phạm vi cảm biến dài hơn, trong khi kim loại màu, chẳng hạn như nhôm và đồng, có thể giảm phạm vi cảm biến tới 60 phần trăm./ An inductive proximity sensor is a non-contact electronic proximity sensor. It is used for positioning and detection of metal objects. The sensing range of an inductive switch is dependent on the type of metal being detected. Ferrous metals, such as iron and steel, allow for a longer sensing range, while nonferrous metals, such as aluminum and copper, may reduce the sensing range by up to 60 percent.
Vì đầu ra của cảm biến cảm ứng có hai trạng thái có thể xảy ra, nên cảm biến cảm ứng đôi khi được gọi là công tắc tiệm cận cảm ứng./ Since the output of an inductive sensor has two possible states, an inductive sensor is sometimes referred to as an inductive proximity switch.
Cảm biến bao gồm một vòng cảm ứng hoặc cuộn dây dò. Thông thường đây là một số vòng dây điện từ cách điện quấn quanh lõi có tính từ tính cao, chẳng hạn như dạng cuộn hoặc thanh gốm ferit, và cuộn dây có thể có hoặc không có vòi phản hồi một số vòng từ một đầu của tổng số cuộn dây. Nó được nối với một tụ điện để tạo thành một mạch dao động điều hòa tần số. Kết hợp với thiết bị tăng điện áp hoặc dòng điện như bóng bán dẫn hoặc bộ khuếch đại hoạt động, thiết bị này tạo thành bộ dao động tần số được điều chỉnh. Khi có nguồn điện, dao động tạo thành là dòng điện xoay chiều tần số cao chạy trong cuộn dây có từ trường thay đổi liên tục có thể tạo ra dòng điện xoáy trong các vật dẫn gần nhau (mục tiêu). Mục tiêu càng gần mục tiêu và độ dẫn điện của nó càng lớn (ví dụ như kim loại là chất dẫn điện tốt) thì dòng điện xoáy cảm ứng càng lớn và từ trường đối lập của chúng càng có nhiều ảnh hưởng đến cường độ và tần số của dao động. Độ lớn của nó giảm khi tải tăng lên trong vật dẫn phi từ tính như nhôm vì trường cảm ứng trong vật tiêu ngược lại trường cảm ứng của nguồn, làm giảm trở kháng thuần cảm ứng và do đó đồng thời điều chỉnh tần số dao động cao hơn. Nhưng cường độ đó sẽ ít bị ảnh hưởng hơn nếu mục tiêu là vật liệu có tính thấm từ tính cao, như sắt, vì độ từ thẩm cao đó làm tăng độ tự cảm của cuộn dây, làm giảm tần số dao động./ The sensor consists of an induction loop or detector coil. Most often this is physically a number of turns of insulated magnet wire wound around a high magnetic permeability core, such as a ferrite ceramic rod or coil form, and the winding may or may not have a feedback tap some number of turns from one end of the total winding. It is connected to a capacitance to form a tuned frequency oscillator tank circuit. In conjunction with a voltage or current gain device like a transistor or operational amplifier, this forms a tuned frequency oscillator. When power is applied, the resulting oscillation is a high frequency alternating electric current in the coil that has a constantly changing magnetic field able to induces eddy currents in proximal (target) conductors. The closer the target is and the greater its conductivity (metals are good conductors, for example), the greater the induced eddy currents are and the more effect their resulting opposing magnetic fields have on the magnitude and frequency of the oscillation. Its magnitude is reduced as the load is increased in a non-magnetic conductor like aluminum because the induced field in the target opposes the source induction field, lowering net inductive impedance and therefore simultaneously tuning the oscillation frequency higher. But that magnitude is less affected if the target is a highly magnetically permeable material, like iron, as that high permeability increases the coil inductance, lowering the frequency of oscillation.
Sự thay đổi về cường độ dao động có thể được phát hiện bằng một máy dò điều chế biên độ đơn giản như một điốt chuyển giá trị điện áp đỉnh tới một bộ lọc nhỏ để tạo ra giá trị điện áp một chiều phản xạ, trong khi sự thay đổi tần số có thể được phát hiện bởi một trong một số loại mạch phân biệt tần số , giống như bộ dò vòng lặp khóa pha, để xem theo hướng nào và tần số thay đổi bao nhiêu. Thay đổi độ lớn hoặc số lượng thay đổi tần số có thể phục vụ cho một khoảng cách gần được xác định mà tại đó các cảm biến đi từ bật đến tắt hoặc ngược lại./ A change in oscillation magnitude may be detected with a simple amplitude modulation detector like a diode that passes the peak voltage value to a small filter to produce a reflective DC voltage value, while a frequency change may be detected by one of several kinds frequency discriminator circuits, like a phase lock loop detector, to see in what direction and how much the frequency shifts. Either the magnitude change or the amount of frequency change can serve to defined a proximity distance at which the sensors go from on to off, or vice versa.
Các ứng dụng phổ biến của cảm biến điện cảm bao gồm máy dò kim loại, đèn giao thông, rửa xe và một loạt các quy trình công nghiệp tự động. Bởi vì cảm biến không yêu cầu tiếp xúc vật lý, nó đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng nơi quyền truy cập gặp nhiều thách thức hoặc nơi phổ biến bụi bẩn./ Common applications of inductive sensors include metal detectors, traffic lights, car washes, and a host of automated industrial processes. Because the sensor does not require physical contact it is particularly useful for applications where access presents challenges or where dirt is prevalent.
Cảm biến cảm ứng dùng trong giao thông/ Traffic sensor
Để điều khiển các tín hiệu giao thông tại nơi giao nhau giữa các con đường, có thể chôn đường vòng cảm ứng trên mặt đường. Một mạch điện được kết nối với đường vòng có thể phát hiện sự thay đổi độ tự cảm của nó khi có xe chạy qua hoặc dừng lại trên đường vòng. Điều này có thể được sử dụng để phát hiện các phương tiện và điều chỉnh thời gian của các tín hiệu giao thông hoặc cung cấp tín hiệu rẽ tại một giao lộ đông đúc./ To control traffic signals at an intersection of roads, an induction loop can be buried in the pavement. A circuit connected to the loop can detect the change in its inductance when a vehicle passes over or stops on the loop. This can be used to detect vehicles and adjust the timing of traffic signals or provide a turning signal at a busy intersection.
Hưởng từ hạt nhân/ Nuclear magnetic resonance
Cảm biến cảm ứng, còn được gọi (trong lĩnh vực này) là "cuộn dây NMR" hoặc "cuộn dây tần số vô tuyến", được sử dụng để phát hiện thành phần từ của trường điện từ liên quan đến tuế sai spin hạt nhân trong cộng hưởng từ hạt nhân./ Inductive sensors, also referred (in this area) as "NMR coils" or "radiofrequency coils", are used to detect the magnetic component of the electromagnetic field associated to the nuclear spin precession in Nuclear magnetic resonance.
dienelectrics@gmail.com
0909186879 
through a N turns circuit will induce a voltage e which follows:
).
