Cảm biến vận tốc là thành phần quan trọng của hệ thống đo lường và điều khiển hiện đại. Thiết bị này không chỉ cung cấp dữ liệu về tốc độ di chuyển, tốc độ quay, tốc độ dòng nước hay tốc độ không khí, mà nó còn là nền tảng cho hiệu suất vận hành, sự an toàn, độ chính xác và mức tiêu thụ năng lượng trong rất nhiều ứng dụng kỹ thuật.
Bài viết này của Sensors Việt Nam sẽ đi vào tìm hiểu các phân loại cảm biến tốc độ cùng các ứng dụng điển hình của nó trong đời sống và sản xuất.
PHÂN LOẠI CẢM BIẾN VẬN TỐC
Thông thường, cảm biến vận tốc sẽ được chia thành các phân nhóm chính như sau:
Phân Nhóm Dựa Trên Nguyên Lý Hoạt Động
Khi phân loại cảm biến đo vận tốc theo nguyên lý hoạt động, ta có các nhóm chính như sau:
- Cảm biến tốc độ cảm ứng điện từ - ứng dụng đo tốc độ bánh xe, trục hộp số, trục quay trong máy móc…
- Cảm biến vận tốc hiệu ứng Hall - ứng dụng trong các dòng xe đời mới, bộ đo tốc độ quay công nghiệp.
- Cảm biến đo vận tốc dây nhiệt - ứng dụng nhiều trong giám sát lưu lượng/vận tốc khí nạp, đo vận tốc gió ống gió, kiểm soát không khí trong khu vực sản xuất/phòng sạch.
- Cảm biến vận tốc siêu âm - ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt, bụi bẩn nhiều, có tính chất ăn mòn cao.
- Cảm biến đo vận tốc rung/gia tốc - ứng dụng để giám sát rung động của motor, bơm, quạt, tuabin…
Cảm biến tốc độ dây nhiệt có đại diện là AVT-D-R
XEM THÊM: TRÊN TAY VÀ ĐÁNH GIÁ CẢM BIẾN ĐO VẬN TỐC GIÓ PRODUAL AVT-D-R
Phân Nhóm Dựa Trên Đại Lượng Đo
Theo đại lượng đo, ta có các nhóm cảm biến vận tốc như sau:
- Cảm biến đo vận tốc tuyến tính - ứng dụng điển hình là giám sát vận tốc gió trong ống gió, phòng sạch, tủ hút hoặc đo tốc độ dòng khí nạp, khí xả trong ô tô/hệ thống đốt.
- Cảm biến đo tốc độ quay - ứng dụng trong trục, bánh xe, motor, quạt, băng tải, hộp số, trục khuỷu, trục cam ô tô hoặc dây chuyền sản xuất để giám sát tốc độ động cơ, băng tải, máy gia công…
Cảm biến đo vận tốc dòng chảy - ứng dụng trong các đường ống, hệ thống nước cấp, nước thải, khí nén, hơi, dầu, hóa chất…
Cảm biến vận tốc rung - ứng dụng trong bảo trì dự đoán, giám sát tình trạng máy và phát hiện sớm các vấn đề như lệch trục, mòn vòng bi, mất cân bằng…
Cảm biến đo vận tốc dòng chảy thường được dùng trong hệ thống nước cấp
XEM THÊM: CẢM BIẾN TỐC ĐỘ GIÓ LÀ GÌ? HIỂU RÕ VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT KẾ ĐIỆN TRỞ
Phân Nhóm Dựa Trên Ngõ Ra
Chúng ta có 3 nhóm cảm biến đo tốc độ theo tín hiệu ngõ ra, bao gồm:
- Tín hiệu analog (0–10V, 4–20mA) - trong đó, ngõ ra 0-10VDC sẽ dễ giao tiếp với PLC/DDC/bộ điều khiển. Còn ngõ ra 4–20mA thì đảm bảo khả năng chống nhiễu và truyền tín hiệu xa trong môi trường công nghiệp.
- Tín hiệu digital - các cảm biến vận tốc này sử dụng xung NPN/PNP, có dạng sóng vuông và tần số xung tỉ lệ với vận tốc. Nhóm này khá hợp với ứng dụng đo tốc độ quay, vận tốc dây chuyền, đếm sản phẩm.
- Giao thức truyền thông số - trong nhóm này nổi bật nhất là cảm biến Modbus RTU RS-485. Giao thức này cho phép tích hợp nhiều cảm biến trên một đường dây để điều khiển cùng lúc. Bên cạnh đó, các cảm biến cũng có thể truyền song song nhiều tham số như vận tốc, nhiệt độ, trạng thái lỗi… Ứng dụng phổ biến nhất của các thiết bị này là dùng trong xe hiện đại, hệ thống tự động hóa và hệ thống BMS thông minh.
Đại diện điển hình của cảm biến đo tốc độ analog là EE650-T2A6L200 từ nhà E+E
XEM THÊM: TRÊN TAY VÀ ĐÁNH GIÁ CẢM BIẾN VẬN TỐC GIÓ EE650-T2A6L200
ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CẢM BIẾN VẬN TỐC
Các ứng dụng thực tế điển hình nhất của cảm biến vận tốc bao gồm:
Ứng Dụng Trong Ngành Ô Tô
Đo tốc độ xe - điều khiển hệ thống an toàn: Thiết bị ứng dụng ở nhiều vị trí như bánh xe, trục khuỷu, hộp số, trục cam... Các cảm biến sẽ gửi tín hiệu tốc độ về ECU nhằm tính quãng đường, điều khiển đồng hồ tốc độ và tối ưu chiến động cơ. Thiết bị còn là nền tảng của các hệ thống phanh ABS và ESP/ESC.
Tối ưu hoá quá trình tiêu hao nhiên liệu: Cảm biến vận tốc sẽ giám sát lưu lượng hoặc tốc độ khí nạp sẽ đo chính xác tốc độ cùng khối lượng không khí trong động cơ. Từ đó điều chỉnh lượng nhiên liệu, giữ tỉ lệ hòa khí tối ưu. Điều này nhằm tăng hiệu suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm lượng khí thải ra môi trường.
Ứng Dụng Trong Hệ Thống HVAC - Tòa Nhà Thông Minh - Phòng Sạch
Cảm biến vận tốc gió được lắp trên ống gió trong hệ thống HVAC để đo tốc độ luồng khí cấp/hồi/ xả. Từ đó điều chỉnh tốc độ quạt, giúp tiết kiệm điện. Đồng thời cân chỉnh lưu lượng gió hợp lý cho từng khu vực và đảm bảo nhiệt độ – độ ẩm đồng đều.
Trong hệ thống tòa nhà thông minh (BMS), cảm biến vận tốc, cảm biến chênh áp và cảm biến khí độc sẽ được tích hợp vào hệ thống thông gió tầng hầm, bãi đỗ xe ngầm, hầm kỹ thuật… để kiểm soát khói, khí độc và tối ưu chiến lược vận hành.
Ở các khu vực nhạy cảm như phòng sạch phòng mổ, phòng dược, phòng vacxin, phòng cách ly, phòng sạch điện tử… cảm biến đo vận tốc gió sẽ kết hợp với cảm biến chênh áp để duy trì tốc độ gió bề mặt, lưu lượng trao đổi không khí theo quy định, giữ phòng ở áp dương/áp âm… từ đó ngăn chặn tối đa bụi bẩn, vi khuẩn xâm nhập/thoát ra.
Cảm biến vận tốc gió được dùng nhiều trong phòng sạch
XEM THÊM: CẢM BIẾN CHÊNH ÁP: KHÁI NIỆM, 4 PHÂN LOẠI VÀ 3 ỨNG DỤNG
Ứng Dụng Trong Sản Xuất
Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, cảm biến tốc độ quay được tích hợp vào motor, trục máy hay băng tải nhằm mục đích giám sát tốc độ thực tế - từ đó kiểm soát tốc độ dây chuyền sản xuất, đảm bảo toàn bộ quá trình sản xuất diễn ra ổn định, không bị quá tải. Còn trong quá trình giám sát tốc độ motor, cảm biến sẽ phát hiện sớm các bất thường như quá tải, kẹt cơ khí hoặc trượt khớp nối và cảnh báo để có phương án xử lý kịp thời.
Cảm biến vận tốc rung được sử dụng trong quá trình sản xuất để phát hiện sớm các vấn đề như lệch trục, mất cân bằng rotor, mòn vòng bi… từ đó triển khai bảo trì dự đoán để tiết kiệm chi phí và không làm gián đoạn sản xuất.
Các Ứng Dụng Khác
Bên cạnh những ứng dụng điển hình trên, cảm biến tốc độ còn được dùng để:
- Ứng dụng để đo lưu lượng chất lỏng/khí trong các hệ thống cấp nước, xử lý nước thải, hơi, khí nén…
- Giám sát tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống lớn nhờ khả năng điều khiển bơm/quạt theo nhu cầu thực tế, tránh việc chạy bơm/quạt liên tục ở vận tốc cao không cần thiết.
- Ứng dụng trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu khí động học, dòng chảy, thiết kế cơ khí - nhiệt...
- Ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng và hạ tầng đô thị như giám sát tốc độ gió tại nhiều độ cao khác nhau, tối ưu vị trí - góc quay - hoạt động tuabin để bảo vệ tuabin khi vận tốc gió vượt ngưỡng.
- Ứng dụng trong trạm khí tượng, trạm quan trắc môi trường để đánh giá mức độ phát tán khí thải, bụi, khả năng thông gió tự nhiên của khu vực.…
Cảm biến vận tốc được dùng nhiều trong tuabin gió
XEM THÊM: CẢM BIẾN CHÊNH ÁP CẦU THANG VÀ TẦM QUAN TRỌNG TRONG HỆ THỐNG PCCC
Hy vọng bài viết này đã mang đến cho bạn nhiều thông tin tham khảo bổ ích về cảm biến vận tốc. Nếu có thắc mắc cần được tư vấn hoặc muốn mua cảm biến vận tốc chất lượng cao, với giá thành cạnh tranh thì đừng ngần ngại mà hãy liên hệ trực tiếp cho Sensors Việt Nam ngay hôm nay!