Tự động hóa - Tạp chí tự động hóa ngày nay

Cảm biến từ trường dùng đo góc hoạt động dựa trên sự thay đổi của từ trường đã và đang được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp (minh họa hình 1).

Các cảm biến này đã thể hiện nhiều tính năng vượt trội so với các cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý khác như nguyên lý biến trở hay bộ mã hóa quang. Ưu điểm quan trọng của chúng phải kể đến là đo không tiếp xúc. Không có mối liên hệ cơ học nào giữa thành phần cố định và thành phần dịch chuyển của cảm biến. Vì vậy tuổi thọ của các cảm biến này sẽ không bị giới hạn bởi hao mòn do ma sát.

Hình 1. Ứng dụng của cảm biến từ trường trên các thiết bị di động	Hình 2. Cảm biến từ trường CMPS03

Tuy nhiên một trong những tác nhân ảnh hưởng tới độ chính xác của cảm biến đó là nhiệt độ. Bài báo này sử dụng đối tượng cảm biến là CMPS03 là một cảm biến từ trường cung cấp đầu ra là góc dưới dạng độ rộng xung (chân 4, hình 2).
Để đọc thông tin từ cảm biến, bài báo sử dụng vi điều khiển PIC18F4520. Đồng thời, cảm biến LM35 cũng được kết nối tới cảm biến để khảo sát nhiệt độ của hệ (xem hình 3).

Hình 3. Cảm biến nhiệt độ LM35	Hình 4. Peltier loại TEC1-12706

Hình 5. Hệ thống được kết nối hoàn thiện

Để có thể khảo sát sự phụ thuộc của cảm biến từ trường thì ta có thể sử dụng một peltier loại TEC1-12706 (hình 4). Peltier là thiết bị cho phép tạo nhiệt độ điều khiển bởi hiệu điện thế đầu vào.

Toàn bộ hệ thống được mô tả trong hình 5.

Hình 6 mô tả đầu ra cảm biến từ trường tại nhiệt độ không đổi (25oc). Có thể thấy rằng tại nhiệt độ ổn định thì tín hiệu khá ổn định.
Tuy nhiên khi nhiệt độ môi trường thay đổi (dùng peltier) thì đầu ra của cảm biến thay đổi lớn (đường màu đỏ, hình 7). Chính vì thế cần phải đề xuất phương án bù trừ nhiệt độ, hoặc dùng căn chuẩn thang tuyến tính hoặc sử dụng bộ điều khiển PID. Hình 7 mô tả cảm biến từ trường khi không có bù trừ và khi có bù trừ nhiệt độ.

Hình 6. Đầu ra cảm biến tại nhiệt độ ổn định	Hình 7. Khảo sát cảm biến từ trường khi không có bù trừ và khi có bù trừ nhiệt độ

Kết luận: ngày nay các ứng dụng sử dụng cảm biến từ trường ngày một nhiều. Tuy nhiên, trong tất cả các ứng dụng đó đều không nên bỏ qua vai trò của nhiệt độ và phương pháp bù trừ thích hợp để đảm bảo độ chính xác của thiết bị.

Số 159 (5/2014)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay