Cảm biến từ là gì? Reed switch và Hall effect IC ứng dụng thực tế

Tóm tắt nhanh

Cảm biến từ phát hiện sự hiện diện của từ trường (thường từ nam châm vĩnh cửu). Reed switch đóng tiếp điểm cơ học khi có từ trường — đơn giản, rẻ. Hall effect IC phát tín hiệu điện tử khi có từ trường — nhanh hơn, không mài mòn, phát hiện cực tính. Dùng phổ biến trên cửa báo động, piston xilanh khí nén, đo tốc độ.

Cảm biến từ là gì?

Cảm biến từ (magnetic sensor) phát hiện từ trường và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Nguồn từ trường thường là nam châm vĩnh cửu gắn trên vật cần theo dõi (piston, cửa, bánh răng). Khi vật di chuyển đến gần, từ trường đủ mạnh để kích cảm biến.

Reed switch

Reed switch là công tắc cơ điện nhỏ gồm 2 lá kim loại từ tính (thường là hợp kim Ni-Fe) đặt trong ống thủy tinh chứa khí trơ. Khi từ trường đủ mạnh, 2 lá bị hút lại và đóng tiếp điểm điện.

Điện áp làm việc: đến 200 V AC/DC
Dòng tải: 0,5–3 A tùy loại
Số lần đóng mở: 10⁷–10⁸ lần (hao mòn theo thời gian)
Tốc độ đáp ứng: 0,5–2 ms
Nhược điểm: tiếp điểm cơ học bị mài mòn, rung động (contact bounce), không chịu được rung động mạnh
Ứng dụng: báo động cửa sổ/cửa ra vào, phát hiện nắp bình an toàn, cảm biến mực nước phao nam châm

Hall effect IC

IC Hall tích hợp phần tử Hall và mạch khuếch đại. Phần tử Hall sinh điện áp V_H tỉ lệ với từ trường vuông góc. Mạch so sánh ngưỡng kích đầu ra transistor khi từ trường vượt ngưỡng.

Hai loại đầu ra: switching (ON/OFF — phổ biến) và linear (tỉ lệ với từ trường — đo khoảng cách nam châm)
Không tiếp điểm: tuổi thọ lý thuyết vô hạn, không rung
Tốc độ đáp ứng: đến vài MHz — dùng đo tốc độ cao
Phân biệt cực tính: Hall unipolar (chỉ kích với 1 cực), Hall bipolar (kích với cực N, nhả với cực S)
IC phổ biến: A3144 (unipolar, NPN open-collector, 5–24V), HAL815 (cho ô tô), SS49E (linear Hall)
Ứng dụng: đo tốc độ motor (gắn nam châm trên trục), phát hiện piston xi lanh khí nén, mã hóa vị trí bướm ga xe máy

Cảm biến từ trên xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén có gắn nam châm vĩnh cửu trên piston. Cảm biến từ (reed hoặc Hall) gắn trên rãnh thân xi lanh phát hiện vị trí piston — vào hết hoặc ra hết. Đây là cách phổ biến nhất để biết trạng thái xi lanh trong dây chuyền tự động:

Reed switch: giá rẻ, dùng phổ biến cho xi lanh tốc độ chậm đến trung bình
Hall IC: đáp ứng nhanh hơn, dùng cho xi lanh tốc độ cao, môi trường rung động
Kết nối 3 dây (nâu +24V, xanh 0V, đen signal NPN hoặc PNP) — cắm thẳng vào PLC DI

So sánh Reed switch và Hall IC

Tiêu chí	Reed switch	Hall IC
Nguyên lý	Cơ học (tiếp điểm)	Bán dẫn
Tuổi thọ	Hữu hạn (mài mòn)	Cao (không tiếp điểm)
Tốc độ đáp ứng	0,5–2 ms	Đến vài MHz
Chịu rung	Kém (có thể kích giả)	Tốt
Contact bounce	Có (cần debounce)	Không
Nguồn cấp	Không cần	Cần 4,5–24 V
Giá	Rất rẻ	Rẻ–trung bình

Câu hỏi thường gặp

Reed switch trên cửa sổ báo động khoảng cách mở tối đa bao nhiêu?

Reed switch dân dụng (dùng trong hệ thống báo động nhà) thường tác động khi nam châm cách 15–25 mm. Khi cửa mở quá 25 mm, tiếp điểm mở → báo động kích hoạt. Một số reed switch công nghiệp có khoảng cách tác động đến 50 mm. Lắp đặt: nam châm gắn trên cánh cửa, reed switch gắn trên khung cố định — đảm bảo khe hở <10 mm khi cửa đóng để tiếp điểm chắc chắn đóng.

Hall sensor A3144 đấu như thế nào với Arduino?

Cảm biến từ có phân biệt được cực N và cực S của nam châm không?

Tại sao cảm biến từ trên xi lanh khí nén hay bị lỗi?

Đo tốc độ motor bằng Hall sensor thực hiện thế nào?

Cảm biến từ là gì? Reed switch và Hall sensor