Nhiễu điện từ có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của cảm biến nhiệt độ theo nhiều cách. Hiểu được những tác động này và thực hiện các chiến lược giảm thiểu là rất quan trọng để đảm bảo các phép đo nhiệt độ chính xác và đáng tin cậy. Dưới đây là một cái nhìn tổng quan chi tiết:
Biến dạng tín hiệu: Nhiễu điện từ (EMI) có thể làm biến dạng đáng kể các tín hiệu tương tự do cảm biến nhiệt độ tạo ra. Những cảm biến này tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ đo được, nhiệt độ này có thể bị gián đoạn bởi các trường điện từ bên ngoài. Sự biến dạng có thể gây ra sự thiếu chính xác trong dữ liệu nhiệt độ, gây ra lỗi trong hệ thống điều khiển dựa vào các số liệu này. Ví dụ: trong quy trình sản xuất, việc đọc nhiệt độ không chính xác có thể dẫn đến việc làm nóng hoặc làm mát không đúng cách, có khả năng làm hỏng sản phẩm hoặc gây ra các mối nguy hiểm về an toàn.
Bổ sung tiếng ồn: EMI có thể đưa thêm tiếng ồn vào đường dẫn tín hiệu của cảm biến. Tiếng ồn này có thể biểu hiện dưới dạng dao động ngẫu nhiên hoặc nhiễu loạn định kỳ làm che khuất phép đo nhiệt độ thực. Trong môi trường có mức nhiễu điện từ cao, chẳng hạn như các nhà máy công nghiệp có máy móc hạng nặng, tiếng ồn có thể rất lớn, khiến hệ thống khó phân biệt được nhiệt độ thực tế. Điều này có thể mang lại dữ liệu nhiệt độ không đáng tin cậy và thất thường, ảnh hưởng đến hiệu suất của các quy trình và hệ thống quan trọng.
Mất tính toàn vẹn dữ liệu: Trong cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số, EMI có thể làm hỏng dữ liệu được truyền giữa cảm biến và hệ thống điều khiển. Cảm biến kỹ thuật số sử dụng các giao thức truyền thông như I2C, SPI hoặc UART để gửi dữ liệu. EMI có thể can thiệp vào các tín hiệu này, khiến các bit bị đảo lộn và các gói dữ liệu bị hỏng. Điều này có thể dẫn đến việc ghi lại các kết quả đo nhiệt độ sai, gây ra phản hồi không chính xác từ các hệ thống tự động. Ví dụ: kết quả đo nhiệt độ bị sai có thể khiến hệ thống làm mát bù đắp quá mức, gây lãng phí năng lượng và có thể gây hư hỏng thiết bị.
Hư hỏng linh kiện: Mức EMI cao có thể tạo ra dòng điện và điện áp quá mức trong các linh kiện điện tử của cảm biến, có khả năng gây hư hỏng. Các thành phần nhạy cảm, chẳng hạn như bộ khuếch đại và bộ chuyển đổi tương tự sang số, có thể đặc biệt dễ bị tổn thương. Việc tiếp xúc kéo dài với trường điện từ mạnh có thể làm suy giảm các thành phần này theo thời gian, làm giảm độ chính xác và độ tin cậy của cảm biến. Trong những trường hợp nghiêm trọng, EMI có thể gây ra lỗi cảm biến ngay lập tức và nghiêm trọng, đòi hỏi phải thay thế và sửa chữa tốn kém.
Che chắn: Che chắn là một kỹ thuật cơ bản để bảo vệ cảm biến nhiệt độ khỏi EMI. Điều này liên quan đến việc bọc cảm biến và hệ thống dây điện của nó trong các vật liệu dẫn điện, chẳng hạn như vỏ kim loại hoặc tấm chắn bện, đóng vai trò là rào cản đối với trường điện từ. Cáp được che chắn thường được sử dụng để ngăn EMI ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu. Ví dụ, sử dụng tấm chắn bằng đồng hoặc nhôm có thể chặn sóng điện từ bên ngoài một cách hiệu quả, đảm bảo tín hiệu của cảm biến vẫn sạch và chính xác.
Cáp xoắn đôi: Cáp xoắn đôi là một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả để giảm tác động của EMI. Bằng cách xoắn hai dây lại với nhau, trường điện từ cảm ứng trong mỗi dây dẫn được cân bằng và triệt tiêu lẫn nhau. Kỹ thuật này đặc biệt có lợi cho tín hiệu analog, nơi nó giúp duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu trên khoảng cách xa. Cáp xoắn đôi được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp nơi có mức EMI cao, chẳng hạn như gần động cơ và máy móc hạng nặng.
Nối đất đúng cách: Đảm bảo nối đất thích hợp là rất quan trọng để giảm thiểu EMI. Nối đất liên quan đến việc tạo ra kết nối điện trực tiếp giữa mạch điện của cảm biến và đất. Kết nối này cung cấp một đường dẫn để nhiễu điện từ tiêu tán xuống đất một cách an toàn, cách xa các bộ phận cảm biến nhạy cảm. Hệ thống được nối đất tốt giúp duy trì độ chính xác của kết quả đo nhiệt độ bằng cách giảm thiểu tác động của EMI. Việc kiểm tra thường xuyên các kết nối đất là cần thiết để đảm bảo chúng vẫn hoạt động hiệu quả theo thời gian.
