Cảm biến tiệm cận là gì ? Các loại cảm biến tiệm cận phổ biến

Trong thời đại công nghiệp hóa tự động như hiện nay thì cảm biến tiệm cận đóng vai trò quan trọng vào kỹ thuật đo lường, tự động hóa. Trên thực tế có bộ xử lý này có rất nhiều loại và ứng dụng rộng rãi trong đời sống dân dụng, công nghiệp,…Ở phạm vi bài viết, LED Dân Dụng sẽ chia sẻ cho bạn về cảm biến tiệm cận là gì cũng như cấu tạo và nguyên lý hoạt động nhé!

Mô tả vài viết

Toggle

Cảm biến tiệm cận là gì ? Các loại cảm biến tiệm cận phổ biến

Cảm biến tiệm cận là gì ?

Cảm biến tiệm cận có tên tiếng Anh là Proximity Sensors hoạt động dựa trên cơ chế phản ứng khi có vật ở gần cảm biến. Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này ước chừng tầm vài mm.

Loại cảm biến này thường phát hiện vị trí cuối của chi tiết máy và tín hiệu đầu ra của máy cũng như hoạt động tốt ngay cả những môi trường khắc nghiệt. Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu của vật thể thành tín hiệu điện hoặc chuyển động. Có 3 hệ thống phát hiện để thực hiện công việc chuyển đổi này.

Đầu tiên là hệ thống sử dụng dòng điện xoáy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng từ. Thứ hai là sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện. Cuối cùng là hệ thống chuyển mạch cộng từ.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận

Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận là trường điện từ phát ra xung quanh cảm biến với khoảng cách tối đa là 30mm. Khi gặp vật thể, sẽ phát tín hiệu truyền về bộ xử lý. Loại cảm biến này gồm có một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ đầu cảm ứng  và sóng cao tần đi qua lõi dây xuất hiện một trường từ dao động được tạo ra.

Trường điện từ này được kiểm soát bởi một mạch bên trong và khi vật kim loại di chuyển tại đây sẽ xuất hiện dòng điện xoáy. Đồng thời gây ra tác động giống như máy biến thế khiến cho năng lượng trong cuộn phát hiện giảm đi. Bên cạnh đó đó giao động giảm xuống kéo theo độ mạnh của từ trường giảm theo.

Do hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng trường điện từ, do đó mà loại cảm biến này vượt trội hơn so với cảm biến quang điện về khả năng chống chịu. Ngoài các loại cảm biến cảm ứng có đầu ra là tranzito kiểu DC 3 dây thì còn có cảm biến dạng 2 kết nối là âm và dương.

Xem thêm: Tụ điện là gì ?

Phân loại cảm biến tiệm – Các loại cảm biến tiệm cận phổ biến

Hiện nay, cảm biến tiệm cận được chia thành 2 loại chính là cảm ứng từ và điện dung. Mỗi loại sẽ có chức năng và cấu tạo khác nhau, cụ thể là:

Phân loại đối với cảm biến tiệm cận

• Cảm biến cảm ứng từ – Proximity: Đây là loại cảm biến có từ trường được tập trung trước mặt sensor nên ít bị nhiễu do ảnh hưởng từ kim loại xung quanh nhưng khoảng cách đo lại ngắn đi. Ngoài ra, laoij này còn có dạng không có bảo vệ với khả năng đo dài hơn nhưng không dễ bị nhiễu bởi kim loại xung quanh do không có bảo vệ.
• Cảm biến điện dung: Đây là loại tiệm cận có khả năng phát hiện vật dựa theo nguyên tắc tĩnh điện thông qua sự thay đổi điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor.

Ứng dụng của cảm biến tiệm cận

Với những nguyên lý và cấu tạo của mình mà cảm biến tiệm cận có khả năng ứng dụng rất nhiều trong đời sống hàng ngày. Cụ thể là:

• Tín hiệu từ sensor của cảm ứng tiệm cận được xuất ra giúp phát hiện lơn bia và đưa về bộ đếm counter. Bộ đếm này sẽ hiển thị chính xác số lon bia được sản xuất ra trong mỗi ca làm việc của người công nhân.
• Có nhiệm vụ phát hiện và đếm số lần khuôn dập được dập trong ngày chính xác là bao nhiêu cái trong vận hành của khuôn dập
• Ứng dụng trong việc phát hiện các lon nhôm và loại những lon không đúng ra khỏi dây chuyền sản xuất.
• Ứng dụng trong việc phát hiện nắp bằng kim loại trong môi trường ẩm ướt, chứa nhiều hơi nước. Những loại cảm biến này cần có sensor có khả năng chịu độ ẩm cao hoặc tiếp xúc trực tiếp với nước.
• Ứng dụng trong việc phát hiện hoặc đếm vật kim loại mà không cần phân biệt chính xác đó là kim loại nào.
• Ứng dụng trong việc kiểm tra mũi khoan gãy bằng cách xuất tín hiệu và báo trong trường hợp máy khoan có mũi bị gãy.
• Ứng dụng trong việc phát hiện các vật có kích thước nhỏ và vật kim loại rơi thông qua quá trình xuất tín hiệu mong muốn.
• Ứng dụng trong việc phát hiện chất lỏng trong những bồn có bọt mà không bị ảnh hưởng bởi bọt với nút điều chỉnh của độ nhạy. Từ đó tránh được ảnh hưởng của bọt khí.
• Ứng dụng trong việc phát hiện sữa hoặc là nước trái cây bên trong hộp thông qua cảm biến điện dung.
• Ứng dụng trong việc phát hiện kính trên băng chuyền sản xuất hoặc các vật tương tự thông qua cảm biến điện dung.

Những lưu ý khi sử dụng cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận mang đến nhiều lợi ích trong công nghệ lẫn các ngành công nghiệp hiện đại. Tuy nhiên, để đảm bảo hoạt động một cách hiệu quả nhất người dùng cần phải xác định mình đang đo cái gì.

Một vài lưu ý đối với sử dụng cảm biến tiệm cận

Đồng thời cần biết là tốc độ xử lý của cảm biến nhanh hay chậm, độ chính xác cao hay không. Chính vì vậy, để các yếu tố đảm bảo hoàn chỉnh bạn cần phải lưu ý một vào vấn đề sau đây:

• Khu vực đo cần kiểm tra kỹ từ trường của môi trường xem có lớn hay không. Bởi đây là nguyên nhân chính khiến cho kết quả đo bị sai số nhiều nhất.
• Kiểm tra kỹ xem khu vực đo có bị rung hay không, nhiệt độ môi trường cao hay thấp. Bên cạnh đó, cần lưu ý khoảng cách từ cảm biến điện từ đến vật cần đo là bao nhiêu.

Các loại cảm biến tiệm cận phổ biến

Hiện nay, cảm biến tiệm cận đối với đời sống hàng ngày là vô cùng quan trọng và đây là thứ không thể thiếu trong các ứng dụng. Bởi các loại cảm biến này có thể đáp ứng đa dạng nên có rất nhiều loại, bao gồm:

Cảm biến tiệm cận cảm ứng

Trong tiếng Anh cảm biến cảm ứng được gọi là Proximity. Đây là thiết bị giúp phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện từ nên chỉ phát hiện được vật kim loại. Trong đó, loại cảm biến này có 2 loại gồm: có bảo vệ và không có bảo vệ, cụ thể như sau:

Cảm biến tiệm cận cảm ứng

• Cảm biến tiệm cận cảm ứng có bảo vệ (Shielded): Đay là loại mà từ trường sẽ được tập trung trước mặt sensor nên ít bị nhiễu bởi kim loại xung quanh. Tuy nhiên, điều đó cũng khiến khoảng cách đo bị ngắn đi.
• Cảm biến tiệm cận cảm ứng không có bảo vệ (Un-Shielded): Đây là loại sẽ không có bảo vệ từ trường xung quanh mặt sensor. Do đó khoảng cách đo dài hơn nhưng rất dễ bị nhiễu bởi kim loại xung quanh.

Cảm biến cảm ứng có cấu tạo bao gồm một cuộn dây được cuốn xung quanh một lõi từ ở đầu cảm ứng. Lúc này sóng cao tần đi qua lõi dây này tạo ra một từ trường điện từ dao động.

Trường điện từ này được một mạch bên trong kiểm soát và khi có vật kim loại di chuyển sẽ tạo ra dòng điện xoáy trong vật. Những dòng điện này gây ra tác động như máy biến thế. Chính vì vậy mà năng lượng trong cuộn phát hiện giảm đi cũng như dao động giảm xuống đi kèm là độ mạnh của từ trường giảm dần.

Mạch giám sát có khả năng phát hiện mức dao động giảm đi và sau đó thay đổi đầu ra của vật. Bởi nguyên tắc vận hành này sử dụng trường điện từ nên cảm biến tiệm cận cảm ứng sẽ vượt trội hơn so với quang điện về khả năng chống chịu.

Hiện nay, hầu hết những cảm biến cảm ứng đều sở hữu đặc điểm đầu ra tranzito có logic NPN hoặc PNP. Do đó mà các loại này thường gọi là kiểu DC – 3 dây. Trong một số trường hợp, bạn có thể sử dụng tiệm cần có 2 kết nối gồm âm và dương gọi là kiểm DC 2 dây.

Cảm biến tiệm cận điện dung

Đối với cảm biến điện dung thì đây là loại dùng để cảm nhận mức chất lỏng, chất kết dính hoặc các loại rắn khối lượng nhỏ gồm: cát, xi măng, hạt nhựa. Đa phần, các loại cảm biến này được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong các khu vực nhà máy. Điều này để đo mức, báo mực chất lỏng trong các bồn chứa nước, silio hay bể chứa,….

Cảm biến tiệm cận dung gồm có 4 thành phần chính là: cuộn dây điện từ, bộ tạo dao động, mạch trigger và khối output. Bên cạnh đó bề mặt lại được tạo nên bởi 3 vòng kim loại đồng tâm gồm hai vòng kim loại trong cùng là hai điện cực tạo thành tụ điện. Vòng thứ 3 ở ngoài cùng gọi là điện cực bù.

Điện cực bù này có tác dụng giảm độ nhạy của cảm biến với bụi bẩn hay dầu mỡ để hoạt động chính xác hơn. Trong cảm biến điện dung, có bộ phận làm thay đổi điện dung C của các bản cực. Theo đó, nguyên lý hoạt động cơ bản của loại này dựa trên việc đánh giá sự thay đổi điện dung của tụ điện.

Đồng thời, bất kỳ một vật nào đi qua trong vùng nhạy của cảm biến tiệm cận điện dung sẽ khiến tụ điện tăng lên và sự thay đổi này phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước. Bên cạnh đó là hằng số điện môi của vật liệu.

Bên trong có mạch dùng nguồn DC sẽ đưa ra một dòng điện tỷ lệ với khoảng cách giữa 2 tấm cực thông qua dao động cho cảm biến dòng. Đối với loại này sẽ có 2 dạng chính gồm:

• Cảm biến đo mức nước bằng điện dung: Đây là loại có khả năng báo mức dạng điện dung nhằm báo mức nước trên các đường ống dẫn nước.
• Cảm biến đo mức dầu và chất rắn, chất kết dính: Đây là cảm biến dùng để đo mức nước, mức dầu và mức chất kết dính, chất rắn có khối lượng nhỏ với áp lực thấp. Loại này có độ dài que điện cực lên đến 6m dùng với mục đích đo mức trong các bồn chứa dầu nhờn, xăng, cắt hoặc bột mịn,….

Kết bài

Như vậy, trên đây là toàn bộ thông tin chi tiết được LED Dân Dụng chia sẻ giúp bạn giải đáp thắc mắc về cảm biến tiệm cận cũng như đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng ra sao? Hy vọng rằng, đây sẽ là kiến thức hữu ích và để biết thêm nhiều tin tức hơn đừng quên ghé thăm LED Dân Dụng nhé.