Các loại cảm biến quang hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các khu vực tự động hóa, công nghiệp, nhà máy, xưởng sản xuất,… Nhu cầu sử dụng ngày càng cao dẫn tới sự ra đời của các loại cảm biến quang khác nhau. Vậy cảm biến quang có cấu tạo và ứng dụng ra sao? Ta sẽ cùng tìm hiểu thông qua bài viết sau đây.
Giới thiệu cảm biến quang là gì?
Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) là thiết bị kết hợp các linh kiện quang điện. Khi tiếp xúc với ánh sáng chúng sẽ thay đổi trạng thái dựa vào hiện tượng phát xạ điện tử ở cực Cathode tín hiệu quang sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện. Từ đó có khả năng phát hiện sự hiện diện của vật thể.
Cảm biến quang là gì?
Cảm biến quang có thể phát hiện các vật thể từ xa, đo lường khoảng cách đến các vật thể và tốc độ di chuyển của các đối tượng đó. Do vậy chúng đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa.
Cấu tạo của cảm biến quang như thế nào?
Cảm biến quang được cấu thành từ 3 bộ phận chính là bộ thu ánh sáng, bộ phát ánh sáng và bộ phận mạch xử lý tín hiệu.
Cấu tạo chung của cảm biến quang
Bộ phận phát sáng
Bộ phận này đảm nhận vị trí cảm biến quang nhiệt, phát ra ánh sáng dạng xung. Tùy vào từng hãng sản xuất sẽ có tần số ánh sáng riêng biệt được thiết kế. Bộ phận này bổ trợ cho bộ phận thu ánh sáng phân biệt nguồn sáng từ cảm biến và nhiều nguồn khác.
Bộ phận thu sáng
Bộ phận này có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng và sau đó truyền tín hiệu đến bộ phận xử lý.
Bộ phận mạch xử lý tín hiệu đầu ra
Bộ phận này tiếp nhận tín hiệu từ bộ phận thu sáng và chuyển tín hiệu theo tỉ lệ tranzito thành chế độ ON/OFF. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN). Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.
Ưu nhược điểm của cảm biến quang
Một số ưu và nhược điểm của thiết bị cảm biến quang được người dùng đánh giá như sau.
Ưu điểm:
- Phát hiện vật thể từ xa với khoảng cách lên tới 100m mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó.
- Độ bền cao, ít bị hao mòn, hoạt động với độ chính xác cao, ổn định.
- Có thể đồng thời phát hiện nhiều vật thể khác nhau.
- Độ nhạy cao và có thể tùy chỉnh, thời gian đáp ứng tương đối nhanh chóng.
Nhược điểm:
- Tính chống bụi chưa cao, hoạt động của cảm biến sẽ bị ảnh hưởng như bề mặt của nó bị bám bẩn.
- Các yếu tố như màu sắc, khả năng phản xạ ánh sáng của vật có thể ảnh hưởng tới hoạt động của cảm biến quang.
Thông số đặc trưng của cảm biến quang
Khi lựa chọn các cảm biến quang hiện nay, một trong những yếu tố quan trọng người dùng cần quan tâm đó là các thông số đặc trưng của cảm biến.
– Nguồn điện áp cung cấp: Các cảm biến quang thường có nguồn cấp như 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10% (Ripple P-P:Max. 10%).
– Ngõ đầu ra: Tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm là 1c.
– Phạm vi phát hiện: 15m đối với loại thu – phát; 0.1~3m, 0.1~5m đối với phản xạ gương và 700mm đối với phản xạ khuếch tán.
– Độ trễ: Cỡ 20% khoảng cách cài đặt định mức.
– Vật phát hiện chuẩn: Vật mờ đục Ø15 mm đối với cảm biến thu-phát, Ø60 mm với cảm biến phản xạ gương, trong mờ đối với phản xạ khuếch tán.
– Nguồn sáng: Sử dụng các đèn LED hồng ngoại 940nm, 850nm và LED đỏ (660 nm).
– Các chế độ hoạt động: Có thể lựa chọn Light ON hoặc Dark ON.
– Chỉ thị hoạt động: Đèn led xanh lá cho chỉ thị nguồn, sự ổn định, đèn led vàng cho chỉ thị hoạt động.
– Cơ chế điều chỉnh độ nhạy: Được cài đặt biến trở điều chỉnh.
Có các loại cảm biến quang nào ?
Cảm biến quang thu phát độc lập
Cảm biến quang điện thu phát độc lập (Through – Beam Sensor) còn được gọi là cảm biến thu phát chung. Cảm biến gồm thiết bị phát ánh sáng và thiết bị thu ánh sáng đặt đối diện nhau. Là dòng cảm biến được sử dụng nhiều bởi khả năng phát hiện ra vật ở khoảng cách 60m, hoạt động chính xác, không bị chi phối, ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt.
Nguyên lý hoạt động
Khi cảm biến này hoạt động có hai trạng thái duy nhất đó là trạng thái có và không có vật cản. Khi không có vật cản, hai cảm biến phát sáng và thu sáng sẽ diễn ra liên tục với nhau. Khi có vật cản, cảm biến phát vẫn sẽ phát ra ánh sáng nhưng do có vật cản ở giữa nên cảm biến thu sẽ không thu được ánh sáng. Từ đó vật thể được nhận diện.
Cảm biến quang phản xạ gương
Cảm biến quang phản xạ gương (Retro – Reflection Sensor) có cả bộ phát ánh sáng, bộ thu ánh sáng và trang bị gương phản xạ kèm theo. Gương phản xạ đóng vai trò là một lăng kính đặc biệt. Với ưu điểm nổi bật là khả năng phát hiện được vật có định dạng mờ, trong suốt có khoảng cách tối đa là tầm 15m, tiết kiệm dây dẫn điện và lắp đặt đơn giản, nhanh chóng.
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến phản xạ gương hoạt động khi bộ phát ánh sáng sẽ phát ra ánh sáng đến gương. Nếu không có bất cứ vật cản nào xuất hiện thì gương sẽ thu lại toàn bộ ánh sáng. Nếu có xuất hiện vật cản hay vật đi qua thì tần số của ánh sáng phản xạ bị thay đổi hoặc bị mất đi ánh sáng thu.
Cảm biến quang phản xạ khuếch tán
Chức năng chính của cảm biến quang phản xạ khuếch tán là phát hiện các vật thể trên các máy móc của hệ thống tự động hóa công nghiệp. Giúp người điều khiển có thể giám sát được vị trí của các thiết bị máy móc đã được lắp đúng hay chưa. Vì thế mà thiết bị này có thể được dùng nhiều trong dây chuyền đóng gói sản phẩm, sản xuất hoặc đếm số lượng vật để cho vào thùng hay đóng thành lô, bộ.
Tuy vậy thiết bị này có phạm vi khá hạn chế trong khoảng 2m. Độ chính xác của cảm biến này cũng bị chi phối bởi các màu sắc cùng với bề mặt của vật.
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến khuếch tán này cũng có 2 trạng thái làm việc khi có vật cản và khi không có vật cản tương tự như các loại cảm biến.
Cảm biến quang phát hiện màu
Cảm biến quang có thể nhận biết được những vật thể có màu sắc khi thiết lập và lập trình sẵn cho thiết bị. Cảm biến Có hai chế độ phát hiện màu và đồng thời phát hiện màu và cường độ màu. Các thiết bị cảm biến quang hiện nay đã được cải tiến nhằm giảm thiểu các lỗi từ ánh sáng bên ngoài và cho phép cảm biến phát hiện màu ổn định.
Ứng dụng của cảm biến quang
Cảm biến quang được ứng dụng chủ yếu để phát hiện, đo lường nhiều dạng vật thể ở các phạm vi khác nhau trong các lĩnh vực công nghiệp tự động hóa, sản xuất,…
Một số ứng dụng của cảm biến quang trong sản xuất
Các ứng dụng của cảm biến có thể kể đến như:
– Đếm số lượng sản phẩm trên dây chuyền băng tải.
– Đo kích thước, độ dày của bề mặt vật thể.
– Kiểm tra, phát hiện các sản phẩm lỗi.
– Nhận diện nhãn dán trên các bao bì.
– Giám sát an toàn khi đóng – mở cửa thang máy, nhà xe,…
– Bật – tắt các thiết bị tự động như vòi rửa xe, cửa, hệ thống đèn,…
– Phát hiện người hoặc vật đi qua.
– Kiểm tra vị trí các chi tiết máy được lắp đặt có đúng hay chưa.
Những hãng sản xuất cảm biến quang
Hiện nay trên thị thường có khá nhiều các loại cảm biến quang tới từ các thương hiệu khác nhau cho người dùng tham khảo lựa chọn. Dưới đây là một số hãng cung cấp cảm biến quang nổi tiếng.
Cảm biến quang Omron là thương hiệu đến từ Nhật Bản được người dùng lựa chọn khá phổ biến hiện nay.
Cảm Biến Quang Omron E3JK-DS30M2
Cảm biến quang Panasonic thương hiệu từ Nhật Bản là dòng cảm biến chất lượng cao với độ bền được nhà sản xuất đảm bảo.
Cảm biến quang Autonics với nguồn gốc từ Hàn Quốc được người dùng tin tưởng lựa chọn do thiết kế chắc chắn, hoạt động của cảm biến hiệu quả.
Cảm biến quang Schneider đến từ thương hiệu nổi tiếng tại Pháp – chuyên về quản lý năng lượng và tự động hóa. Các dòng cảm biến quang được người dùng đánh giá cao
Cảm Biến Quang Điện Xum2apcnm8 Schneider
Cảm biến quang Keyence, thêm một thương hiệu uy tín tới từ Nhật Bản.
Cảm biến quang Yamatake Nhật Bản với độ chính xác và độ nhạy cao, phù hợp trong các ngành sản xuất, tự động hóa.
Cảm biến quang Sunx là dòng cảm biến chất lượng từ Nhật Bản, với thiết kế nhỏ gọn và khả năng hoạt động chính xác cao.
Cảm biến quang Sick với những dòng cảm biến thu phát chất lượng với nguồn gốc từ Đức.
Lưu ý khi người dùng mua cảm biến quang
Để có thể chọn lựa được một thiết bị cảm biến quang phù hợp nhất với nhu cầu, người dùng nên quan tâm và chú ý tới các vấn đề sau.
Người dùng cần lưu ý các yếu tố thông số kỹ thuật của thiết bị để lựa chọn sao cho phù hợp với nhu cầu thực tế của công việc.Bạn cũng cần lưu ý tới độ chính xác và sai số của thiết bị. Lựa chọn cảm biến có sai số kỹ thuật trong mức cho phép để cung cấp thông tin chính xác hiệu quả.
Chất lượng sản phẩm là một trong những yếu tố hàng đầu khi lựa chọn. Nên lựa chọn cảm biến chất lượng tốt để có độ bền và tuổi thọ sản phẩm cao, có khả năng làm việc hiệu quả trong điều kiện môi trường cho phép. Để chọn được cảm biến chất lượng thì bạn nên tham khảo các địa chỉ cung cấp cảm biến uy tín trên thị trường để được đảm bảo về chất lượng và giá cả ổn định
Lưu ý khi người dùng sử dụng cảm biến quang
Trong quá trình sử dụng, để thiết bị hoạt động hiệu quả và có độ bền cao thì người dùng nên lưu ý một số điều sau.
Chú ý vị trí lắp đặt
Khi lắp đặt cảm biến cần tránh xa các nguồn nhiệt hay thiết bị phát nhiệt như máy lạnh, máy tính, động cơ điện … vì nguồn nhiệt sẽ có khả năng gây nhiễu cảm biến và khiến thiết bị hoạt động không chính xác. Không nên lắp đặt ngoài trời vì cảm biến sẽ bị ảnh hưởng bởi thời tiết.
Quá trình lắp đặt
Cảm biến quang cần phải được lắp chắn cố định, tránh rung động giúp sensor hoạt động ổn định. Đối với ứng dụng nhằm giám sát an ninh, chống trộm cần lắp đặt nơi có phạm vi quét diện rộng và kín đáo, an toàn.
Tránh bức xạ mặt trời
Các loại cảm biến thường có vỏ làm bằng nhựa chính do vậy không nên để ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào, nhất là khu vực đo của cảm biến. Do ánh sáng mặt trời có bức xạ hồng ngoại mạnh nên làm cho sensor bị nhiễu.Không lắp dây tín hiệu cảm biến chung với dây điện nguồn. Bởi dây nguồn chịu tải lớn sẽ phát sinh ra nhiệt, nhiệt độ lại ảnh hưởng tới kết quả của thiết bị đo.
Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng
Nên thường xuyên kiểm tra hoạt động của đầu thu phát, vệ sinh thiết bị để đảm bảo thiết bị hoạt động trong điều kiện tốt nhất.
xem thêm: Cảm biến hồng ngoại là gì ?
Lời kết
Như vậy, có thể thấy các cảm biến quang hiện nay đã và đang nắm giữ một vai trò quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp hiện đại. Để có thể lựa chọn được các thiết bị cảm biến chất lượng, người dùng nên cân nhắc và tham khảo những thương hiệu uy tín trên thị trường. Hy vọng những chia sẻ của chúng tôi về cảm biến quang đã cung cấp cho bạn được thêm nhiều thông tin hữu ích. Hãy để lại ý kiến và câu hỏi của bạn để nhận được tư vấn từ Hunonic – website https://hunonic.com/ về các sản phẩm điện, thiết bị điện thông minh tốt nhất hiện nay.
