Cảm biến tiệm cận được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của các vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp [ chạm vào] vật thể , đó là lý do tại sao chúng thường được gọi là cảm biến tiệm cận[ nghĩa là ở gần chứ chưa tiếp xúc].
Một trong những loại cảm biến tiệm cận phổ biến hiện nay là cảm biến tiệm cận quang điện. Cảm biến tiệm cận quang điện phát hiện các vật thể bằng cách phát hiện ánh sáng phản xạ lại từ vật về cảm biến.
Thông thường cả bộ phát và bộ thu tia sáng đều được đặt trong cùng một khối, nhưng không phải tất cả các cảm biến quang điện đều được cấu tạo theo cách này.
Có ba cấu hình cơ bản cho cảm biến tiệm cận quang điện: phản xạ, tia xuyên qua và khuếch tán quang điện.
Cảm biến tiệm cận quang điện phản xạ - một chùm ánh sáng được phát ra từ một bộ phát và bị phản xạ lại từ một bộ phản xạ trở lại một máy dò. Khi chùm ánh sáng có thể phản xạ trở lại, điều này ghi nhận là không có vật thể nào. Chùm tia không phản xạ lại có nghĩa là có vật cản, vật cản này được ghi nhận là sự hiện diện của một vật thể. Cảm biến loại này kém chính xác hơn các loại khác, nhưng chúng cũng dễ lắp đặt và nối dây hơn và thường có giá thấp hơn cảm biến xuyên tia.
Ảnh cảm biến phản xạ với cả bộ phát và bộ thu trong cùng một khối duy nhất.
Cảm biến tiệm cận quang điện xuyên tia - một bộ phát sẽ phát một chùm ánh sáng nhìn được tới một bộ thu. Khi một vật thể đi qua và làm đứt đoạn chùm sáng này,vật thể sẽ được cảm biến phát hiện.Cảm biến gồm hai thành phần; một bộ phát và một bộ dò riêng biệt, khiến việc lắp đặt và đấu dây phức tạp hơn một chút. Tuy nhiên, ưu điểm là nó chính xác nhất trong số các loại cảm biến tiệm cận với phạm vi phát hiện dài nhất.
Cảm biến tiệm cận khuếch tán quang điện - xét ở một số khía cạnh thì nó tương tự như cảm biến quang phản xạ. Cảm biến tiệm cận quang học chứa cả nguồn sáng và bộ thu trong một vỏ chung. Thấu kính nguồn sáng định hình chùm sáng thành một cột sáng phân kỳ, theo khoảng cách thì chiều rộng tăng và cường độ giảm. Thấu kính nhân góc rộng được sử dụng để thu chùm ánh sáng phản xạ ra khỏi bề mặt của vật thể cần phát hiện.Một bộ dẫn sáng bằng sợi quang chia đôi cũng có thể được sử dụng khi ánh sáng đi qua bộ dẫn sáng bằng sợi quang. Ánh sáng bị phản xạ khỏi vật thể và truyền trở lại qua sợi quang đến bộ thu của cảm biến.
? Sử dụng cảm biến quang trong ngành công nghiệp như thế nào? Những thắc mắc của bạn về cảm biến quang sẽ được chúng tôi giải đáp ở bài viết dưới đây.
Mục lục bài viết
Cảm biến quang là gì?
Cảm biến quang có tên tiếng anh là photoelectric sensor chính là một tổ hợp rất nhiều các linh kiện quang điện. Thiết bị này sau khi tiếp xúc với ánh sáng thì nó sẽ có những thay đổi về trạng thái, những cảm biến quang sử dụng ánh sáng phát ra từ bộ phận phát nhằm thể hiện được sự hiện diện của các vật thể. Khi phát hiện được những sự thay đổi của bộ phận thu thì mạch điều khiển cảm biến quang sẽ phát ra tín hiệu ở OUT.
Xem thêm: Chi Tiết Cấu Tạo Hệ Thống Dùng Công Nghệ Nhận Diện Khuôn Mặt Của Bãi Đỗ Xe Thông Minh
Cảm biến quang chính là một thiết bị đóng vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp. Nếu như trong công nghiệp không có cảm biến quang thì rất khó có thể tự động hóa cũng giống như khi làm việc bạn không thể nhìn thấy được.
Cảm biến từ tính
Cảm biến vân tay quang học là gì?
Cảm biến vân tay quang học chính là một loại cảm biến được hoạt động dựa trên việc sử dụng ánh sáng để chụp lại hình dạng của dấu vân tay khi người dùng áp ngón tay vào đầu đọc. Chỉ cần bạn đặt tay vào đầu đọc đèn chiếu thì nó sẽ phát ra ánh sáng. Lúc này khi camera ở trong khóa chụp lại được hình dạng của các đường vân ở đầu ngón tay thì dấu vân tay này sẽ được lưu trữ ở trong bộ nhớ của chúng.
Do đó, sau này bạn muốn mở khóa chỉ cần đặt ngón tay vào khóa ở đầu đọc. Máy sẽ tiến hành chụp và so sánh với hình ảnh đã được lưu trữ trước đó. Nếu kết quả so sánh trùng khớp với kết quả đã lưu thì khóa sẽ mở
Xem thêm: Cảm Biến Vân Tay Là Gì? Ứng Dụng Quét Vân Tay Vào Hệ Thống Bãi Giữ Xe Thông Minh
Nguyên lý cảm biến quang
Cảm biến quang có cấu tạo gồm có 3 phần đó là bộ phát ánh sáng, bộ thu ánh sáng và bo mạch xử lý tín hiệu điện.
- Bộ phát ánh sáng sẽ có tác dụng phát ra ánh sáng. Ánh sáng này sẽ được thiết kế ở một dạng đặc biệt để thu ánh sáng cũng như có thể phân biệt được ánh sáng cảm biến và ánh sáng khác từ bên ngoài như ánh sáng tự nhiên, ánh sáng của bóng đèn,…
- Bộ thu ánh sáng: nơi để tiếp nhận ánh sáng từ bộ phận phát và nó được gọi là phototransistor.
- Mạch xử lý tín hiệu điện: là nơi khi tiếp nhận được tín hiệu từ bộ phận thu ánh sáng. Mạch sẽ chuyển tín hiệu từ tranzito quang để thành tín hiệu ON/OFF. Tín hiệu ngõ thường dùng nhất chính là PNP, NPN,…
Cảm biến quang có cấu tạo như thế nào?
Thông thường, với một bộ cảm biến quang, chúng ta sẽ có 3 bộ phận chính gồm bộ phận phát sáng, bộ thu ánh sáng và mạch xử lý tín hiệu đầu ra. Bạn có thể tham khảo hình ảnh bên dưới để hiểu rõ hơn.
Cảm biếng quang có cấu tạo như thế nào?
Bộ phận thu sáng
Thông thường đối với cảm biến quang học, bộ thu ánh sáng là một phototransistor hay còn gọi là phototransistor. Thiết bị cảm nhận ánh sáng và chuyển nó thành tín hiệu điện tỷ lệ. Ngày nay, nhiều loại cảm biến quang học sử dụng ASIC [Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng].
Mạch này tích hợp tất cả quang học, bộ khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một IC. Bộ thu có thể nhận trực tiếp ánh sáng từ bộ phát [như với bộ thu phát], hoặc nó có thể nhận ánh sáng phản xạ từ đối tượng được phát hiện [trong trường hợp phản xạ khuếch tán].
Bộ phận phát sáng
Hầu hết các cảm biến quang học sử dụng đèn LED bán dẫn, phát ra ánh sáng, thường ở dạng xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt ánh sáng cảm biến với ánh sáng từ các nguồn khác [chẳng hạn như ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng].
Các loại đèn LED phổ biến nhất là đèn LED đỏ, đèn LED hồng ngoại hoặc đèn LED laser. Một số dây cảm biến đặc biệt sử dụng đèn LED trắng hoặc xanh lá cây. Ngoài ra, trong một số trường hợp, chúng ta cũng có thể thấy đèn LED màu vàng.
Mạch xử lý tín hiệu đầu ra
Mạch đầu ra chuyển đổi tín hiệu tỷ lệ [tương tự] từ phototransistor thành tín hiệu bật / tắt khuếch đại. Đầu ra cảm biến được kích hoạt khi lượng ánh sáng nhận được vượt quá mức ngưỡng quy định.
Trong khi một số cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và tín hiệu đầu ra sử dụng tiếp điểm rơle [rơle] vẫn khá phổ biến, thì các cảm biến ngày nay chủ yếu sử dụng tín hiệu đầu ra bán dẫn [PNP / NPN]. Một số cảm biến quang học cũng bao gồm tín hiệu đầu ra tỷ lệ thuận cho các ứng dụng đo lường.
Cảm biến quang có mấy loại
Hiện nay trên thị trường cảm biến quang có khoảng 4 loại khác nhau. Và khi sử dụng vào việc nào thì sẽ dùng một loại khác nhau. Hãy cùng tìm hiểu về từng loại để xem điểm khác nhau nhé!
Cảm biến quang điện thu phát độc lập
Loại cảm biến quang này là cảm biến ánh sáng không phản xạ và nó hoạt động chỉ với một con phát ánh sáng và con thu ánh sáng được lắp đối diện nhau.
Đặc điểm của cảm biến quang thu phát độc lập chính là không bị ảnh hưởng bởi bề mặt của màu sắc và khoảng cách phát hiện vật lạ lên đến 60m.
Cảm biến quang phản xạ gương
Là loại cảm biến có độ phát và thu ánh sáng được sử dụng trên cùng một thiết bị. Gương phản xạ chính là một lăng kính đặc biệt và nó đi kèm với cảm biến quang.
Đặc điểm của cảm biến quang này chính là lắp đặt rất thuận tiện, dễ dàng, tiết kiệm được dây dẫn, có thể phát hiện được những vật trong suốt,… khoảng cách tối đa là 15m
Cảm biến quang phản xạ khuếch tán
Là một lại cảm biến có bộ thu và bộ phát chung. Và nó thường được sử dụng để phát hiện ra các vật thể ở trên hệ thống máy móc. Nhằm giám sát xem các thiết bị đã được lắp đặt đúng vị trí của mình hay chưa.
Đặc điểm của thiết bị chính là dễ bị ảnh hưởng bởi bề mặt, có màu sắc và khoảng cách tối đa là 2m
Cảm biến quang phát hiện màu sắc
Để có thể nhận biết được những vật thể có màu sắc thì chúng ta cần phải dạy cho những thiết bị này nhận biết. Nhưng thực chất thì việc này cũng khá đơn giản bởi vì nhà sản xuất đã được lập trình sẵn.
Các thông số của cảm biến quang học là gì?
Nói chung, đối với cảm biến quang, chúng ta cần chú ý đến các thông số cấu tạo sau:
Các thông số của cảm biến quang học là gì?
- Loại cảm biến: Bộ thu phát, Bộ phản xạ, Bộ khuếch tán
- Nguồn cung cấp: sử dụng cảm biến 12-24VDC, 24-240VAC ± 10% 50 / 60Hz, 24-240VDC ± 10% [Ripple P-P: Max. 10%]
- Đầu ra: đầu ra tiếp điểm rơle 30VDC 3A, tải điện trở thuần 250VAC 3A, cấu trúc tiếp điểm: 1c
- Khoảng cách phát hiện: 15m [loại máy phát – máy thu]; 0,1 ~ 3m, 0,1 ~ 5m [phản xạ đặc điểm]; 700mm [phản xạ khuếch tán]
- Độ trễ: 20% khoảng cách cài đặt định mức Eparking đa [khuếch tán]
- Đối tượng phát hiện tiêu chuẩn: Đối tượng mờ đục Ø15 mm [bộ thu-phát], Đối tượng mờ đục Ø60 mm [phản xạ đặc trưng], Đối tượng đục – mờ [phản xạ khuếch tán]
- Nguồn sáng: sử dụng LED hồng ngoại [940nm], LED hồng ngoại [850nm], LED đỏ [660nm]
- Chế độ hoạt động: BẬT sáng hoặc BẬT Eparking có thể được chọn bằng công tắc
- Chỉ báo đang chạy: đèn LED màu xanh lá cây [chỉ báo nguồn, độ ổn định], đèn LED màu vàng [chỉ báo hoạt động]
- Thời gian đáp ứng: Eparking đa 1ms, 20ms
- Điều chỉnh độ nhạy: điều chỉnh biến trở
Làm thế nào để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến?
Cảm biến quang học tiêu chuẩn trên thị trường hiện nay thường có 2 điều chỉnh độ nhạy:
- Điều chỉnh ngưỡng: Người dùng có thể điều chỉnh mức ngưỡng hoặc mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra. Khi ánh sáng nhận được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng, tín hiệu sẽ được xuất ra.
- Trong thực tế, việc thay đổi ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện. Điều chỉnh ngưỡng cũng có thể làm cho cảm biến nhạy hơn, phát hiện các vật thể nhỏ hơn hoặc trong mờ.
Làm thế nào để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến?
Một số thương hiệu cảm biến quang học có bộ lưu biến dạng luồng để điều chỉnh ngưỡng. Những người khác cũng có một nút dạy để có được ngưỡng thích hợp nhất cho một ứng dụng cụ thể.
Công tắc Bật sáng / Bật Eparking: Công tắc L-On / D-On thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến.
Ưu nhược điểm
Cụ thể, hầu hết mọi thiết bị điện tử đều có những ưu nhược điểm riêng và cảm biến quang học là một trong số đó. sẽ liệt kê một số ưu nhược điểm của loại thiết bị này để bạn cân nhắc trước khi chọn mua.
Ưu nhược điểm của cảm biến quang học là gì?
Ưu điểm
- Phát hiện các đối tượng cách xa 100m mà không cần chạm vào chúng;
- Ít hao mòn, tuổi thọ cao, độ chính xác cao và độ ổn định cao;
- Các đối tượng khác nhau có thể được phát hiện;
- Thời gian phản hồi nhanh và độ nhạy có thể được điều chỉnh theo ứng dụng.
Nhược điểm
- Nếu bề mặt cảm biến bị bẩn, cảm biến sẽ không hoạt động bình thường, đặc biệt là trong môi trường có nhiều bụi.
- Khoảng cách cảm nhận của một đối tượng phụ thuộc nhiều vào màu sắc và độ phản xạ của đối tượng đó.
Có những nhà sản xuất cảm biến quang học nào?
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất cảm biến quang học khác nhau. Mỗi công ty có loại hình cụ thể của riêng mình, cụ thể, theo Eparking hiểu, có những công ty:
- Cảm biến quang Sick từ Đức
- Cảm biến quang IFM từ Đức
- Cảm biến quang Omron từ Nhật Bản
- Cảm biến quang Panasonic từ Nhật Bản
- Cảm biến quang Keyence từ Nhật Bản
- Cảm biến quang Yamatake từ Nhật Bản
- Cảm biến quang Sunx từ Nhật Bản
- Cảm biến quang Autonics từ Hàn
- Cảm biến quang Schneider từ Pháp
Cảm biến quang trong công nghiệp
Trong công nghiệp người ta chủ yếu sử dụng cảm biến quang để phát hiện ra nhiều vật thể ở các dạng khác nhau. Nhằm đo lượng và phát hiện ra khoảng cách, tốc độ của những vật thể đó,…
Ví dụ như cảm biến quang được sử dụng trong bãi giữ xe để kiểm soát xe ra vào, hiển thị vị trí trống ở trong bãi giữ xe, đến cảm biến ở vị trí đậu. Như vậy sẽ giải quyết được vấn đề xe ra vào, giúp nhân viên bãi giữ xe dễ dàng kiểm soát cũng như giúp thống kê được số lượng xe ở những thời điểm khác nhau.
ứng dụng của cảm biến quang
Trên đây chính là những thông tin liên quan đến cảm biến quang là gì? Những loại cảm biến quang trên thị trường hiện nay. Hy vọng rằng với những thông tin trên đây sẽ giúp bạn hiểu hơn về thiết bị này cũng như ứng dụng nó vào trong đời sống
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 điện để làm gì?
Công dụng chủ yếu của cảm biến quang là dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau, từ việc phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem tay robot đã gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa. Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa.
Cảm biến sợi quang để làm gì?
Cảm biến sợi quang là một cảm biến sử dụng sợi quang làm phần tử cảm biến [“cảm biến bên trong”] hoặc như một phương tiện chuyển tiếp tín hiệu từ cảm biến từ xa đến thiết bị xử lý tín hiệu [“cảm biến bên ngoài”]. Sợi quang có nhiều công dụng trong viễn thám.
Thiết bị cảm quang là gì?
Cảm biến quang [Photoelectric sensor] còn được gọi là mắt thần, là một thiết bị quang điện được sử dụng để phát hiện vật cản hoặc nhận biết màu sắc. Chức năng của nó trong hệ thống là phát ra một tia sáng và khi có vật cản xuất hiện trong tia sáng đó, cảm biến sẽ tạo ra tín hiệu để thông báo đến trung tâm điều khiển.