[Thảo Luận] Cảm biến khoảng cách là gì?| Ứng dụng trong cầu cảng như thế nào?

Môi trường công nghiệp là nơi các loại cảm biến được sử dụng nhiều nhất. Tuy nhiên, với cảm biến đo khoảng cách thì còn được dùng ở kho bãi, hệ thống cẩu trục, và trong dân dụng.

Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về dòng cảm biến dùng để đo khoảng cách này nhé!

Cảm biến đo khoảng cách

Cảm biến khoảng cách là gì?

Như tên gọi của thiết bị, cảm biến khoảng cách chuyên dùng để đo khoảng cách từ một điểm tham chiếu đến vật thể. Đây là một loại cảm biến dùng phổ biến trong môi trường công nghiệp, kho bãi,…

Có mấy loại cảm biến khoảng cách?

Hiện tại theo mình tìm hiểu thì cảm biến dùng để đo khoảng cách được phân làm những loại sau:

• Cảm biến khoảng cách bằng tia laser
• Đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm
• Cảm biến tiệm cận đo khoảng cách

Nguyên lý đo của cảm biến khoảng cách như thế nào?

Do cảm biến đo khoảng cách có nhiều loại khác nhau cho nên ứng với mỗi loại sẽ có một nguyên lý làm việc đặc trưng của loại cảm biến đó.

Cảm biến đo khoảng cách

Ví dụ:

• Đo khoảng cách bằng cảm biến laser thì nguyên lý là thu phát tia laser đến vật thể cần đo. Ưu điểm của loại cảm biến này là đo được vật ở xa, vùng đo rộng.
• Cảm biến tiệm cận đo khoảng cách bằng cách tạo một từ trường phía trước cảm biến. Với loại cảm biến này thì chỉ phát hiện vật với khoảng cách rất ngắn, tính bằng đơn vị milimet.
• Phát ra chùm sóng siêu âm đến vật phản xạ về cảm biến là nguyên lý đo của cảm biến siêu âm.

Tín hiệu ngõ ra của cảm biến khoảng cách là gì?

Với dòng cảm biến đo khoảng cách thì tín hiệu ngõ ra thường có dạng analog, NPN hoặc PNP, rơle…

Tùy theo nhu cầu điều khiển giám sát mà bạn cân nhắc lựa chọn loại ngõ ra cho phù hợp. Nhưng mình khuyên nên dùng tín hiệu ngõ ra dạng 4-20mA để tín hiệu ít nhiễu hơn, truyền đi được xa hơn khi sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu, khuếch đại tín hiệu.

Sai số của cảm biến đo khoảng cách có cao không?

Tùy thuộc vào loại cảm biến mà có độ sai số khác nhau tương ứng với từng ứng dụng khác nhau mà ta chọn loại có độ sai số cho phù hợp. Sai số sẽ không là một thông số chung cho tất cả các loại cảm biến. Mà tùy thuộc vào thang đo và nguyên lý đo sẽ có sai số tương ứng.

Ví dụ:

• Cảm biến từ thì chỉ đo được khoảng cách ngắn, tính bằng milimet và độ sai số rất thấp
• Cảm biến laser đo khoảng cách thì đo được khoảng cách xa, đến hàng trăm, thậm chí hàng ngàn mét, cho nên sai số tính bằng đơn vị centimet, nhưng vẫn trong giới hạn chấp nhận được của phép đo.

Khoảng cách xa nhất đo được là bao nhiêu?

Khoảng cách xa nhất đo được thuộc về dòng cảm biến laser, cảm biến đo khoảng cách dòng này có thể đo được vật thể cách xa đến 3000m.

Với cảm biến tiệm cận thì chỉ phát hiện vật, đo khoảng cách vật với chỉ tối đa 100mm trở lại thôi

Chính vì thế, khi chọn lựa thiết bị, điều quan trọng nhất là bạn phải tìm hiểu và nắm rõ nguyên lý làm việc của cảm biến đo khoảng cách. Để chọn được loại phù hợp và chi phí hợp lý.

Cảm biến khoảng cách thường dùng ở đâu?

Ứng dụng của cảm biến đo khoảng cách

Môi trường công nghiệp là nơi các loại cảm biến được sử dụng nhiều nhất. Tuy nhiên, với cảm biến đo khoảng cách thì còn được dùng ở kho bãi, hệ thống cẩu trục, và trong dân dụng:

– Đo khoảng cách vị trí mức chất lỏng trong các bồn chứa

– Giám sát khoảng cách, vị trí cần cẩu và vật chuyển động ở các cảng

– Giám sát vị trí vật chuyển động, tàu thuyền tại cầu cảng

– Đo khoảng cách cẩu trục trong các nhà máy thép, cơ khí, dây chuyền sản xuất láp ráp ô tô

– Xác định khoảng cách giữa các con đội trong hệ thống máy dệt nhằm mục đích điều khiển và giám sát.

Cảm biến khoảng cách có dễ sử dụng không?

Cảm biến dùng để đo khoảng cách khá dễ sử dụng, thông thường có loại 2 dây và 3 dây. Chỉ cần bạn chú ý về màu dây và nguyên lý hoạt động của chúng thì bạn có thể dễ dàng lắp đặt.

Các bạn tham khảo hình ảnh bên dưới:

Sơ đồ đấu dây cảm biến khoảng cách

Cách chọn cảm biến khoảng cách

Khi chọn dòng cảm biến để đo khoảng cách chúng ta phải xác định trước các vấn đề sau để tìm ra sản phẩm đáp ứng được yêu cầu của hệ thống và phù hợp với chi phí đầu tư của dự án:

• Vật thể cần phát hiện là gì? Chất liệu gì? Kích thước của vật thể?
• Độ nhạy và độ chính xác của hệ thống? Có cần chính xác cao hay không?
• Xác định tính chất của môi trường? Có nhiều vật cản hay không?
• Nhiệt độ môi trường, tác động rung động …
• Khoảng cách phát hiện vật thể là bao nhiêu?
• Chi phí đầu tư cho hệ thống như thế nào?

Đo khoảng cách bằng cảm biến

Kết nối cảm biến khoảng cách với bộ điều khiển như thế nào?

Khi kết nối cảm biến đo khoảng cách với PLC thì tùy thuộc vào ngõ ra dạng PNP hay NPN mà có cách đấu khác nhau.

Ví dụ:

• Cảm biến quang hay tiệm cận có ngõ ra dạng PNP thì ta cần chú ý đến điện áp nguồn của cả cảm biến và input PLC. Nghĩa là:
  • Trường hợp 1: Cả 2 cùng nguồn (AC hoặc DC) thì có thể đấu trực tiếp
  • Trường hợp 2: Khác nguồn thì phải dùng đến rơ le trung gian (chọn loại cùng nguồn với cảm biến). Cấp nguồn cho cảm biến bình thường, cuộn dây rơ le có một đầu nối mass, một đầu nối ngõ ra cảm biến. Và tiếp điểm hở của rơ le thì đấu vào PLC.
• Cảm biến đo khoảng cách có ngõ ra dạng NPN thì ta phải dùng rơ le trung gian giống như trường hợp 2 bên trên, nhưng khác chỗ cuộn dây rơ le có một đầu nối lên V+ và một đầu nối ngõ ra cảm biến.

Cảm biến khoảng cách có đắt không?

Hiện tại, dòng cảm biến này rất phổ biến, cho nên giá cũng không còn đắt nữa (trên dưới 1 triệu), chỉ có những dòng thuộc xuất xứ nhóm G7, Châu Âu thì có giá hơi cao một chút (trên 2 triệu). Nhưng thực sự bạn nên cân nhắc khi cần độ chính xác và ổn định cho hệ thống của mình.

Cảm biến đo khoảng cách của hãng nào tốt?

Cảm biến khoảng cách hãng Keyence

Mình có thể kể ra một số hãng chuyên về dòng cảm biến đo khoảng cách mà mình đã từng có dịp lựa chọn sử dụng cho vài dự án bên mình như: hãng Omron, Autonics, Keyence, Banner,… Mình đánh giá cao sản phẩm của Omron và Keyence vì giá thành và chất lượng của sản phẩm.