Cảm biến tiệm cận| Đặc điểm| Ứng dụng| Cách chọn sao cho đúng?

 

Khi có cuộc gọi đến, vì sao khi đưa điện thoại màn hình cảm ứng đến gần tai để nghe thì màn hình điện thoại lại tắt? Có khi nào bạn thắc mắc về việc này không?

Cảm biến tiệm cận

Đó là do có một loại cảm biến có tên gọi là cảm biến tiệm cận để phát tín hiệu kích màn hình tắt, để tránh thiết bị nhận diện thao tác chạm không mong muốn khi phần tai chạm vào màn hình.

Ở bài viết này, mình sẽ không đi sâu vào tìm hiểu loại cảm biến này trên thiết bị di động, mà mình sẽ phân tích về cảm biến tiệm cận dùng trong công nghiệp. Mời các bạn cùng đọc.

Cảm biến tiệm cận là gì?

Vậy cảm biến tiệm cận là gì? Đây là một loại cảm biến chuyên dùng để phát hiện vật mà không cần tiếp xúc với vật thể, vì thế sẽ không có tác động lên vật thể. Cảm biến tiệm cận có khoảng cách phát hiện vật khá ngắn, chỉ vài milimet mà thôi. Nhưng đặc biệt cảm biến này không ngại môi trường khắc nghiệt.

Cảm biến tiệm cận

Đặc điểm của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận được sử dụng rất nhiều trong các dây chuyền công nghiệp, các băng tải tự động hóa..Chúng ta có thể điểm qua một vài ưu điểm của dòng cảm biến này như sau:

• Có cấu tạo nhỏ gọn, phù hợp nhiều vị trí lắp đặt
• Ít bị ảnh hưởng tác động của môi trường
• Độ nhạy cao
• Cài đặt đơn giản
• Không tiếp xúc với vật
• Hoạt động ổn định, bền bỉ, chống rung động tốt
• Tốc độ phản hồi nhanh
• Tuổi thọ cảm biến cao

Cấu tạo của cảm biến tiệm cận

Cảm biến có cấu thạo rất đơn giản, bao gồm các thành phần sau:

 

Cấu tạo cảm biến tiệm cận

• Cuộn dây tạo từ trường ở đầu sensor
• Một bộ tạo xung dao động
• Khối kích hoạt
• Ngõ ra tín hiệu
• Biến trở điều chỉnh độ nhạy (tùy loại có hoặc không)
• Khối điện áp

Vùng phát hiện cảm biến tiệm cận

Có mấy loại cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận được chia làm 2 loại cơ bản là cảm biến tiệm cận điện từ và cảm biến tiệm cận điện dung. Với mỗi loại phù hợp với một đặc tính phát hiện vật và điều kiện môi trường khác nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé!

Cảm biến tiệm cận điện từ

Loại cảm biến này dùng nguyên lý cảm ứng trường điện từ. Chỉ phát hiện được vật có chất liệu kim loại. Khoảng cách phát hiện ngắn, nhưng chống nhiễu rất tốt. Được sử dụng nhiều hơn vì ít chịu ảnh hưởng môi trường bên ngoài và giá thành rẻ hơn loại điện dung.

Cảm biến tiệm cận điện từ

Cảm biến tiệm cận điện dung

Thiết bị phát hiện vật bằng cách tạo ra một vùng tĩnh điện trước mặt sensor. Khi có vật đi vào vùng tĩnh điện sẽ làm thay đổi điện môi.

Khi này; vật thể được ví như một bản cực song song với bề mặt cảm biến. Khi điện môi thay đổi sẽ tác động đến khối mạch bên trong và phát tín hiệu ngõ ra.

Cảm biến tiệm cận điện dung

Với cảm biến điện dung thì vật thể có thể phát hiện đa dạng hơn như: nhựa, thủy tinh, kim loại…hay nói cách khác là cảm biến tiệm cận điện dung có thể phát hiện mọi loại vật đi qua chúng. Chính vì điều này lại nảy sinh ra một vấn đề đó là mỗi vật thể thì có một hằng số điện môi khác nhau, cho nên khi sử dụng cảm biến tiệm cận loại điện dung thì chúng ta phải quan tâm đến hằng số điện môi và điều chỉnh độ nhạy của sensor cho phù hợp.

 

Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận

Với loại cảm biến tiệm cận cảm ứng (sensor điện từ) hoạt động theo nguyên lý phát ra một trường điện từ, khi phát hiện vật trước cảm biến làm thay đổi trường điện từ này, thì tín hiệu sẽ truyền về bộ xử lý tín hiệu.

Theo mình hiểu thì: Bộ tạo xung dao động sẽ phát ra một xung có tần số cao. Tạo ra một trường điện từ trước mặt cảm biến. Khi có một vật kim loại lại gần mặt cảm biến sẽ làm xáo trộn vùng từ trường này. Khi đó một dòng điện xoáy được sinh ra, truyền về bộ dao động và kích hoạt khối mạch phát tín hiệu ngõ ra cảm biến đến hệ thống xử lý. Qúa trình này diễn ra rất nhanh chóng.

Các loại cảm biến tiệm cận

Với loại cảm biến tiệm cận điện dung thì hoạt động theo nguyên lý tạo ra một vùng tĩnh điện trước mặt, phát hiện vật đi qua dựa trên sự thay đổi điện môi tại vùng này. Vì thế khoảng cách phát hiện vật của cảm biến tiệm cận điện dung xa hơn, nhưng lại dễ bị nhiễu hơn.

 

Ứng dụng của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là loại sensor phổ biến được sử dụng rất nhiều trong môi trường công nghiệp, nhất là trong các dây chuyền, băng tải sản phẩm, trong các hệ thống máy CNC để theo dõi dao cắt, mũi khoan…

Cảm biến tiệm cận trên hệ thống

Ví dụ như: Phát hiện vật trên băng chuyền, đếm sản phẩm chạy trên băng tải, phát hiện lưỡi dao hay mũi khoan bị gãy, phát hiện bánh răng bị hỏng- gãy, phát hiện hộp sản phẩm không chứa sản phẩm bên trong, kiểm tra sản phẩm đã được đóng nắp hay chưa?

Cảm biến tiệm cận trên máy CNC

Tùy vào ứng dụng mà chúng ta chọn loại sensor tiệm cận loại điện từ hay loại điện dung các bạn nhé! Cách chọn thì mình có chia sẻ các bước như phần bên dưới đây.

Về phần ứng dụng sensor này, mình sẽ có một bài viết để giới thiệu chi tiết hơn đến các bạn.

Cách chọn cảm biến tiệm cận như thế nào

Khi chọn một cảm biến bất kì nào cũng vậy. 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. Và với cảm biến tiệm cận cũng không ngoại lệ:

• 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 nhiễm từ 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?

Trả lời xong hết những câu hỏi trên mình chắc chắn bạn sẽ chọn được một loại cảm biến tiệm cận phù hợp với yêu cầu của hệ thống và chi phí đầu tư rồi đó!