Chi tiết các đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là gì? Đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng của cảm biến tiệm cận ra sao? Đó la thắc mắc của rất nhiều bạn đọc gửi về cho LabVIETCHEM trong thời gian qua. Và hôm nay, chúng tôi sẽ giúp các bạn giải đáp những thắc mắc này qua nội dung bài viết dưới đây. Nào, hãy cùng theo dõi với chúng tôi nhé.

Cảm biến tiệm cận là gì?

Hình ảnh cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận bao gồm tất cả các loại thiết bị cảm biến phát hiện vật thể mà không cần tiếp xúc. Nó phát hiện vật thể dựa trên những mối quan hệ vật lý giữa cảm biến và vật thể cần phát hiện bằng cách chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách để phát hiện vật chỉ khoảng vài mm và nó thường được dùng để phát hiện vị trí cuối của chi tiết máy và tín hiệu đầu ra của cảm biến khởi động một chức năng khác của máy. Việc chuyển đổi tín hiệu này thông qua 3 hệ thống phát hiện, bao gồm:

• Hệ thống sử dụng dòng điện xoáy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ.
• Hệ thống sử dụng sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện.
• Hệ thống sử dụng nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ.

Một số tên gọi khác: Công tắc tiệm cận, PROX (viết tắt của tên tiếng anh là Proximity Sensors). Ngay cả trong môi trường khắc nghiệt, cảm biến tiệm cận vẫn hoạt động tốt.

Đặc điểm cảm biến tiệm cận

• Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện vật thể mà không cần tiếp xúc, không tác động lên vật ở khoảng cách tối đa lên tới 30mm.
• Khả năng hoạt động ổn định, chống rung và chống shock tốt.
• Tốc độ đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao hơn so với công tắc giới hạn.
• Đầu sensor nhỏ nên có thể lắp đặt ở nhiều nơi.
• Có thể sử dụng hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt.

Phân loại cảm biến tiệm cận

Hiện nay, cảm biến tiệm cận được chia làm hai loại chính, bao gồm: Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ và cảm biến tiệm cận loại điện dung.

Phân loại cảm biến tiệm cận

1. Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ hoặc Cảm biến tiệm cận điện cảm – Proximity

Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ có bảo vệ (Shielded): Từ trường được tập trung trước mặt sensor nên ít bị nhiễu do ảnh hưởng của kim loại xung quanh, tuy nhiên khoảng cách đo ngắn đi.

Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ loại không có bảo vệ (Un-Shielded): Không có bảo vệ từ trường xung quanh mặt sensor, do đó nó có khoảng cách đo dài hơn. Tuy nhiên, cũng chính vì không có bảo vệ nên nó dễ bị nhiễu bởi kim loại xung quanh.

2. Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng điện dung

Cảm ứng tiệm cận loại cảm ứng điện dung phát hiện vật theo nguyên tắc tĩnh điện thông qua sự thay đổi điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận được bao gồm 4 phần chính, bao gồm: Phần cảm biến, mạch dao động, bộ cảm nhận và bộ mạch tín hiệu đầu ra.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận là trường điện từ phát ra xung quanh cảm biến với khoảng cách tối đa 30mm và khi gặp vật thể, nó sẽ phát tín hiệu truyền về bộ xử lý.

Cảm biến tiệm cận bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ở đầu cảm ứng và khi sóng cao tần đi qua lõi dây, một trường điện từ dao động quanh nó sẽ được tạo ra. Trường điện từ này được kiểm soát bởi một mạch bên trong.

Khi vật kim loại di chuyển về phía trường này, dòng điện xoáy trong vật sẽ tạo ra và gây ra tác động giống như máy biến thế, khiến cho năng lượng trong cuộn phát hiện giảm đi và dao động giảm xuống, đồng thời độ mạnh của từ trường giảm đi. Mạch giám sát sẽ phát hiện ra mức dao động giảm đi, sau đó thay đổi đầu ra và phát hiện ra vật.

Do hoạt động theo nguyên lý sử dụng trường điện từ nên cảm biến tiệm cận vượt trội hơn so với cảm biến quang điện về khả năng chống chịu với môi trường.

Ngày nay, hầu hết các loại cảm biến cảm ứng đều có đầu ra là tranzito NPN hoặc PNP, kiểu DC-3 dây. Ngoài ra, có một số trường hợp, người sử dụng cảm biến tiệm cận có 2 kết nối là âm và dương, kiểu DC-2 dây.

Ứng dụng của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận có những ứng dụng gì?

Cảm biến tiệm cận được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống sản xuất hàng ngày, cụ thể như:

• Đếm số lon bia được sản xuất trong ngày

Tín hiệu từ sensor của loại cảm ứng từ E2E, E2B sẽ được xuất ra khi phát hiện lon bia và đưa về bộ đếm counter, bộ đếm này sẽ hiển thị chính xác số lon bia được sản xuất trong từng ca làm việc của công nhân.

• Giám sát sự vận hành của khuôn dập

Cảm biến tiệm cận sử dụng sensor tiệm cận loại cảm ứng từ như E2E,E2B của Omron có nhiệm vụ là phát hiện và đếm số lần khuôn dập được dập trong một ngày chính xác là bao nhiêu cái. 

• Phát hiện các lon nhôm có trong dây chuyền

Cảm biến tiệm cận sẽ phát hiện và loại những lon không phải lon nhôm ra khỏi dây chuyền sản xuất.

• Phát hiện nắp bằng kim loại trong môi trường nước

Phát hiện các chai có nắp kim loại trong môi trường ẩm ướt, chứa nhiều hơi nước. Những loại cảm biến tiệm cận được dùng cho ứng dụng này cần senor có khả năng chịu độ ẩm cao hoặc tiếp xúc trực tiếp với nước.

• Phát hiện hoặc đếm vật kim loại

Cảm biến tiệm cận E2EV được dùng để phát hiện kim loại mà không cần phân biệt chính xác đó là kim loại nào.

• Kiểm tra xem gãy mũi khoan

Cảm biến tiệm cận sẽ xuất tín hiệu và báo trong trường hợp máy khoan bị gãy mũi. Cảm biến tiệm cận có bộ khuếch đại rời là phù hợp nhất với trường hợp này.

• Phát hiện vật có kích thước nhỏ và vật kim loại rơi

Khi vật kim loại rơi vào trong lòng của cảm biến thì cảm biến tiệm cận sẽ phát hiện chúng và xuất tín hiệu mong muốn. 

• Phát hiện mực chất lỏng ở trong những bồn có bọt

Cảm biến tiệm cận loại điện dung sẽ phát hiện mực nước ở trong bồn có bọt mà không bị ảnh hưởng bởi bọt với nút điều chỉnh của độ nhạy giúp tránh được ảnh hưởng của bọt khí.

• Phát hiện sữa hoặc là nước trái cây ở bên trong hộp

Cảm biến tiệm cận loại điện dung dùng để phát hiện lượng sữa hoặc nước trái cây đựng bên trong hộp giấy.

Cảm biến tiệm cận giúp phát hiện lượng sữa có trong hộp

• Phát hiện kiếng trên băng chuyền sản xuất

Cảm biến loại điện dung có thể phát hiện được tất cả các vật nên nó được sử dụng rất tốt trong những ứng dụng tương tự như thế này.  

• Phát hiện khi có Palette đi ngang qua

Phát hiện sản phẩm để trong palette sắt.

Những lưu ý khi sử dụng các loại cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận có rất nhiều lợi ích trong các ngành công nghiệp hiện đại. Tuy nhiên, để đảm bảo cảm biến hoạt động một cách hiệu quả nhất, người dùng cần phải xác định mình đang đo cái gì? cần cảm biến xử lý với tốc độ nhanh hay chậm, độ chính xác cao hay không? Và dưới đây là một vấn đề bạn cần phải lưu ý:

• Kiểm tra kỹ từ trường của môi trường xung quanh khu vực đo xem có lớn hay không vì nó chính là nguyên nhân khiến kết quả đo bị sai số nhiều nhất.
• Khu vực đo có bị rung hay không, nhiệt độ môi trường cao hay thấp, khoảng cách từ cảm biến điện từ đến vật cần đo là bao nhiêu?

Vậy là LabVIETCHEM đã giúp các bạn giải đáp được thắc mắc Cảm biến tiệm cận là gì? Đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng của cảm biến tiệm cận ra sao? Hy vọng rằng, đây sẽ là những thông tin hữu ích cho bạn đọc. Và để biết thêm nhiều kiến thức hữu ích khác, các bạn hãy ghé thăm website labvietchem.com.vn của chúng tôi nhé.

Xem thêm:

• Tranzito là gì? Ký hiệu transistor - Cách xác định chân c và e của transistor
• Sơ đồ chân transistor C1815 - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động