Cảm biến quang điện là gì? Nguyên lý và ứng dụng các loại

Một loại cảm biến thường dùng để phát hiện các vật thể được đánh giá cao hiện nay. Bài biết này sẽ giúp bạn có thể có thêm kiến thức liên quan đến cảm biến quang là gì?. Cấu tạo các phân loại thiết bị các loại cảm biến quang này.

Tìm hiểu về cảm biến quang điện là gì?

Cảm biến quang là do những linh kiện quang điện tạo thành. Có tên gọi tiếng anh là Photoelectric Sensor nó có thể phát hiện vật thể từ xa, nó đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng nào đó.

Cảm biến quang học khi có ánh sáng được chiếu vào bề của biến quang nó sẽ thay đổi tính chất. Ngày nay, chúng được áp dụng khác nhiều cũng như có thể đem lại một sự đảm bảo công việt hoạt động tốt hơn.

Ưu nhược điểm các loại cảm biến quang

Cảm biến quang có ưu điểm gì?

– Có thể phát hiện vật thể từ khoảng cách xa không cần tiếp xúc với vật thể đó, lên tới 100m

– Ít bị hao mòn vật thể, thiết bị có tuổi thọ, độ chính xác, tính năng hoạt động ổn định cao

– Có thể phát hiện được nhiều vật thể khác nhau khi được chiếc vào

– Thời gian phải hồi, đáp ứng nhanh, thiết bị có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng.

Cảm biến quang có nhược điểm gì?

– Bị ảnh hưởng nếu bền mặt chiều bị bẩn hoặc có vật cản

– Khoảng cách phụ thuộc vào màu sắc cũng như kích thước của vật

Các loại ứng dụng về cảm biến quan

– Kiểm tra sản phẩm qua quá trình rửa

– Kiểm tra ô tô hoạt động trên băng tải

– Xác định vật trong một linh kiện nào đó

– Vậy di chuyển trên băng tải

– Kiểm tra linh kiện vật bị thiết trên một vật khác

– Đảm nhận nhiệm vị kiểm tra đóng mở của tra khi hoạt động

– Hệ thống tự động của kích hoạt như vòi nước

– Kiểm tra vật đi qua cửa

– Phát hiện xe đậu ở bãi

Cấu tạo – phân loại sensor quang

Cấu tạo cảm biến quang

Các loại cảm biến quang phản xạ khuếch tán từ vị trí và dịch chuyển có hiện nay cấu tạo khá đơn giản, gồm 3 phần chính: Bộ Phát sáng, Bộ Thu sáng, Mạch xử lý tín hiệu ra từ các loại sensor công nghiệp hiện nay.

+ Bộ phát sáng

Thiết bị thường sử dụng đèn bán dẫn LED. Với ánh sáng được phát ra dựa theo xung nhịp, nhịp điệu phát ra sẽ giúp thiết bị cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến từ các nguồn khác. Hiện nay, có khá nhiều loại khác nhau cho bạn lựa chọn như LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED laza.

+ Bộ thu sáng

Là một phototransistor (tranzito quang) có chức năng cảm nhận ánh sáng và thực hiện chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Đặt biệt, với bộ thu này có chức năng nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ sáng phải xạ lại từ vật bị phát hiện.

+ Mạch xử lý tín hiệu

Loại mạch đầu ra có chức năng chuyển tính hiệu tỉ lệ ( analogue ) từ tranzito quang/ Asic thành tín hiệu on/off được khuyếch đại. Khi mà lượng ánh sáng thu vượt quá mức được xác định, thì tín hiệu ra của cảm biến sẽ được kích hoạt.

Với một số loại cảm biến trước đây còn có tích hợp mạch nguồn, dùng tín hiệu ra làn tiếp điểm rơ le. Hiện nay, các loại cảm biến chủ yến sử dụng tín hiệu tạo ra bán dẫn ( PNP/NPN). Cũng có loại cảm biến quang hiện nay còn có cả chức năng cảm biến tính toàn đo đếm…

Phân loại cảm biến quang điện

Tuy vào các bố trí lắp đặt sắp xếp mà cảm biến quang, các loại cảm biến quang với đầu thu quang, nguồn phát, khoảng cách đối tượng cần đo được chia như sau:

Through – beam sensor: Cảm biến quang thu phát
Retro – reflection sensor: Cảm biến quang phản xạ gương
Diffuse reflection sensor: Cảm biến quang khuếch tán

+ Cảm biến quang phản xạ

Đối với cảm biến quang phản xạ gương nó dựa vào hoạt động trên nguyên tắc phản quang: Khi đầu thu quang được đặt cùng phía với vị trí nguồn phát. Khi tia sáng từ nguồn phát đi quá thấu kính đập tới một thước đo chuyển động cùng vật; thì trên thước sẽ suất hiện những vạch chia phản quan, không có phản quan kế tiếp theo.

Nếu tia sáng gặp phải vạch để chia phản quang thì sẽ bị phản xạ lại đầu thu quang. với CBQ phản xạ thì không cần dây nối qua vùng cản nhận nhưng cự lý cảm nhận sẽ thấp hơn và nó còn chịu ảnh hưởng của ánh sáng.

Cảm biến phản xạ, không cần dây nối qua vùng cảm nhận nhưng cự ly cảm nhận thấp, chịu ảnh hưởng của ánh sáng từ nguồn sáng khác.

+ Cảm biến quang soi thấu

Quang điện trở được chế tạo từ một nguồn ánh sáng, một thấu kính hội tụ, một lưới chia kích quang cũng với các phần tử thụ quang

Sơ đồ cấu tạo cảm biến quang soi thấu

1. Nguồn sáng

2. Thấu kính hội tụ

3. Thước đo

4. Lưới chia

5. Tế bào quang điện

6. Mã chuẩn

Về thước đo chuyển động tương đối so với nguồn sáng sẽ xuất hiện tín hiệu có dạng hình sin. Loại tín hiệu này do các tế bào quang điện được đặt phía sau lưới chia. Các tín hiệu đầu ra thiết bị cảm biến được khuyến đại trong một bộ tạo xung điện tử, tạo thành tín hiệu xung điện chữ nhật.

Các tế bào quang điện được bố trí thành 2 dãy, đặt lệch nhau ta sẽ nhận được 2 tín hiệu lệch pha ở góc 90 độ. Nhờ đó có thể xác định độ dịch chuyển, nhận biết được cả chiều chuyển động cảm biến.

Có 3 loại cảm biến dựa theo cách đấu dây cảm biến quang thông thường hiện nay:

• Cảm biến quang thu phát chung: Through – beam sensor

• Cảm biến quang thu phát qua gương: Retro – reflection sensor

• Dạng phản xạ khuếch tán: Diffuse reflection sensor

Thông số cảm biến

Dựa vào hoạt động cũng như nhà cung cấp hiện nay thì các thông số của các loại cảm biến thông minh phát hiện vật cản đã được làm nổi bật; giúp người mua xác định được thiết bị mình cần trong hệ thống hoạt động như thế nào.

• Loại: Cảm biến thu phát, phản xạ gương, phản xạ khuếch tán
• Nguồn cấp: các loại nguồn 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10%(Ripple P-P:Max. 10%)
• Khoảng cách để cảm biến có thể nhận diện được 15m (Loại thu – phát); 0.1~3m, 0.1~5m (phản xạ gương); 700mm (phản xạ khuếch tán).
• Về độ trễ: Có thể lớn nhất là 20% khoảng cách để cài đặt định mức phản xạ khuếch tán
• Vật phát hiện chuẩn: Vật mờ đục Ø15 mm (Thu-phát), Vật mờ đục: Ø60 mm (Phản xạ gương), Vật mờ đục, trong mờ (Phản xạ khuếch tán)
• Ngõ ra: tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm: 1c
• Chỉ thị hoạt động: Đèn led xanh lá (chỉ thị nguồn, sự ổn định), led vàng (chỉ thị hoạt động)
• Thời gian có thể đáp ứng: Max.1ms, 20ms
• Dùng để điều chỉnh độ nhạy: Biến trở điều chỉnh

Các hãng sản xuất cảm biến quang

– Cảm biến quang Autonics – Hàn

– Thương hiệu Omron – Nhật

– Cảm biến quang Sick – Đức

– Cảm biến quang IFM – Đức

– Thương hiệu Keyenc – Nhật

– Cảm biến quang Yamatake – Nhật Bản

– Cảm biến quang Sunx – Nhật Bản

– Thương hiệu Panasonics – Nhật

– Cảm biến quang Schneider – Pháp

Với những kiến thức tìm hiểu về cảm biến quang điện ở trên, hy vọng khách hàng có thể lựa chọn những sản phẩm mình cần cho hệ thống. Các cảm biến quang hoặc đang tìm hiểu về biến tần là gì chúng tôi sẽ giúp bạn hiêu được nguyên lý cảm biến quang. Có được yêu cầu mục đích các hoạt động mình cần cho quá trình làm việc. Nếu mọi người có những thắc mắc những thông tin gì cần giải đáp thì có thể để lại cho chúng tôi.

Bài viết tham khảo về cảm biến:

Tia cảm biến hồng ngoại là gì? Nguyên lý và ứng dụng

Máy biến áp là gì? Cấu tạo các loại máy biến áp