Đặc điểm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến quang là gì?
Mục Lục
Cảm biến quang là gì ?
Cảm biến quang hay tên tiếng anh còn được gọi là Photoelectric Sensor là tổng hợp của các linh phụ kiện quang điện. Khi tiếp xúc với ánh sáng thì thiết bị này sẽ đổi khác trạng thái. Để hoàn toàn có thể phát hiện sự hiện hữu của vật thể, cảm biến quang sẽ sử dụng ánh sáng phát ra từ bộ phận phát. Khi có sự đổi khác ở bộ phận thu, mạch điều khiển và tinh chỉnh của cảm biến quang sẽ cho ra tín hiệu ngay ở ngõ OUT. Cảm biến quang là thiết bị đóng vai trò vô cùng quan trọng trong nghành nghề dịch vụ công nghiệp tự động hóa. Nếu không có cảm biến quang thì tất cả chúng ta khó có được tự động hóa .
Cấu tạo của cảm biến quang
Thông thường, cấu trúc của cảm biến quang sẽ có 3 bộ phận chính là :
-
Bộ phận thu sáng;
- Bộ phận phát sáng ;
- Mạch giải quyết và xử lý tín hiệu đầu ra .
Bộ phận thu sáng
Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor hay còn được gọi là tranzito quang. Bộ phận này có trách nhiệm cảm nhận ánh sáng và từ đó quy đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay có rất nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên được dùng ASIC. Mạch này tích hợp tổng thể các bộ phận quang, mạch giải quyết và xử lý, khuếch đại và tính năng vào một vi mạch ( IC ). Bộ phận thu hoàn toàn có thể nhận ánh sáng một cách trực tiếp từ bộ phát, hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện so với trường hợp phản xạ khuếch tán .
Bộ phận phát sáng
Các loại cảm biến quang lúc bấy giờ hầu hết thường sử dụng đèn bán dẫn LED và ánh sáng được phát ra thường sẽ ở dạng xung. Nhịp điệu xung giúp cảm biến thuận tiện phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác. Các loại LED thông dụng nhất lúc bấy giờ là đèn LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED laser. Một số dòng cảm biến đặc biệt quan trọng thì dùng đèn LED trắng hoặc màu xanh lá. Ngoài ra trong 1 số ít trường hợp thì tất cả chúng ta cũng hoàn toàn có thể thấy loại đèn LED vàng .
Mạch giải quyết và xử lý tín hiệu đầu ra
Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỷ suất ( analogue ) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá so với mức ngưỡng được xác lập thì tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Mặc dù lúc bấy giờ một số ít loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm relay vẫn khá phổ cập. Ngày nay các loại cảm biến đa phần sẽ thường dùng tín hiệu ra bán dẫn ( PNP / NPN ). Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra nhằm mục đích Giao hàng cho các ứng dụng trong quy trình đo đếm .
Có bao nhiêu loại cảm biến quang
Hiện nay ở trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến quang khác nhau, tuy nhiên phổ cập nhất vẫn có 3 loại như sau :
Cảm biến quang khuếch tán hay còn gọi là diffuse reflection sensor
a. Đặc điểm cảm biến quang khuếch tán
Thiết bị cảm biến quang khuếch tán là loại cảm biến có bộ thu và phát chung. Loại cảm biến này thường dùng để phát hiện các vật thể ở trên mạng lưới hệ thống máy móc tự động hóa. Giám sát các thiết bị đã được lắp ráp theo đúng vị trí hay chưa. Đặc điểm điển hình nổi bật của loại cảm biến này là bị ảnh hưởng tác động bởi mặt phẳng và sắc tố với khoảng cách tối đa 2 m. Bạn hoàn toàn có thể thuận tiện phát hiện cảm biến quang khuếch tán trong các dây chuyền sản xuất sản xuất, đóng gói loại sản phẩm .
b. Nguyên lý hoạt động cảm biến quang khuếch tán
- Trạng thái báo phát hiện vật cản : Cảm biến phát ra một ánh liên tục từ bộ phát lên đến mặt phẳng vật cản. Ánh sáng phản xạ sẽ đi ngược lại về vị trí thu sáng .
- Trạng thái không vật cản : Khi không có vật cản đi vào thì ánh sáng sẽ không phản xạ về vị trí thu được hoặc mặt phẳng vật không phản xạ ánh sáng về phía vị trí thu .
Cảm biến quang thu phát chung hay còn gọi là through – beam sensor
a. Đặc điểm của cảm biến quang thu phát chung
Cảm biến quang thu phát là loại cảm biến ánh sáng không có phản xạ. Để hoàn toàn có thể hoạt động giải trí được cần có một con phát ánh sáng lắp đối lập với và một con thu ánh sáng. Đặc điểm của dòng cảm biến này là không bị tác động ảnh hưởng bởi mặt phẳng và sắc tố, khoảng cách phát hiện lên đến 60 m .
b. Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang thu phát chung
- Trạng thái không có vật cản : Cảm biến phát và thu ánh sáng. Quá trình phát và thu ánh sáng là trọn vẹn liên tục với nhau .
- Trạng thái có vật cản : Cảm biến phát vẫn phát ánh sáng một cách thông thường. Tuy nhiên cảm biến thu ánh sáng không thu được ánh sáng vì bị vật cản che chắn .
Cảm biến quang phản xạ gương hay còn gọi là retro – reflection sensor
a. Đặc điểm của cảm biến quang phản xạ gương
Cảm biến quang phản xạ gương là loại cảm biến có bộ phát ánh sáng và bộ thu ánh sáng trên cùng một loại thiết bị. Gương phản xạ là một lăng kính vô cùng đặc biệt quan trọng được trang bị kèm với cảm biến quang. Đặc điểm của dòng cảm biến này là việc lắp ráp thuận tiện, thuận tiện, tiết kiệm ngân sách và chi phí dây dẫn, phát hiện được cả những vật trong suốt, mờ … khoảng cách tối đa là 15 m .
b. Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang phản xạ gương
Khi cảm biến hoạt động giải trí thì bộ phát ánh sáng sẽ phát ánh sáng đến gương, sẽ có 2 trường hợp :
- Khi không có vật cản : Gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng .
- Khi có vật cản đi qua : Làm đổi khác tần số của ánh sáng phản xạ hoặc bị mất đi ánh sáng thu. Lúc này cảm biến sẽ xuất tín hiệu điện là PNP, NPN …
Các thông số kỹ thuật kỹ thuật của cảm biến quang
- Loại cảm biến : Cảm biến thu – phát, phản xạ gương và phản xạ khuếch tán .
- Nguồn cấp : 12-24 VDC, 24-240 VAC ± 10 % 50/60 Hz, 24-240 VDC ± 10 % ( Ripple P-P : Max. 10 % ) .
-
Ngõ ra: Tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm là 1c.
- Khoảng cách phát hiện : 15 m so với loại thu – phát ; 0.1 ~ 3 m, 0.1 ~ 5 m so với phản xạ gương và 700 mm so với phản xạ khuếch tán .
- Độ trễ : Lớn nhất 20 % khoảng cách setup định mức .
- Vật phát hiện chuẩn : Vật mờ đục Ø15 mm so với cảm biến thu-phát ), Ø60 mm ( phản xạ gương ), trong mờ ( phản xạ khuếch tán ) .
- Nguồn sáng : Sử dụng LED hồng ngoại 940 nm, 850 nm và LED đỏ ( 660 nm ) .
- Chế độ hoạt động giải trí : Có thể lựa chọn Light ON hoặc Dark ON .
- Chỉ thị hoạt động giải trí : Đèn led xanh lá ( thông tư nguồn, sự không thay đổi ), đèn led vàng ( thông tư hoạt động giải trí ) .
- Điều chỉnh độ nhạy : Biến trở kiểm soát và điều chỉnh .
Cách kiểm soát và điều chỉnh độ nhạy cảm biến
Điều chỉnh ngưỡng cảm biến quang
Người sử dụng hoàn toàn có thể thuận tiện kiểm soát và điều chỉnh mức ngưỡng hay gọi là mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra. Khi ánh sáng thu được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng thì sẽ có tín hiệu xuất ra. Trong trong thực tiễn, việc biến hóa ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm đi khoảng cách phát hiện. Việc kiểm soát và điều chỉnh ngưỡng cũng hoàn toàn có thể giúp cho cảm biến được nhạy hơn, phát hiện được vật nhỏ hơn hoặc những vật mờ. Một vài thương hiệu cảm biến quang sẽ có một biến trở vặn vít để hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh ngưỡng. Một số khác có nút đặt ngưỡng ( teach ) để có mức ngưỡng thích hợp nhất cho từng ứng dụng đơn cử .
Công tắc chuyển Light-On / Dark-On
Công tắc L-On / D-On giúp biến hóa được thuận tiện thực trạng đầu ra cảm biến .
Ưu điểm yếu kém của cảm biến quang
Ưu điểm của cảm biến quang
- Phát hiện vật thể từ một khoảng cách xa hoàn toàn có thể lên tới 100 m mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó .
- Ít bị hao mòn, tuổi thọ, tính không thay đổi và độ đúng chuẩn của cảm biến cao .
- Có thể phát hiện nhiều vật thể khác nhau trong cùng một lúc .
- Thời gian phân phối nhanh, hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh độ nhạy tùy theo ứng dụng .
Nhược điểm của cảm biến quang
- Nếu sử dụng trong các thiên nhiên và môi trường có nhiều bụi thì cảm biến sẽ hoạt động giải trí không tốt .
- Khoảng cách nhận ra vật nhờ vào nhiều vào yếu tố sắc tố và thông số phản xạ của vật đó .
Ứng dụng của cảm biến quang
Dưới đây là 1 số ít ứng dụng phổ cập của cảm biến quang mà chúng tôi muốn san sẻ tới bạn đọc :
- Dùng để phát hiện mực nước của cảm biến .
- Kiểm tra mẫu sản phẩm đi qua trong suốt quy trình rửa, sơ chế, đóng gói thành phẩm …
- Kiểm tra đường đi của xe xe hơi, nước đóng chai, thực phẩm đóng hộp … ở trên băng tải .
- Xác định được mức độ cao của mực cafe, chất lỏng … có trong lon, hộp …
- Đếm số lượng các chai vận động và di chuyển trên băng tải vận tốc cao .
- Phát hiện các nhãn bị thiếu hoặc bị lỗi ở trên chai .
- Đảm bảo bảo đảm an toàn khi mở và đóng cửa nhà xe .
-
Bật vòi nước rửa bằng sóng của bàn tay.
- Phát hiện người và vật khi đi qua cửa .
- Phát hiện xe nằm ở trong bãi giữ xe .
Trên đây là hàng loạt thông tin về cảm biến quang là gì, đặc thù, cấu trúc và nguyên tắc hoạt động giải trí của cảm biến quang là gì mà thietbikythuat muốn san sẻ tới bạn đọc. Hy vọng với những san sẻ ở trên bài viết giúp bạn đọc có thêm được nhiều kiến thức và kỹ năng hơn về cảm biến quang là gì !
Source: https://dvn.com.vn
Category: Phụ Kiện
