Cảm biến là gì? Phân loại và ứng dụng cảm biến – Thế giới điện cơ

Rate this post

Cảm biến là một thiết bị được sử dụng khá phổ biến hiện nay, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp và truyền thông. Mặc dù chúng ta đã quá quen thuộc với những cảm biến nhưng chúng cũng có những đặc điểm cần tìm hiểu và nắm rõ để áp dụng tối ưu cho các bài toán. Bạn đang cần 1 bộ cảm biến chất lượng để thay thế hoặc chế tạo máy móc cho mình? Cảm biến của chúng tôi là loại tốt nhất thị trường hiện nay, giá cả hợp lý, chất lượng hàng đầu, giao hàng nhanh chóng, đa dạng chủng loại.

Cảm biến là gì?

Cảm biến (CB) là một thiết bị điện tử có chức năng nhận biết các yếu tố vật lý hoặc yếu tố hóa học nơi nó được đặt vào sau đó chuyển thành dạng thông tin mã hóa và chuyển về màn hình hoặc máy tính, hệ thống PLC để có thể điều khiển các thiết bị khác từ xa.

Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái, quy trình vật lý hay hóa học ở môi trường tự nhiên cần khảo sát và đổi khác thành tín hiệu điện để tích lũy thông tin về trạng thái hay quy trình đó. Thông tin được giải quyết và xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của thiên nhiên và môi trường, ship hàng những nhu yếu nghiên cứu và điều tra khoa học kỹ thuật hay dân số và gọi ngắn gọn là đo đạc, ship hàng trong truyền và giải quyết và xử lý thông tin hay trong tinh chỉnh và điều khiển những quy trình khác .
Các đại lượng cần đo thường không có đặc thù điện như nhiệt độ, áp suất, … tác động ảnh hưởng lên cảm biến cho ta một đại lượng đặc trưng mang đặc thù điện như điện tích, điện áp, dòng điện, … tiềm ẩn thông tin được cho phép xác lập giá trị của đại lượng đo .
Cảm biến thường được đặt trong những vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dò, hoàn toàn có thể có kèm những mạch điện tương hỗ và nhiều khi trọn bộ đó lại được gọi luôn là “ cảm biến ”

Cấu tạo cảm biến

Hiện nay có rất nhiều loại trên thị trường nhưng đều làm từ những đầu dò điện tử có năng lực đổi khác đặc thù theo sự đổi khác của thiên nhiên và môi trường xung quanh nó còn được gọi là những sensor .

Phân loại cảm biến

Trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 và nhất là trong tự động hóa, người ta ứng dụng CB hầu hết trong tất cả các loại máy móc. Ví dụ như CB quang học, nhiệt, âm tần, độ ẩm và cảm biến áp suất, vv…

Cảm biến nhiệt

Được ứng dụng trong việc do nhiệt độ môi trường xung quanh, không khí, nước, chất lỏng hoặc nhiệt độ trong máy móc, CB nhiệt thường được dùng nhiều trong công nghiệp vv…

Cảm biến nhiệt được bọc bên ngoài là vỏ kim loại dẫn nhiệt, dùng để đo nhiệt độ bên ngoài sau đó cung cấp thông tin cho bộ điều khiển bằng tín hiệu theo dạng mã hóa.

Loại này gồm 2 bộ phận chính được gọi là đầu nóng và đầu lạnh. Đầu nóng là phần tiếp xúc với nơi cần đo nhiệt độ, đầu lạnh là phần nối với bộ điều khiển hoặc bộ mã hóa và truyền thông tin tới máy tính. Cảm biến nhiệt công nghiệp còn thường được gọi là can nhiệt.

Nguyên lý hoạt động giải trí của can nhiệt là khi có sự biến hóa nhiệt độ của thiên nhiên và môi trường dẫn đến sự đổi khác nhiệt ở đầu nóng và đầu lạnh. Ở đầu nóng sẽ Open hiệu điện thế. Sự chênh lệch hiệu điện thế giữa hai đầu này sẽ đưa tín hiệu về bộ tinh chỉnh và điều khiển được nối dây với đầu lạnh, sau đó PLC sẽ triển khai nghiên cứu và phân tích. Thông thường, trong tự động hóa, PLC này theo lập trình sẽ tự đưa ra những chính sách thích hợp cho máy móc của bạn hoạt động giải trí. Ví dụ như trong những thiết bị điện, điện tử có gắn 1 bộ CB nhiệt. Khi nhiệt độ của thiết bị quá nóng, bộ CB tự động hóa thông tin về PLC, PLC này ra lệnh cho 1 Reley tự động hóa ngắt nguồn điện, thiết bị này tắt, còn gọi là Reley nhiệt hay Rơle nhiệt. CB nhiệt rất phụ thuộc vào vào vật liệu tạo ra sự nó, thường thì người ta sử dụng bạch kim để làm đầu nóng của CB. Khi nhiệt độ là 0 oC, giá trị nhiệt của bạch kim là 100 ôm, điện trở của đầu nóng này tỉ lệ với nhiệt độ biến hóa, đó là cách để bộ CB nhiệt phân biệt được nhiệt độ môi trường tự nhiên. Nguồn cung ứng cho cảm biếm phải là 1 nguồn chạy không thay đổi và đúng với thông số kỹ thuật của đơn vị sản xuất, ngoài những cần dùng thêm 1 bộ bù nhiễu để giảm thiểu sai số và 1 đồng hồ đeo tay đo nhiệt để lưu những thông số kỹ thuật và đưa lên màn hình hiển thị hiển thị cho người dùng dể dàng kiểm tra .

Cảm biến quang học

Là thiết bị được cấu tạo từ các linh kiện bán dẫn, còn được gọi là Light Sensor. Khi có ánh sáng đi qua sẽ làm thay đổi tính chất của cảm biến. Tín hiệu ánh sáng này được bộ thu chuyển đổi thành dạng thông tin và truyền về bộ điều khiển nhờ các bảng mạch. Theo nguyên lý làm việc, cảm biến quang học được chia thành 3 loại: cảm biến quang hồng ngoại, gương phản xạ và cảm biến quang khuếch tán

Cảm biến quang hồng ngoại: gồm 1 bộ phát ánh sáng theo loại hồng ngoại hoặc lazer và một bộ thu chuyên nhận tín hiệu ánh sáng và chuyển thành tín hiệu điện.

Cảm biến gương phản xạ: nguyên lý hoạt động của nó nhờ vào 1 chiếc gương được đặt trước bộ thu và phát, nếu không có vật gì cản trở ánh sáng, tín hiệu phát truyền tới gương và phản xạ lại vào bộ thu. Bộ thu này chuyển đổi tín hiệu quang học và xuất ra dạng NPN hoặc là PNP.

Cảm biến dùng gương phản xạ như vậy có ưu điểm hơn so với loại quang hồng ngoại ở chổ nó có thể thu phát từ rất xa do có chiếc gương hỗ trợ phản xạ ánh sáng so với việc CB hồng ngoại chỉ có thể nhận biết vật thể trong phạm vi 20cm đổ lại. Ví dụ là mình có thể thấy các máy tính tiền đọc mã vạch ở siêu thị hoặc cửa hàng tiện lợi sẽ sử dụng cảm biến quang hồng ngoại, khoảng cách đọc được mã vạch là khá ngắn.

Cảm biến quang khuếch tán : loại này thường được sử dụng trong công nghiệp sản xuất và tự động hóa, ưu điểm là có khả năng phát hiện vật thể khá xa. CB quang khuếch tán được ứng dụng trong các máy đếm sản phẩm chạy trên băng tải hoặc đọc mã vạch của các hàng hóa loại lớn trong nhà xưởng.

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất là loại thiết bị điện dùng để đo áp suất thường là trong các bình khí nén, máy nén, áp suất lốp xe. Ngoài ra CB áp suất còn sử dụng để đo áp suất chất lỏng, áp suất nước. Có nhiều loại CB áp suất nhưng điểm chung của các loại này đều là chuyển áp lực dưới dạng khí nén hoặc chất lỏng nén thành tín hiệu điện rồi đưa về bộ thu. Như chúng ta đã biết về áp suất, là áp lực của chất lỏng hay chất khí lên 1 đơn vị diện tích, ký hiệu là P, đơn vị là Pascal.

Cảm biến áp suất có 3 loại: CB áp suất cầu ( Strain gage based ), biến dung ( Variable capacitance ) và áp cảm biến suất( Piezo Electric ).

Cảm biến áp suất cầu là loại được sử dụng rộng rãi nhất, với nguyên lý là khi có áp suất tác động lên bề mặt cầu thì điện trở thay đổi và điện áp thay đổi. Ưu điểm của loại này là tính chính xác cao, giá thành ổn và tuổi thọ cao.

Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận( Proximity Sensor ) cũng tương tự như CB quang học ở chổ nó dùng để phát hiện ra vật ở phía trước nó. Điểm khác nhau ở chổ CB quang học thì dùng ánh sáng để nhận biết còn CB tiệm cận thì dùng từ trường. Cảm biến tiệm cận thường dùng nhiều trong công nghiệp. Nguyên lý hoạt động đơn giản, loại này phát ra các trường điện từ để nhận biết các vật thể bằng kim loại phía trước. Các tín hiệu này tiếp tục được bộ thu nhận lại và đưa về bộ điều khiển. Do hạn chế về việc phải sử dụng từ trường để nhận biết nên nó chỉ nhận biết được vật thể kim loại, chỉ ứng dụng trong công nghiệp là chính. CB tiệm cận được chia làm 2 loại: cảm biến trường điện từ và điện dung.

Cảm biến trường điện từ : như đã nêu ở trên, CB này phát ra các trường điện từ, nhờ tính năng cảm ứng điện từ để phát hiện ra các vật thể kim loại phía trước. Ưu điểm của loại này là có khả năng hoạt động trong môi trường sản xuất công nghiệp ô nhiểm bẩn bụi, dầu nhớt. Nhược điểm là chỉ phát hiện được kim loại. Được sử dụng để đếm các sản phẩm trên băng tải, vv…

Cảm biến điện dung: để khắc phục nhược điểm của CB trường điện từ, người ta chế tạo ra CB điện dung để phát hiện các vật thể khác dạng nhựa hoặc carton, vv… Nguyên lý của loại này là đầu dò của nó phát ra trường điện dung. Về cơ bản thì đầu dò và vật thể không phải kim loại là 2 đầu của 1 bản cực. Khi có vật thể đi qua thì tín hiệu điện xuất ra được đưa về bộ chuyển đổi.

Cảm biến, IoT và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Như chúng ta đã biết, cảm biến là một bộ phận không thể thiếu trong tự động hóa. CB trong IoT cũng như hệ thần kinh của chúng ta vậy, con người cảm giác được thế giới xung quanh nhờ cảm giác, khứu giác, vị giác, vv… Thì IoT đo lường và tiếp nhận thông tin từ môi trường từ các CB. IoT( Internet of Things ) thông qua các bộ CB để nhận biết các thay đổi của môi trường, từ đó đưa ra các thông số và lưu trữ ở Big Data, cung cấp thông tin cho người dùng hoặc tự động điều chỉnh máy móc hoạt động ở chế độ phù hợp.

Bạn đã từng thấy những lò sưởi, máy điều hòa nhiệt độ trong nhà tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ phòng khi có sự biến hóa nhiệt độ do môi trường tự nhiên bên ngoài, tủ lạnh, lò vi sóng tự đổi khác nhiệt độ để thích hợp với việc nấu nướng hay dữ gìn và bảo vệ từng loại thực phẩm. Tất cả đều là ứng dụng của CB nhiệt độ nhờ việc được tích hợp thêm 1 IC điều khiển và tinh chỉnh hoàn toàn có thể tự đảm nhiệm thông tin môi trường tự nhiên và chuyển về bộ tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa, từ đó bộ điều khiển và tinh chỉnh đưa ra những quyết định hành động được lập trình sẳn trên PLC đến những động cơ để biến hóa chính sách gió, làm lạnh, đổi khác nhiệt độ bên trong, vv …
Bạn có vướng mắc tại sao điện thoại thông minh mưu trí thời nay hoàn toàn có thể nhận diện được khuôn mặt và mở khóa màn hình hiển thị với vài thao tác đơn thuần. Đây lại là 1 ứng dụng nữa của CB tiệm cận trong nghành công nghệ tiên tiến và đời sống. Các CB này được tích hợp thêm những pin, tia hồng ngoại. Ngày nay, không riêng gì trong nhận diện khuôn mặt, CB này còn được tăng trưởng nhiều trong những xe hơi cos chính sách đỗ xe mưu trí và trong tương lai là xe tự lái .
Còn nhiều ứng dụng của CB trong IoT như CB âm thanh ( tính năng nhận diện giọng nói smartlock để mở khóa ), hóa học, ô nhiểm để trấn áp mức độ ô nhiểm không khí. Các CB cho robot mưu trí và mạng lưới hệ thống trên máy bay không người lái .

Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử