Cảm biến quang: Khái niệm, cấu tạo, phân loại và ứng dụng
Mục Lục
Tìm hiểu cảm biến quang là gì ?
Cảm biến quang là tổng hợp của những linh phụ kiện quang điện và có tên tiếng Anh là Photoelectric Sensor. Thiết bị này sẽ đổi khác trạng thái khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào mặt phẳng của nó. Cảm biến quang dựa vào ánh sáng phát ra từ bộ phận phát để nhận ra sự xuất hiện của vật thể. Khi bộ phận thu có sự đổi khác thì mạch tinh chỉnh và điều khiển của thiết bị này sẽ cho ra tín hiệu ở ngõ OUT .
Cảm biến quang điện có vai trò rất quan trọng so với nghành công nghiệp tự động hóa. Nếu không có thiết bị này thì rất khó để có tự động hóa, cũng tựa như như thao tác nhưng không nhìn được vậy .
Tìm hiểu cấu tạo của cảm biến quang gồm những gì?
Một cảm biến quang thường được cấu tạo từ 3 bộ phận chính là bộ phận thu sáng, bộ phận phát sáng và mạch xử lý tín hiệu đầu ra. Chúng có đặc điểm như sau:
Bộ phận thu sáng
Trong cảm biến quang, bộ thu sáng thường là một phototransistor ( tên gọi khác là tranzito quang ). Bộ phận này có trách nhiệm cảm nhận ánh sáng rồi quy đổi nó thành tín hiệu điện tỉ lệ .
Hiện nay, 1 số ít loại cảm biến quang điện dùng mạch ứng dụng tích hợp chuyên sử dụng ASIC – Application Specific Integrated Circuit. Mạch này sẽ tích hợp hàng loạt những bộ phận khuếch đại, quang, mạch giải quyết và xử lý và công dụng vào trong một vi mạch ( IC ) .
Bộ phận thu hoàn toàn có thể nhận ánh sáng phản xạ từ vật thể phân biệt được ( phản xạ khuếch tán ) hoặc ánh sáng trực tiếp từ bộ phát ( trường hợp của loại thu-phát ) .
Bộ phận phát sáng
Đa phần những loại cảm biến quang thường dùng đèn bán dẫn LED và ánh sáng phát ra thường có dạng xung. Nhịp điệu xung đặc biệt quan trọng sẽ giúp thiết bị phân biệt được ánh sáng của cảm biến hay là ánh sáng từ những nguồn khác ( mặt trời, ánh sáng phòng ) .
Một số loại LED thông dụng nhất là LED hồng ngoại, LED đỏ hay LED laser. Một số dòng cảm biến quang điện đặc biệt quan trọng thì sử dụng LED trắng hoặc xanh lá. Ngoài ra, LED vàng cũng được sử dụng trong 1 số ít trường hợp .
Mạch xử lý tín hiệu đầu ra
Mạch đầu ra có công dụng chuyển tín hiệu tỷ suất ( analogue ) từ tranzito quang sang tín hiệu ON / OFF được khuếch đại. Tín hiệu đầu ra của cảm biến được kích hoạt khi lượng ánh sáng thu được vượt mức ngưỡng được xác lập .
Một số loại cảm biến thế hệ trước vẫn còn được dùng khá thông dụng sẽ tích hợp mạch nguồn và sử dụng tín hiệu ra là tiếp điểm relay ( rơ-le ). Còn những loại cảm biến quang lúc bấy giờ thường dùng tín hiệu ra bán dẫn ( PNP / NPN ). Bên cạnh đó, 1 số ít cảm biến còn được trang bị tín hiệu tỉ lệ ra nhằm mục đích Giao hàng cho những ứng dụng đo đếm .
Các loại cảm biến quang thông dụng nhất hiện nay
Hiện nay, cảm biến quang điện phân phối trên thị trường có nhiều loại khác nhau tùy vào ứng dụng. Tuy nhiên, theo quan sát của mình thì chỉ có 4 loại dễ phát hiện nhất là : Cảm biến quang thu phát độc lập, khuếch tán, phản xạ gương và phát hiện màu. Các loại cảm biến quang này có đặc thù và nguyên tắc hoạt động giải trí như sau :
Cảm biến quang thu phát độc lập
Đây là loại cảm biến ánh sáng không phản xạ. Chính cho nên vì thế, nó cần một thiết bị phát ánh sáng và một thiết bị thu ánh sáng lắp đối lập nhau để hoàn toàn có thể hoạt động giải trí được. Thiết bị này được ứng dụng trong môi trường tự nhiên có đặc thù phản xạ ánh sáng cao, mặt phẳng hấp thụ ánh sáng, … không hề sử dụng cảm biến thu phát chung .
Đặc điểm: Cảm biến quang thu phát độc lập không bị ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt. Nó có khoảng cách phát hiện lên đến 60m.
Nguyên lý hoạt động:
- Trong trạng thái không có vật cản : Cảm biến phát ánh sáng và cảm biến thu ánh sáng hoạt động giải trí liên tục với nhau .
- Trong trạng thái có vật cản : Cảm biến phát ánh sáng nhưng cảm biến thu bị vật cản che chắn nên không thu được ánh sáng như mong ước .
Cảm biến quang khuếch tán
Cảm biến quang phản xạ khuếch tán là thiết bị có bộ thu và bộ phát chung. Chúng thường được ứng dụng nhằm mục đích phát hiện những vật thể trên những thiết bị máy móc tự động hóa. Nó sẽ giám sát xem những thiết bị có được lắp ráp đúng vị trí hay không. Chính cho nên vì thế, bạn sẽ thuận tiện phát hiện chúng tại những dây chuyền sản xuất sản xuất, đóng gói hay đếm để cho sản phẩm & hàng hóa vào thùng, lô .
Đặc điểm: Các cảm biến quang khuếch tán bị ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt. Khoảng cách tối đa có thể phát hiện được là 2m.
Nguyên lý hoạt động:
Tương tự như trên, cảm biến loại này cũng hoạt động giải trí theo 2 trạng thái như sau :
- Trong trạng thái báo có vật cản : Thiết bị cảm biến dạng khuếch tán phát ánh sáng liên tục từ bộ phát tới mặt phẳng vật cản. Khi đó, ánh sáng phản xạ sẽ quay ngược về vị trí thu sáng .
- Trong trạng thái không vật cản : Khi không có vật cản thì ánh sáng không hề phản xạ về vị trí thu. Nói cách khác, mặt phẳng vật thể không phản xạ ánh sáng về vị trí thu .
Cảm biến quang phản xạ gương
Bộ cảm biến quang điện loại này là cảm biến có bộ phát và thu ánh sáng nằm trong cùng một thiết bị. Gương phản xạ chính là một lăng kính đặc biệt quan trọng và được trang bị kèm theo cảm biến quang .
Đặc điểm: Loại cảm biến phản xạ gương này là lắp đặt cực thuận tiện, tiết kiệm dây dẫn. Nó có thể phát hiện được các vật thể mờ, thậm chí là trong suốt,… Khoảng cách tối đa để thiết bị này nhận biết được vật thể là 15m.
Nguyên lý hoạt động:
Khi cảm biến thao tác, bộ phát sáng sẽ phát ánh sáng tới gương, lúc này sẽ có 2 trường hợp xảy ra :
- Khi không có vật cản : Trong trường hợp này thì gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng .
- Khi có vật cản đi qua : Tần số của ánh sáng phản xạ bị đổi khác hoặc bị mất đi ánh sáng thu. Điều này sẽ làm cảm biến xuất tín hiệu điện NPN, PNP, …
Cảm biến quang phát hiện màu (tên gọi khác: cảm biến màu sắc)
Để cảm biến này nhận dạng được sắc tố thì tất cả chúng ta buộc phải “ dạy ” nó phân biệt những sắc tố cần tìm ra. Sử dụng thuật ngữ “ dạy ” hoàn toàn có thể gây khó hiểu. Thực tế thì điều này khá đơn thuần bởi nhà phân phối đã lập trình sẵn. Bạn sử dụng thì chỉ cần setup để cảm biến nhận dạng màu trước khi hoạt động giải trí mà thôi .
Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến sắc tố cũng là một loại cảm biến quang thu phát chung. Thiết bị này hoạt động giải trí tương tự như như cảm biến phản xạ khuếch tán đã ra mắt ở. Tuy nhiên, cảm biến này chỉ khi nhận được đúng màu đã học mới phát ra tín hiệu điện NPN, PNP, …
Đánh giá ưu điểm và nhược điểm của cảm biến quang là gì?
Mỗi thiết bị điện tử đều có ưu và điểm yếu kém riêng và cảm biến quang điện cũng không ngoại lệ. Dưới đây một số ít nhìn nhận về ưu và điểm yếu kém của thiết bị này
Ưu điểm của cảm biến quang
- Không cần tiếp xúc với vật thể mà vẫn có phát hiện được chúng từ khoảng cách xa. Một số thiết bị hoàn toàn có thể lên tới 100 m .
- Ít bị hao mòn, tính không thay đổi cao, tuổi thọ lâu dài hơn và độ đúng chuẩn lớn .
- Có thể phát hiện được nhiều loại vật thể khác nhau .
- Thời gian phân phối nhanh và hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh độ nhạy tùy vào mục tiêu sử dụng .
Nhược điểm của cảm biến quang
- Nếu mặt phẳng của cảm biến bị bẩn thì nó sẽ không hoạt động giải trí tốt được .
Khoảng cách để cảm biến phát hiện ra vật còn bị phụ thuộc nhiều về màu sắc và hệ số phản xạ của vật thể đó.
Xem thêm: Máy đưa võng – VINANOI – NỆM SÀI THÀNH
Khám phá ứng dụng của cảm biến quang là gì?
Khi nhắc đến ứng dụng của cảm biến này, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể liệt kê ra rất nhiều. Dưới đây là một số ít ứng dụng thông dụng nhất của cảm biến quang :
- Phát hiện vật hoặc người đi qua cửa .
- Phát hiện xe trong bãi giữ xe .
- Kiểm soát sự bảo đảm an toàn khi mở hay đóng cửa nhà xe .
- Tìm ra những chai bị thiếu nhãn trong dây chuyền sản xuất sản xuất .
- Kiểm tra loại sản phẩm đi qua trong quy trình sơ chế, rửa, đóng gói, …
- Kiểm tra đường đi của thực phẩm, xe xe hơi, … trên băng tải .
- Đếm mẫu sản phẩm đóng chai vận động và di chuyển trên băng tải với vận tốc cao .
- Xác định được mức độ đầy của nước giải khát, cafe, chất lỏng ở trong lon .
- Bật vòi nước rửa trải qua sóng của bàn tay .
Một thiết bị cảm biến quang có thông số như thế nào?
Một cảm biến quang thường có một vài thông số kỹ thuật cần chú ý quan tâm là :
- Loại cảm biến : Thu – phát, sắc tố, phản xạ gương hay phản xạ khuếch tán .
- Nguồn cấp : Thiết bị sử dụng nguồn 24-240 VDC ± 10 % ( Ripple P-P : Max. 10 % ), 24-240 VAC ± 10 % 50/60 Hz, 12-24 VDC .
- Ngõ ra : Tiếp điểm rơ-le 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở và cấu trúc tiếp điểm : 1 c .
- Khoảng cách phát hiện : Khoảng 15 m ( cảm biến thu – phát ) ; 700 mm ( phản xạ khuếch tán ) ; 0.1 ~ 3 m, 0.1 ~ 5 m ( loại phản xạ gương ) .
- Độ trễ : Với cảm biến phản xạ khuếch tán thì độ trễ lớn nhất là 20 % khoảng cách thiết lập định mức .
- Vật phát hiện chuẩn : Vật thể mờ đục Ø15 mm ( loại thu-phát ), vật mờ đục Ø60 mm ( cảm biến phản xạ gương ), vật mờ đục – trong mờ ( thiết bị phản xạ khuếch tán ) .
- Nguồn sáng : Các cảm biến sử dụng LED hồng ngoại ( 940 nm ), LED đỏ ( 660 nm ), LED hồng ngoại ( 850 nm ) .
- Chế độ hoạt động giải trí : Người dùng hoàn toàn có thể chọn Dark ON hoặc Light ON bằng công tắc nguồn .
- Chỉ thị hoạt động giải trí : Đèn LED xanh lá bộc lộ thông tư nguồn và sự không thay đổi. Còn đèn LED vàng bộc lộ thông tư hoạt động giải trí .
- Thời gian phân phối : Max. 1 ms, 20 ms
- Điều chỉnh độ nhạy : Sử dụng biến trở kiểm soát và điều chỉnh .
Hướng dẫn cách điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang
Các loại cảm biến quang điện tiêu chuẩn trên thị trường thường có 2 cách chỉnh độ nhạy như sau :
Điều chỉnh ngưỡng
Bạn hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh mức ngưỡng hoặc những gọi khác là mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra. Khi thiết bị thu được ánh sáng bằng hoặc lớn hơn ngưỡng thì nó sẽ xuất tín hiệu ra. Trên trong thực tiễn, việc đổi khác ngưỡng sẽ làm giảm hoặc tăng khoảng cách phát hiện của cảm biến .
Bên cạnh đó, việc chỉnh ngưỡng cũng hoàn toàn có thể khiến cảm biến nhạy hơn và phát hiện được vật nhỏ hơn hoặc những vật trong mờ. Một số tên thương hiệu cảm biến quang phân phối một biến trở vặn vít để ta kiểm soát và điều chỉnh ngưỡng. Một số khác còn phong cách thiết kế nút đặt ngưỡng ( teach ) để có ngưỡng tương thích nhất cho từng mục tiêu sử dụng đơn cử .
Công tắc chuyển Light-On/Dark-On
Ngoài cách đã hướng dẫn ở trên, những bạn hoàn toàn có thể sử dụng công tắc nguồn Light-On / Dark-On để biến hóa thực trạng đầu ra của cảm biến quang .
Một số hãng sản xuất cảm biến quang nổi tiếng
Trên thị trường Open những thiết bị cảm biến quang điện đến từ nhiều hãng sản xuất khác nhau. Trong đó, mỗi hãng sẽ có những loại đặc trưng riêng, dưới đây là một số tên thương hiệu sản xuất cảm biến quang nổi tiếng :
- Cảm biến quang Sick – Đức
- Cảm biến quang IFM – Đức
- Cảm biến quang Omron – Nhật Bản
- Cảm biến quang Panasonic – Nhật Bản
- Cảm biến quang Keyence – Nhật Bản
- Cảm biến quang Yamatake – Nhật Bản
- Cảm biến quang Sunx – Nhật Bản
Cảm biến quang Autonics – Hàn
- Cảm biến quang Schneider – Pháp
Trên đây là một số thông tin cơ bản về cảm biến quang là gì? Có bao nhiêu loại cảm biến quang được sử dụng phổ biến hiện nay? Ngoài ra, chúng ta cũng biết được thiết bị cảm biến này có những ưu, nhược điểm gì và các ứng dụng của nó trong thực tế. Hy vọng những thông tin về cảm biến quang điện trên đây sẽ hữu ích đối với các bạn!
Xem thêm:
Source: https://dvn.com.vn
Category: Phụ Kiện
