Cảm biến quang là gì
Cảm biến quang là sản phẩm được ứng dụng nhiều trong đời sống và dây chuyền sản xuất. Cùng tìm hiểu cảm biến quang là gì, bao nhiêu loại và ứng dụng của cảm biến quang trong ngành công nghiệp như thế nào qua bài viết sau.
1. Cảm biến quang là gì?
Cảm biến quang (Photoelectric sensor) còn được gọi là mắt thần, là một thiết bị quang điện được sử dụng để phát hiện vật cản hoặc nhận biết màu sắc.
Chức năng của nó trong hệ thống là phát ra một tia sáng và khi có vật cản xuất hiện trong tia sáng đó, cảm biến sẽ tạo ra tín hiệu để thông báo đến trung tâm điều khiển.
Cảm biến quang thường được áp dụng rộng rãi trong các dây chuyền tự động hóa. Nó tương tự như một con mắt trong dây chuyền sản xuất, vì vậy đóng vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp. Cảm biến quang sử dụng nguyên lý quang học để phát hiện vật thể hoặc sự thay đổi trên bề mặt.
2. Cấu tạo của cảm biến quang
Cấu trúc của cảm biến quang bao gồm hai thành phần chính: bộ thu nhận ánh sáng, bộ phát ánh sáng và và bộ phận mạch xử lý tín hiệu.
2.1 Bộ phận phát sáng
Bộ phận này có nhiệm vụ định vị cảm biến quang và phát ra ánh sáng theo dạng xung. Tần số ánh sáng được thiết kế tùy theo từng nhà sản xuất. Bộ phận này hỗ trợ cho bộ phận thu ánh sáng trong việc phân biệt nguồn sáng từ cảm biến và các nguồn sáng khác.
2.2 Bộ phận thu sáng
Bộ phận này nhận ánh sáng và truyền tín hiệu đến bộ phận xử lý.
2.3 Bộ phận xử lý tín hiệu đầu ra
Bộ phận này nhận tín hiệu từ bộ phận thu sáng và chuyển đổi tín hiệu thành chế độ ON/OFF theo tỉ lệ xác định. Khi mức ánh sáng nhận được vượt quá ngưỡng xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Trong quá khứ, một số loại cảm biến tích hợp mạch nguồn và sử dụng tín hiệu ra dạng tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn phổ biến.
Tuy nhiên, ngày nay, các loại cảm biến chủ yếu sử dụng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN). Một số cảm biến quang còn cung cấp tín hiệu tỉ lệ ra để phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.
Trong quá trình làm việc, nếu cảm biến bị che khuất bởi vật cản hoặc bị phản xạ ánh sáng từ vật thì thiết bị sẽ tự động điều chỉnh lượng ánh sáng đến bộ thu nhận. Điều này cho phép bộ thu nhận cảm nhận sự thay đổi và chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện ở đầu ra. Thiết kế của cảm biến quang tập trung chủ yếu vào việc nhận diện một số loại nguồn sáng phổ biến như tia hồng ngoại, ánh sáng xanh lục hay ánh sáng màu đỏ.
3. Ưu nhược điểm của cảm biến quang
Ưu và nhược điểm của cảm biến quang được đánh giá như sau:
3.1 Ưu điểm:
- Có khả năng phát hiện vật thể từ xa, với khoảng cách lên đến 100m, mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó.
- Độ bền cao, ít bị hao mòn và hoạt động với độ chính xác cao và ổn định.
- Có khả năng đồng thời phát hiện nhiều vật thể khác nhau.
- Độ nhạy cao và có thể điều chỉnh, thời gian đáp ứng tương đối nhanh chóng.
3.2 Nhược điểm:
- Tính chống bụi chưa cao, hoạt động của cảm biến có thể bị ảnh hưởng khi bề mặt của nó bị bám bẩn.
- Cảm biến quang có thể bị ảnh hưởng bởi màu sắc và khả năng phản xạ ánh sáng của vật mà nó phát hiện.
4. Phân loại cảm biến quang
Cảm biến quang thu phát độc lập (Through-Beam Sensor) hay cảm biến thu phát chung, được đánh giá có các ưu và nhược điểm như sau:
4.1 Cảm biến quang thu phát độc lập (Through-Beam Sensor):
Ưu điểm:
– Có khả năng phát hiện vật ở khoảng cách lên đến 60m mà không bị chi phối hoặc ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt của vật.
– Hoạt động chính xác và đáng tin cậy.
Nhược điểm:
– Yêu cầu thiết bị phát ánh sáng và thiết bị thu ánh sáng được đặt đối diện nhau, tăng độ phức tạp và chi phí của hệ thống.
4.2 Cảm biến quang phản xạ gương (Retro-Reflection Sensor):
Ưu điểm:
– Có khả năng phát hiện vật có định dạng mờ, trong suốt ở khoảng cách tối đa là 15m.
– Tiết kiệm dây dẫn điện và lắp đặt đơn giản, nhanh chóng.
Nhược điểm:
– Độ chính xác của cảm biến bị ảnh hưởng bởi các màu sắc và bề mặt của vật.
4.3 Cảm biến quang phản xạ khuếch tán:
Ưu điểm:
– Giúp người điều khiển giám sát vị trí của các thiết bị máy móc và đếm số lượng vật.
– Ứng dụng nhiều trong dây chuyền đóng gói sản phẩm và sản xuất.
Nhược điểm:
– Phạm vi hoạt động hạn chế khoảng 2m.
– Độ chính xác của cảm biến bị ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt của vật.
4.4 Cảm biến quang phát hiện màu:
Ưu điểm:
– Có khả năng nhận biết vật có màu sắc khi được thiết lập và lập trình trước.
– Cho phép phát hiện màu ổn định và giảm thiểu lỗi từ ánh sáng bên ngoài.
5. Chức năng của cảm biến quang
1. Cảm biến trong khoảng cách xa: Cảm biến quang có khả năng phát hiện vật ở khoảng cách lên đến 10m. Tuy nhiên, nếu áp dụng trong môi trường từ trường hoặc siêu âm, tính năng này sẽ không thể được sử dụng.
2. Cảm biến được hầu hết các đối tượng: Cảm biến quang hoạt động bằng cách nhận diện vật thông qua ánh sáng phản xạ từ vật hoặc từ nguồn ánh sáng phát ra. Do đó, thiết bị không bị giới hạn bởi đối tượng cảm biến. Nó có thể sử dụng cho các vật liệu như kim loại, chất lỏng, thủy tinh, gỗ…
3. Thời gian cảm biến nhanh: Do ánh sáng có tốc độ di chuyển nhanh, thời gian phản hồi của cảm biến quang cũng rất nhanh. Tuy nhiên, cảm biến quang không thực hiện hoạt động cơ học vì mạch bên trong chỉ gồm các thành phần điện tử.
4. Độ phân giải cao: Một ưu điểm của cảm biến quang là có độ phân giải cao. Điều này được đạt được nhờ thiết kế hệ thống quang học độc đáo, cho phép phát hiện vật nhanh chóng với độ chính xác vượt trội.
5. Không cần tiếp xúc vật khi cảm biến: Cảm biến quang có khả năng phát hiện vật ở khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật. Điều này giúp thiết bị duy trì độ bền trong nhiều năm một cách hiệu quả.
6. Nhận dạng màu sắc tốt: Cảm biến quang có khả năng nhận dạng màu sắc tốt. Độ chính xác của cảm biến được đánh giá cao trên thị trường. Nhờ tốc độ cảm biến nhanh và khả năng hấp thụ ánh sáng tốt, thiết bị có khả năng nhận ra màu sắc của vật vượt trội.
7. Điều chỉnh dễ dàng: Cảm biến quang có thể dễ dàng định vị chùm tia trên vật thể, đồng thời việc điều chỉnh cũng rất thu
Cảm biến quang là sản phẩm được ứng dụng nhiều trong đời sống và dây chuyền sản xuất. Cùng tìm hiểu cảm biến quang là gì, bao nhiêu loại và ứng dụng của cảm biến quang trong ngành công nghiệp như thế nào qua bài viết sau. 1. Cảm biến quang là gì? Cảm biến [...] Xem bài viết chi tiết tại: https://ipc247.com/cam-bien-quang-la-gi/
Comments
Post a Comment