Cảm biến quang là gì? Cấu tạo và các loại cảm biến quang phổ biến

Có bao nhiêu loại cảm biến quang trên thị trường? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao, ứng dụng củacác loại cảm biến quang như thế nào là những điều mà một số người mua nghi vấn đã gửi về cho chúng tôi.Vì đây là thiết bị được dùng rất nhiều trong công nghiệp nên Quangminhmsc quyết định dành riêng 1 bài về thiết bị này.

Cảm biến quang là gì?

Ở các bài viết trước, chúng tôi đã giới thiệu nhiều vật dụng điện, tự động hóa thì nay sẽ đem đến tri thức có ích về cảm biến quang học.

Cảm biến quang tiếng anh là gì? đó là Photoelectric Sensor. Nó chẳng phải là một thiết bị riêng lẻ mà là 1 tổ hợp những linh kiện quang điện. lúc nó xúc tiếp với ánh sáng thì sẽ thay đổi tình trạng hoạt động. Đặc điểm của nó là sử dụng ánh sáng được phát ra trong khoảng phòng ban phát sáng của đồ vật để nhận diện sự xuất hiện của vật cản. lúc bộ phận thu sáng có sự thay đổi thì mạch của cảm biến sẽ xuất ra dấu hiệu tại ngõ OUT.

Đối với dây chuyền, hệ thống, máy móc cung cấp tự động hóa thì cảm biến quang có vai trò vô cùng quan trọng để thiết lập chế độ khiến cho việc an toàn, xác thực, năng suất và hiệu quả.

Cấu tạo của cảm biến quang

Một Photoelectric Sensor có cấu tạo gồm 1 phòng ban thu sáng, phát sáng và mạch xử lý tín hiệu đầu ra.

Bộ phận thu sáng

phòng ban thu sáng là phototransistor hay còn được gọi là tranzito quang. phòng ban này có chức năng nhận ánh sáng và biển chuyển thành dấu hiệu điện tỉ lệ.

Thông dụng nhất là những cảm biến quang tiêu dùng mạch tích hợp chuyên dụng Application Specific Integrated Circuit hay gọi tắt là ASIC. Mạch này sẽ tích hợp các chi tiết, bộ phận khuếch đại, phòng ban quang, mạch xử lý và các chức năng vào 1 vi mạch. phòng ban thu sẽ nhận ánh sáng trực tiếp phát ra từ bộ phát đối với loại thu phát hoặc ánh sáng được phản xạ trong khoảng vật đối với loại khuếch tán.

Bộ phận phát sáng

Theo Nhìn vào của chúng tôi thì hầu như các cảm biến quang có trên thị phần đều là loại sử dụng đèn bán dẫn LED nên ánh sáng sẽ phát ra theo dạng xung. Chính nhờ những nhịp xung này mà cảm biến sẽ phân biệt rõ ánh sáng từ phòng, từ ánh mặt trời và ánh sáng phát ra trong khoảng cảm biến. Ba loại LED thông dụng là: Led đỏ, Led lazer, Led hồng ngoại. không những thế, trong 1 số trường hợp thì người ta có sử dụng Led xanh lá, trắng hoặc vàng.

Mạch xử lý dấu hiệu đầu ra

Mạch xử lý dấu hiệu đầu ra sẽ thực hiện việc chuyển dấu hiệu tỉ lệ analogue trong khoảng tranzito quang thành dấu hiệu ON/OFF và được khuếch đại. trong khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng đã được cài đặt xác định ban đầu thì tín hiệu ra của cảm biến sẽ tức thời được kích hoạt.

nếu trước đây người ta dùng cảm biến tích hợp mạch nguồn và có dấu hiệu ra là tiếp để relay thì ngày này, do đề nghị công việc mà người ta chọn cảm biến tín hiệu ra bán dẫn NPN hay PNP. Riêng đối với loại tiêu dùng để đếm hoặc đo vật thì cảm biến dấu hiệu ra là tỉ lệ.

Thông số của cảm biến quang

Có 11 thông số liên quan đến cảm biến quang học mà các bạn cần chú ý:

+ Điều chỉnh độ nhạy: Bằng biến trở điều chỉnh.

+ Thuộc loại cảm biến nào: Phản xạ khuếch tán, phản xạ gương hay thu – phát.

+ Độ trễ: thông thường lớn nhất 20% so với phản xạ khuếch tán (khoảng cách thức cài đặt định mức).

+ Nguồn cấp của thiết bị: Cảm biến có thể dùng những nguồn 12v, 24v hay 220v cụ thể là 24-240VDC ±10% (Ripple P-P: Max. 10%) Hay là 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz.

+ thời gian đáp ứng: Tối đa 1ms và tối thiểu 20ms.

+ Ngõ ra: ngõ ra tiếp điểm relay 30VDC 3A hoặc 250VAC 3A tải thuần trở.

+ Chỉ thị hoạt động: Đèn led để chỉ thị sự hoạt động của cảm biến, đèn led xanh lá thì chỉ thị cho nguồn cấp và sự ổn định của nguồn.

+ Khoảng cách phát hiện: Đối với loại thu – phát thì 15m, đối với phản xạ khuếch tán khoảng 700m, đối với phản xạ gương thì 0.1-0.3m hoặc 0.1 -0.5m.

+ Nguồn sáng: Nguồn sáng của đồ vật có thể đến từ đèn Led đỏ, đèn Led hồng ngoại loại 850mm hoặc 940mm.

+ Chế độ hoạt động: các bạn có thể chọn loại Dark on hoặc Light on ở công tắc.

+ Vật phát hiện: thiết bị cảm biến quang phản xạ gương có thể vật mờ đục phi 60mm, vật mờ đục phi 15mm đối với cảm biến thu phát, còn loại phản xạ khuếch tán thì có thể phát hiện vật mờ trong lẫn vật mờ đục.

Cảm biến quang có mấy loại?

Trên thị phần có gần như loại cảm biến quang học nhưng chúng tôi chỉ giới thiệu các đồ vật thông dụng nhất, thường gặp tại những nhà máy, xưởng phân phối hay đồ vật, máy móc đời sống.

Cảm biến quang điện thu phát độc lập (Through – Beam Sensor)

Cảm biến quang điện thu phát độc lập là loại cảm biến trước tiên được chúng tôi kể tới. Nó có tên tiếng anh là Through – Beam Sensor.

Đặc điểm

Ngoài tên gọi trên thì nó còn được gọi là cảm biến thu phát chung. bản chất nó chính là cảm biến không phản xạ nên muốn trang bị hoạt động được thì cần phải sắp đặt 1 con phát ánh sáng và 1 con thu ánh sáng đặt đối diện nhau. Người ta ưa chuộng tiêu dùng trang bị này bởi vì nó có thể phát hiện ra vật ở khoảng phương pháp 60m, hoạt động chính xác, không bị chi phối, ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt.

Nguyên lý hoạt động

lúc cảm biến này hoạt động thì nó chỉ có hai hiện trạng độc nhất, đấy là:

+ tình trạng không có vật cản: Hai cảm biến phát và thu sáng sẽ diễn ra liên tiếp với nhau.

+ trạng thái khi có vật cản: Cảm biến phát sáng thì vẫn phát ra ánh sáng nhưng do có vật cản ở giữa nên cảm biến thu sẽ không thu được ánh sáng.

Cảm biến quang khuếch tán (Diffuse Reflection Sensor)

Đặc điểm

Điểm để phân biệt Photoelectric Sensor với những loại khác ấy là có bộ thu và bộ phát chung. Chức năng chính của nó là phát hiện những vật thể trên những máy móc của máy móc tự động hóa công nghiệp. Giúp người điều khiển có thể giám sát được vị trí của những đồ vật đã được lắp đúng hay chưa. Vì thế mà đồ vật này có thể được sử dụng rộng rãi trong dây chuyền đóng gói sản phẩm, cung ứng chi tiết hay đếm số lượng vật để cho vào quan tài hay đóng thành lô, bộ.

ngoài ra, lúc tiêu dùng thiết bị này, khách hàng cũng cần chú ý bởi khả năng của nó chỉ giới hạn trong khuôn khổ 2m. Độ chính xác của nó bị chi phối bởi các màu sắc cộng với bề mặt của vật.

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến khuếch tán này cũng có 2 trạng thái khiến việc độc nhất ấy là:

+ hiện trạng không vật cản: bất chợt có vật nào cản trở thì ánh sáng sẽ không được phản xạ về vị trí thu được hoặc bề mặt vật sẽ không phản xạ ánh sáng về vị trí thu.
+ trạng thái phát hiện vật cản: Cảm biến phát sẽ phát ánh sáng liên tục vào bề mặt của vật cản nên ánh sáng phản xạ sẽ đi ngược về vị trí thu sáng.

Cảm biến quang phản xạ gương (Retro – Reflection Sensor)

Tên tiếng anh của nó là Retro – Reflection Sensor

Đặc điểm

So với những loại khác thì Retro – Reflection Sensor đặc biệt hơn về cấu trúc khi có cả bộ phát ánh sáng và bộ thu ánh sáng. Trong cảm biến này thì gương phản xạ sẽ được vật dụng hẳn nhiên. Nó đóng vai trò là một lăng kính đặc thù. Ưu điểm nổi bật của nó chính là khả năng phát hiện được vật có định dạng mờ, trong suốt có khoảng phương pháp tối đa là tầm 15m, tiết kiệm dây dẫn điện và lắp đặt tiện dụng.

Nguyên lý hoạt động

Loại này hoạt động lúc bộ phát ánh sáng sẽ phát ra ánh sáng tới gương. khi này sẽ xảy ra hai trường hợp ấy là:

+ Không có bất cứ vật cản nào xuất hiện thì gương sẽ thu lại toàn bộ ánh sáng.

+ nếu như có xuất hiện bất kỳ 1 vật cản hay vật đi qua thì tần số của ánh sáng phản xạ bị thay đổi hoặc bị biến mất đi ánh sáng thu. các cảm biến sẽ xuất những tín hiệu điện NPN, PNP…

Cảm biến quang phát hiện màu (cảm biến màu sắc)

Loại cảm biến thứ 4 thông dụng đó là loại màu sắc. Giá tốt hơn những 3 loại trên và được tiêu dùng nhiều trong nhà máy lắp ráp.

Đặc điểm

Cảm biến màu là đồ vật có khả năng nhận mặt được những màu sắc, dựa trên 3 màu cơ bản: Xanh lá, đỏ và xanh dương. Chúng ta cứ nghĩ sẽ phải thiết lập cảm biến để nhận các màu nhưng công tác ấy đã được các hãng hoàn thiện.

Nguyên lý hoạt động

khách hàng chỉ cần cài đặt vài tham số thuần tuý để cảm biến có thể nhận được màu. Nó cũng là một loại cảm biến thu phát chung. Hoạt động của nó tương đồng với loại cảm biến quang học phản xạ khuếch tán. không những thế, nó chỉ nhận đúng màu nó đã được cài đặt thì khi này mới phát đi những tín hiệu PNP, NPN…

Ưu nhược điểm Photoelectric Sensor

Không riêng gì những Photoelectric Sensor mà những thiết bị điện tử thì đều có ưu nhược điểm riêng mà những nhà kỹ thuật cần phát huy thêm hoặc sắm hướng để khắc phục. Nhận định ưu hay nhược sẽ giúp các các bạn có thể quyết định đúng hơn khi chọn thiết bị để sử dụng.

điểm tốt

+ Ít bị hao mòn sau một thời gian sử dụng.

+ lúc đưa vào hoạt động thì có độ chuẩn xác, ổn định cao.

+ Có thể phát hiện những vật ở khoảng cách xa từ 100m mà không xúc tiếp gần với vật.

+ Khả năng trang bị có thể phát hiện đồng thời nhiều vật.

+ Nó có thể tùy chỉnh độ nhạy theo từng áp dụng, thời gian phản ứng cũng tốc độ hơn.

Nhược điểm

tuy nhiên, dù có rộng rãi ưu điểm đặc sắc nhưng nó vẫn không tránh khỏi các nhược điểm như:

+ Khoảng phương pháp nhận mặt cũng như độ nhạy của vật dụng phụ thuộc nhiều vào 2 nhân tố là hệ số phản xạ và màu sắc của vật.

+ Hiệu quả lúc sử dụng thiết bị sẽ giảm đi ví như nó khiến cho việc trong môi trường không được đảm bảo, bụi bặm quá rộng rãi cùng với lớp bụi dày bao phủ lên bề mặt vật dụng. Vì vậy mà chúng tôi thường khuyên là lúc sử dụng khách hàng nên vệ sinh định kỳ.

Vận dụng của cảm biến quang

Nếu như nhắc đến cảm biến quang thì cứng cáp để liệt kê áp dụng cụ thể của nó thì tương đối là nhiều nên chúng tôi sẽ tổng hợp các cái thông dụng và nhiều nhất như:

+ Dùng để phát hiện con người, động vật đi lại qua cửa và thông báo cho điều hành biết.

+ Trong cung ứng thực phẩm, nước giải khát thì đồ vật này có thể phát hiện được vỏ chai đóng thiếu nhãn.

+ Phát hiện những xe ô tô trong bãi giữ, tầng hầm.

+ Photoelectric Sensor giúp kỹ sư điều hành có thể biết được con đường vận động của thực phẩm, nước đóng chai, đồ ăn đóng hộp, ô tô trên băng chuyên chở.

+ Bật tắt vòi nước rửa tay khi dựa vào sóng của bàn tay.

+ Kiểm tra, kiểm soát những sản phẩm đi qua tại khâu sơ chế, rửa hay đóng gói sản phẩm…

+ Đếm số lượng chai, hộp chuyển di trên băng chuyên chở với tốc độ cao.

+ Đảm bảo an toàn khi đóng và mở cửa của xe tô tô, xe tải…

+ Xác định được mức độ cao của chất lỏng được chứa trong chai, lon như: Cà phê, dầu, sữa, nước ngọt.

+ Đếm số lượng hoa quả đã được cho vào hòm và trả kết quả xác thực.

Cách thức điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang

Hiện giờ có 2 cách thức điều chỉnh độ nhạy thông dụng, đơn giản ấy là:

+ Sử dụng công tắc chuyển Dark on, Light on: Hai công tắc này sẽ làm thay đổi tình trạng đầu ra của cảm biến.

+ Cách thức thứ 2 ấy là điều chỉnh ngưỡng: nếu như nói điều chỉnh mức ngưỡng thì sẽ khó hiểu hay kể đơn giản là điều chỉnh mức ánh sáng sao cho đủ để kích hoạt đầu ra. khi trang bị thu được ánh sáng bằng hay to hơn ngưỡng đã cài đặt thì khi này tín hiệu sẽ được xuất ra. Việc điều chỉnh ngưỡng đồng nghĩa với việc giảm hoặc nâng cao khoảng cách để phát hiện, cũng giúp thiết bị có thể phát hiện những vật định dạng trong mờ hoặc rất nhỏ.

Việc điều chỉnh ngưỡng trong những model hãng sẽ khác nhau: Nút đặt ngưỡng hoặc vặn vẹo vít điều chỉnh ngưỡng.

Các hãng Photoelectric Sensor uy tín

Chỉ các Photoelectric Sensor hàng hiệu thì mới có thể dùng trong tương lai và đảm bảo độ xác thực cao. mặc dù có nhiều loại nhưng những Photoelectric Sensor có xuất xứ từ quốc gia Nhật Bản luôn được khách hàng tin tưởng, chọn lựa như: Omron, Panasonic, Keyence.

Ngoài ra, khách hàng có thể tham khảo các loại cảm biến khác đến từ Hàn Quốc như: Autonic hay có căn do từ Đức như: IFM, Sick…

Bài viết trên Quangminhmsc đã chia sẻ đến bạn những thông tin về cảm biến quang và các loại cảm biến quang. Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi chia sẻ sẽ hữu ích đối với quý độc giả.