Cảm biến được sử dụng nhiều trong công nghiệp và đời sống, ngày càng nhiều thiết bị máy móc được ứng dụng cảm biến mang đến nhiều tiện ích hơn cho con người. Bên cạnh cảm biến hồng ngoại, cảm biến từ còn nhiều loại cảm biến khác. Cùng Hưng Vượng Phát tìm hiểu cảm biến là gì? Có những loại cảm biến nào? và ứng dụng của chúng trong bài viết dưới đây nhé.
Danh mục
Cảm biến là gì? Cảm biến dùng để làm gì?
Cảm biến là thiết bị gì? Hiểu đơn giản, cảm biến là thiết bị có khả năng tiếp nhận tác động đầu vào từ môi trường vật lý như ánh sáng, điện từ, sóng siêu âm, chuyển động, áp suất… và nhanh chóng trả về tín hiệu sau đó bằng ánh sáng, âm thanh, chuyển động vật thể, chữ trên màn hình….
Cảm biến được dùng để làm gì? Các loại cảm biến ngày nay được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị tự động, thiết bị thông minh như cửa tự động, công tự động, đèn tự động sáng, thiết bị cảnh báo áp suất, thiết bị chống trộm, thiết bị dò sóng siêu âm… Chúng xuất hiện ở bất kỳ đâu như nhà ở, văn phòng, nhà máy, công xưởng, ngoài phố và tham gia và các hoạt động khác nhau, mang đến nhiều tiện ích cho con người.
Cấu tạo chung của các loại cảm biến
Có nhiều loại cảm biến và chúng có cấu tạo khác nhau sao cho phù hợp với đặc điểm tín hiệu đầu vào và yêu cầu tín hiệu đầu ra tương ứng. Ví dụ, cảm ứng hồng ngoại cho cửa tự động sẽ có bộ phận phát và thu sóng hồng ngoại, đầu ra sẽ là chuyển động đóng mở của cánh cửa; cảm ứng áp suất trong các nhà máy sẽ có máy đo áp suất và tín hiệu âm thanh hoặc ánh sáng cảnh báo khi áp suất ở mức báo động….
Cấu tạo chung nhất của một thiết bị cảm biến gồm 3 bộ phận như sau:
- Vi mạch xử lý: Là hệ thống mạch điện phức tạp để điều khiển toàn bộ hoạt động thiết bị gồm tiếp nhận tín hiệu đầu vào, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu cảnh báo tương ứng.
- Thiết bị thu đầu vào: Là bộ phận thu nhận các thay đổi của đối tượng mà cảm biến hướng tới như áp suất, tia hồng ngoại, ánh sáng, sóng điện từ, sóng siêu âm…
- Thiết bị đầu ra: Tiếp nhận và thể hiện thông tin sau khi tín hiệu đầu vào được phân tích. Ví dụ mức áp suất tăng quá mức an toàn sẽ có âm thanh thông báo, phát hiện sóng hồng ngoại trong khu vực quy định cửa sẽ tự mở hoặc đèn tự bật sáng…
Top 5 loại cảm biến phổ biến nhất hiện nay
Thực tế có nhiều loại cảm ứng khác nhau, dưới đây là 5 loại cảm ứng phổ biến nhất.
1 – Cảm biến hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại là gì? Hay còn được gọi là IR Sensor có khả năng phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh, bức xạ hồng ngoại này có thể đến từ bất kỳ người, vật nào có nhiệt độ từ 5 độ Kelvin trở lên. Cảm biến hồng ngoại gồm 2 loại cảm biến chủ động và cảm biến thụ động, trong đó:
- Cảm biến chủ động: Cảm biến này có bộ phận phát ra tia hồng ngoại, khi tia hồng ngoại này gặp vật cản nó sẽ phản xạ lại đầu thu. Nhờ máy phát và nhận phản xạ liên tục mà nó phát hiện vật cảnh nhanh và xác định chính xác nhất được khoảng cách từ vật đó đến cảm ứng.
- Cảm biến thụ động: Thiết bị này không có máy phát ra ánh sáng hồng ngoại mà chỉ có máy quét hồng ngoại trong khu vực xung quanh. Nó sẽ liên tục quét tia hồng ngoại và truyền tín hiệu khi phát hiện tia hồng ngoại xuất hiện trong khu vực quét.
Cảm biến hồng ngoại được ứng dụng trong một số thiết bị như sau:
- Đèn bật tắt tự động
- Cửa tự động
- Thiết bị chống trộm
- Các loại remote điều khiển
- Các thiết bị nhìn đêm
- Kính thiên văn
- Máy dò vật rắn.
2 – Cảm biến quang ánh sáng
Cảm biến quang là gì? Hay còn được gọi là cảm biến ánh sáng là thiết bị cảm biến sử dụng ánh sáng để phát hiện sự hiện diện của vật thể trong khu vực mà nó tác dụng. Cụ thể, thiết bị này sẽ phát ra một nguồn sáng theo đường thẳng và có thiết bị thu ánh sáng ở đầu tương ứng, nếu ánh sáng gặp vật cản mà không đến được nguồn thu nó sẽ phát ra tín hiệu cảnh báo.
Như vậy, một cảm biến quang thông thường gồm 3 bộ phận: bộ phận phát sáng, bộ phận thu sáng và mạch xử lý tín hiệu. Các loại ánh sáng phát ra có thể là ánh sáng mặt trời, ánh sáng xanh, ánh sáng hồng ngoại, ánh sáng laze…
Một số thiết bị sử dụng cảm biến quang gồm:
- Máy kiểm soát người qua lại
- Máy kiểm tra nhãn mác
- Máy kiểm tra sản phẩm
- Máy đếm sản phẩm trên băng chuyền.
3 – Cảm biến siêu âm là gì?
Cảm biến siêu âm là thiết bị sử dụng sóng siêu âm để xác định khoảng cách từ thiết bị cảm biến tới vật thể. Vật thể ở đây có thể là chất lỏng như nước thải, chất kết dính, bùn lầy… hay chất rắn như thức ăn, nhựa, đất đá…
Cụ thể, thiết bị này sẽ liên tục phát ra sóng siêu âm đến môi trường xung quanh, sóng siêu âm này sẽ di chuyển và chạm phải các vật cản trong môi trường, khi đó nó sẽ truyền tín hiệu đến bộ xử lý của cảm biến, tín hiệu được phân tích và chuyển thành analog 4-20mA thể hiện khoảng cách từ vật thể đến cảm biến. Như vậy, cảm biến này được ứng dụng trong các thiết bị dò tìm vật thể trong các môi trường khác nhau.
4 – Cảm biến áp suất là gì?
Cảm biến áp suất là thiết bị được cài đặt để đo mức áp suất trong môi trường lỏng hoặc khí, khi mức áp suất vượt ra khỏi mức độ đã cài đặt sẽ phát ra tín hiệu thông báo tương ứng. Có 3 loại cảm biến áp suất như sau:
- Cảm biến áp suất khí quyển: Kết quả đo áp suất của thiết bị này phụ thuộc vào sự thay đổi của môi trường khí quyển xung quanh nhứ thời tiết và độ cao. Khi nó đo được mức áp suất nhỏ hơn áp suất môi trường xung quanh nó sẽ hiện số âm, và người lại sẽ hiện số dương khi đo được áp suất lớn hơn mức áp suất của môi trường xung quanh.
- Cảm biến áp suất tuyệt đối: Kết quả đo áp suất không bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh mà dựa vào mức áp suất chân không. Vì vậy, nó cho kết quả chính xác và ít biến động hơn, thường được sử dụng để cảnh báo áp suất trong các hộp kín.
- Cảm biến chênh lệch: Thiết bị này gồm 2 đầu đo áp suất khác nhau, một đo bên trong, một đo bên ngoài và so sánh 2 kết quả đo được với nhau. Nó thường được sử dụng để giám sát áp suất trong các đường ống của hệ thống lọc.
5 – Cảm biến từ là gì?
Thiết bị này sử dụng bộ phận phát hiện vật mang từ tính ở môi trường xung quanh nhờ nguyên lý cảm ứng điện từ. Từ đó, đưa ra kết quả về sự biến đổi cường độ, hướng và từ thông của từ trường.
Cảm ứng từ có nhiều loại dựa vào tiêu chí phân loại khác nhau:
- Theo kiểu dáng có cảm ứng từ hình hộp và cảm ứng từ hình trụ
- Theo cấu tạo có cảm ứng từ Shield và cảm ứng từ Unshield
- Theo môi trường như cảm ứng dầu mỡ, cảm ứng nhiệt độ cao, cảm ứng bụi bẩn, cảm ứng tia hàn điện…
Cảm ứng từ được ứng dụng phổ biến trong các thiết bị đồ gia dụng như bếp từ, đèn huỳnh quang, máy hút bụi, máy phát điện… giúp việc nhà trở nên đơn giản, dễ dàng và nhanh chóng hơn nhiều.
Ứng dụng của cảm biến trong công nghiệp
Dựa vào đặc điểm hoạt động, mỗi loại cảm biến có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Công nghệ ngày càng phát triển hiện đại, thiết bị cảm ứng càng được sử dụng nhiều giúp con người thực hiện các công việc nguy hiểm hay thực hiện các công việc bình thường một cách dễ dàng, nhanh chóng và chính xác hơn.
- Cảm ứng hồng ngoại được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp tự động hóa như các thiết bị vận hành tự động, các thiết bị điều khiển từ xa…
- Cảm biến quang được ứng dụng trong các nhà máy sản xuất, tham gia vào công đoạn kiểm tra, giám sát chất lượng sản phẩm như kiểm tra lượng sản phẩm trong một chai, kiểm tra số lượng đóng gói, kiểm tra việc dán đầy đủ nhãn mác sản phẩm, phát hiện các chi tiết lỗi của sản phẩm…
- Cảm biến siêu âm được sử dụng để kiểm soát mực chất lỏng trong các nhà máy xử lý chất thải, kiểm soát vòng lặp các thiết bị vận hành tự động, phát hiện các chi tiết bị đứt gãy, kiểm soát người qua lại…
- Cảm biến áp suất được sử dụng để kiểm soát chất lượng nước thải, kiểm soát áp suất trong ô tô, trong các lò phản ứng hạt nhân, trong các đường ống dẫn dầu… qua đó đảm bảo an toàn hệ thống, tránh cháy nổ xảy ra.
- Cảm biến từ vô cùng quen thuộc với mọi người vì nó được ứng dụng nhiều trong các đồ gia dụng hàng ngày như bóng đèn huỳnh quang, bếp từ, máy hút bụi, máy phát điện… hay trong một số loại máy móc y tế như máy chụp cộng hưởng từ, máy tăng thân nhiệt cho người bệnh…
Lưu ý khi lắp đặt và sử dụng các loại cảm biến
Để đảm bảo cảm biến hoạt động tốt, nâng cao chất lượng công việc, khi lắp đặt và sử dụng cảm biến cần chú ý một số điều dưới đây:
- Đối với cảm biến hồng ngoại, cần chọn đúng loại cảm biến phù hợp, không hướng cảm biến về đầu nóng điều hòa sẽ gây nhiễu cảm ứng, không đặt cảm biến gần dây điện nguồn, lắp đặt ở vị trí cố định, không bị rung lắc di chuyển…
- Đối với cảm biến áp suất, cần chọn loại cảm biến phù hợp với nhiệt độ môi trường xung quanh (có thể lắp thêm phụ kiện nếu lắp đặt trong môi trường nhiệt độ cao), chọn cảm biến có dải đo áp suất phù hợp với môi trường cần đo, chọn ren kết nối phù hợp…
- Đối với cảm biến siêu âm, không lắp đặt gần thành bể chứa hay gần vòi nạp nhiên liệu để tránh sai số, lắp thêm ống dẫn hướng để giảm sự dao động của chất lỏng trong bể chứa, lắp cảm biến hướng về phía đầu ra nếu bể chứa chất rắn…
- Đối với cảm biến quang, khi mua cần để ý đến các thông số như nguồn cấp điện, khoảng cách phát hiện, độ trễ, nguồn sáng, chế độ hoạt động, độ nhạy… Khi sử dụng cần chú ý lắp đặt xa các thiết bị phát ra nhiệt hay hướng ánh sáng mặt trời, không lắp chung với dây nguồn, kiểm tra hoạt động thường xuyên…
Trên đây là thông tin liên quan đến cảm biến là gì, phân loại cảm biến và ứng dụng của nó trong công nghiệp và đời sống. Hy vọng qua bài viết này, bạn có thể phân biệt được các loại cảm biến với nhau và sử dụng chúng hiệu quả, an toàn.
