Xin chào các bạn, trong bài viết này tôi và các bạn sẽ cùng nhau tìm hiểu về một thiết bị cảm biến có khả năng phát hiện đồ vật hoặc vật thể. Điều đó nói rằng, cảm biến quang học là một trong những thiết bị được sử dụng phổ biến hơn trên thị trường hiện nay. Khi ngày càng có nhiều công nghệ tiên tiến thay thế con người, các cảm biến ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong sản xuất. Chính vì thế chúng được sử dụng nhiều, nhu cầu tìm hiểu về chúng ngày càng nhiều, nắm vững nhu cầu này nên trong bài viết này mình muốn chia sẻ những thông tin liên quan như cảm biến quang là gì? cấu tạo của chúng? Nó được phân loại như thế nào? Nguyên lý hoạt động của từng loại cùng các chi tiết liên quan khác. Từ đó bạn sẽ hiểu đầy đủ hơn về thiết bị này để phục vụ cho công việc và công việc của mình.
Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, chúng tôi không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi thăm. Cảm ơn!
Cảm biến quang học là gì?
Theo thông lệ, trước khi vào văn bản, chúng ta hãy tìm hiểu sơ qua về dòng cảm biến này. Cảm biến quang (tên tiếng anh là photoelectric sensor) là tổ hợp các linh kiện quang điện. Các thiết bị như vậy thay đổi trạng thái khi tiếp xúc với ánh sáng và các cảm biến quang học sử dụng ánh sáng phát ra từ bộ phát để phát hiện sự hiện diện của các vật thể. Khi có sự thay đổi ở đầu thu, mạch điều khiển của cảm biến ánh sáng sẽ xuất tín hiệu ở đầu ra. Cảm biến quang là thiết bị đóng vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Không có cảm biến quang học, tự động hóa khó như làm việc ngoài tầm nhìn.
Cấu trúc của cảm biến quang là gì?
Thông thường đối với một cảm biến quang chúng ta sẽ có 3 bộ phận chính bao gồm phần phát sáng, phần thu sáng và mạch xử lý tín hiệu đầu ra. Bạn có thể tham khảo hình ảnh bên dưới để hiểu rõ hơn.
Đầu thu quang:
Thông thường đối với cảm biến quang, thiết bị thu sáng là một phototransistor hay còn gọi là phototransistor. Thiết bị cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện tỷ lệ. Ngày nay, nhiều loại cảm biến quang sử dụng các mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC). Mạch tích hợp tất cả quang học, bộ khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một IC. Bộ thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trong trường hợp bộ thu phát) hoặc ánh sáng phản xạ từ vật thể được phát hiện (trong trường hợp phản xạ khuếch tán).
Đèn chiếu sáng:
Hầu hết các cảm biến quang học thường sử dụng đèn LED bán dẫn phát ra ánh sáng, thường ở dạng xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt ánh sáng cảm biến với ánh sáng từ các nguồn sáng khác như ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng trong nhà. Các loại led phổ biến nhất là led đỏ, led hồng ngoại hay led laser. Một số dây cảm biến đặc biệt sử dụng led trắng hoặc xanh. Ngoài ra, chúng ta có thể thấy đèn led màu vàng trong một số trường hợp.
Mạch xử lý tín hiệu đầu ra:
Mạch đầu ra chuyển đổi tín hiệu tương tự từ bóng bán dẫn quang thành tín hiệu bật/tắt được khuếch đại. Đầu ra cảm biến được kích hoạt khi lượng ánh sáng nhận được vượt quá mức ngưỡng xác định. Mặc dù một số loại ở thế hệ cảm biến trước được tích hợp mạch công suất và sử dụng tín hiệu đầu ra là tiếp điểm rơ le (relay), nhưng cảm biến ngày nay chủ yếu sử dụng tín hiệu đầu ra bán dẫn (pnp/npn). Một số cảm biến quang cũng có tín hiệu đầu ra đo lường cho các ứng dụng đo lường.
Có một số cảm biến quang phổ biến:
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến quang khác nhau nhưng theo mình thì chỉ có 3 loại dễ bắt gặp nhất. Cụ thể là:
Cảm biến khuếch tán:
Tính năng cảm biến:
Thiết bị cảm biến quang phản xạ khuếch tán là một cảm biến có bộ phát và bộ thu chung. Thường được sử dụng để phát hiện các đối tượng trên các hệ thống máy móc tự động. Kiểm tra xem thiết bị đã được cài đặt đúng chưa. Các tính năng nhô ra bị ảnh hưởng bởi bề mặt và màu sắc, và khoảng cách tối đa là 2m. Bạn có thể dễ dàng nhìn thấy chúng trên dây chuyền sản xuất, trên bao bì sản phẩm và khi đếm sản phẩm để cho vào hộp hoặc lô.
Nó hoạt động như thế này:
Cảm biến này sẽ chỉ hoạt động ở hai trạng thái:
- Trạng thái phát hiện chướng ngại vật: Cảm biến phát ra ánh sáng liên tục từ bộ phát đến bề mặt chướng ngại vật. Ánh sáng phản xạ trở lại vị trí nhận
- Trạng thái không vật cản: Khi không có vật cản đi vào, ánh sáng không bị phản xạ trở lại vị trí nhận hoặc bề mặt của vật thể không phản chiếu ánh sáng trở lại vị trí nhận. Lee>
Thông qua cảm biến chùm tia:
Tính năng cảm biến:
Cảm biến quang thu phát độc lập là một loại cảm biến ánh sáng không phản xạ, để hoạt động, bộ phát sáng và bộ thu ánh sáng được lắp đặt đối diện nhau. Đặc điểm của dòng cảm biến này là không bị ảnh hưởng bởi bề mặt và màu sắc, khoảng cách phát hiện có thể đạt tới 60m.
Nó hoạt động như thế này:
Loại cảm biến này cũng hoạt động ở 2 trạng thái riêng:
- Trạng thái không bị chặn: Cảm biến phát quang và cảm biến ánh sáng. Quá trình phát và nhận ánh sáng nối tiếp nhau
- Trạng thái chướng ngại vật: Cảm biến bộ phát vẫn phát sáng, nhưng cảm biến Bộ thu ánh sáng không nhận được ánh sáng (bị chặn bởi một chướng ngại vật)
- Khi không có vật cản: Gương sẽ phản xạ trở lại bộ thu sáng.
- Khi vượt qua chướng ngại vật: tần số của ánh sáng phản xạ bị thay đổi hoặc ánh sáng nhận được bị mất. Lúc này cảm biến sẽ xuất tín hiệu điện pnp, npn,…
- Phát hiện người và đồ vật đi qua cửa
- Tìm ô tô trong bãi đỗ
- Đã phát hiện thiếu nhãn trên chai
- Kiểm tra sự phù hợp của sản phẩm trong quá trình giặt, sơ chế, đóng gói, thành phẩm…
- Kiểm tra đường đi của xe ô tô, đồ hộp, nước đóng chai,… trên băng tải
- Nhận biết mực cà phê hàm lượng cao, nước ngọt, chất lỏng, ..lon, hộp…
- Đếm chai khi chúng di chuyển trên băng chuyền tốc độ cao
- Đếm số lượng trái cây cho vào thùng
- Đảm bảo kiểm soát an toàn khi đóng mở cửa gara
- Vặn vòi và rửa bằng cách vẫy tay.
- Còn nữa…
- Loại cảm biến: Bộ thu phát, Bộ phản xạ, Bộ phản xạ khuếch tán
- Nguồn điện: Cảm biến sử dụng 12-24vdc, 24-240vac ±10% 50/60hz, 24-240vdc ±10% (độ gợn p-p: tối đa 10%)
- Đầu ra: Đầu ra tiếp điểm rơle 30vdc 3a, tải điện trở 250vac 3a, cấu trúc tiếp điểm: 1c
- Khoảng cách phát hiện:15m (loại thu phát); 0,1~3m, 0,1~5m (kính phản xạ gương); 700mm (kiểu phản xạ khuếch tán)
- Độ trễ: 20% khoảng cách cài đặt định mức tối đa (khuếch tán)
- Đối tượng phát hiện tiêu chuẩn: đối tượng mờ đục Ø15mm (bộ thu-phát), đối tượng mờ đục Ø60mm (bộ phản xạ gương), đối tượng mờ mờ (phản xạ khuếch tán)
- Nguồn sáng: Đèn led hồng ngoại (940nm), đèn led hồng ngoại (850nm), đèn led đỏ (660nm)
- Chế độ hoạt động: Có thể chọn sáng hoặc tối bằng công tắc
- Đèn hoạt động: đèn led xanh lục (đèn báo pin, độ ổn định), đèn led vàng (đèn hoạt động)
- Thời gian phản hồi: tối đa 1 mili giây, 20 mili giây
- Điều chỉnh độ nhạy: bộ biến trở có thể điều chỉnh
- Điều chỉnh ngưỡng: Người dùng có thể điều chỉnh mức ngưỡng hoặc mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra. Khi ánh sáng nhận được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng, sẽ có tín hiệu đầu ra. Trên thực tế, việc thay đổi ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện. Điều chỉnh ngưỡng cũng có thể làm cho cảm biến nhạy hơn để phát hiện các vật nhỏ hơn hoặc trong mờ. Một số nhãn hiệu cảm biến quang học có bộ biến trở dạng ren để điều chỉnh ngưỡng. Những người khác thậm chí còn có một nút hướng dẫn để có được ngưỡng thích hợp nhất cho một ứng dụng cụ thể.
- Công tắc bật sáng / bật tối: Công tắc bật / bật thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến.
Cảm biến phản quang:
Tính năng cảm biến:
Cảm biến quang điện phản xạ ngược là cảm biến có bộ phát sáng và bộ thu sáng trên cùng một thiết bị. Gương phản xạ là những lăng kính đặc biệt được gắn cảm biến quang học. Dòng cảm biến có đặc điểm là dễ dàng lắp đặt, tiết kiệm dây dẫn, phát hiện vật thể trong suốt và trong mờ, khoảng cách xa nhất là 15m
Cách thức hoạt động:
Khi kích hoạt cảm biến, đèn phát sáng sẽ chiếu về phía gương, có 2 trường hợp xảy ra:
Cảm biến quang được sử dụng ở đâu?
Khi nói đến các ứng dụng của cảm biến quang học, chúng ta có nhiều nơi và nhiều lý do để sử dụng loại thiết bị này. Tuy nhiên, điều này sẽ mất nhiều thời gian, đó là lý do tại sao tôi nghĩ rằng tôi sẽ liệt kê ngắn gọn các ứng dụng điển hình. Chúng ta có thể sử dụng cảm biến quang học trong nhiều ứng dụng:
Các thông số của cảm biến quang học là gì?
Thông thường đối với cảm biến quang chúng ta cần chú ý đến các thông số cấu tạo sau:
Làm cách nào để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến?
Các cảm biến quang tiêu chuẩn trên thị trường hiện nay thường có 2 mức điều chỉnh độ nhạy:
Ưu điểm và nhược điểm của cảm biến quang học là gì?
Trong đó, hầu như thiết bị điện tử nào cũng có những ưu nhược điểm riêng và cảm biến quang là một trong số đó. Mình sẽ liệt kê một số ưu nhược điểm của loại thiết bị này để các bạn cân nhắc trước khi chọn mua.
Ưu điểm:
