Cảm biến tiệm cận và nguyên lý hoạt động cơ bản
Ngày nay cảm biến tiệm cận là thiết bị được sử dụng rất phổ biến trong hoạt động sản xuất tại nhiều lĩnh vực khác nhau. Để hiểu rõ hơn khái niệm. Nguyên lý hoạt động như thế nào? Hãy cùng tham khảo các thông tin được cung cấp trong bài viết dưới đây.
Cảm biến tiệm cận là gì?
Có thể hiểu một cách đơn giản, cảm biến tiệm cận là thiết bị có thể giúp phát hiện vật thể mà không cần phải tiếp xúc, đa số các trường hợp khoảng cách phát hiện chỉ khoảng vài mm. Đặc biệt thiết bị có thể hoạt động hiệu quả ngay cả trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Dựa trên mối quan hệ về vật lý giữa vật thể cần phát hiện và cảm biến.
Để phát hiện vật thể, cần đưa ra được dấu hiệu về sự di chuyển hay sự xuất hiện của vật đó. Sau đó chuyển hóa thành tín hiệu thông báo.
Cảm biến tiệm cận
3 hệ thống giúp phát hiện để thực hiện công việc chuyển đổi
- Hệ thống dùng dòng điện xoay chiều được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Dùng sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện
- Dùng nam châm và chuyển mạch cộng từ.
Những đặc điểm chính của cảm biến tiệm cận
– Cảm biến tiệm cận có khả năng phát hiện vật thể mà không cần phải tiếp xúc, cũng không cần tác động lên vật thể.
– Khoảng cách phát hiện xa nhất lên đến 30 mm.
– Hoạt động ổn định với sự chống rung và chống sóc tốt.
– Tốc độ đáp ứng nhanh chóng.
– Có tuổi thọ cao hơn so với loại công tắc giới hạn.
– Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi.
– Dùng được trong môi trường có điều kiện khắc nghiệt.
Các loại cảm biến tiệm cận
Có 2 loại cảm biến tiện cận công nghiệp hay được sử dụng nhất đó là:
– Cảm biến tiệm cận Từ ( cảm biến từ): Loại này chỉ phát hiện vật kim loại và có thể phát hiện ra vật bằng việc tạo nên trường điện từ.
Trong loại này lại chia ra thành 2 loại:
+ Cảm ứng từ có bảo vệ: Cấu tạo gồm một tấm chắn quanh lõi từ. Từ trường được tập trung trước mặt sensor do đó ít bị nhiễu bởi kim loại xung quanh, tuy nhiên khoảng cách đo ngắn đi.
+ Cảm ứng từ loại không có bảo vệ: Không có bảo vệ từ trường xung quanh mặt sensor, vì thế khoảng cách đo dài hơn, nhưng lại dễ bị nhiễu của kim loại xung quanh.
2 loại cảm biến từ
Cùng kích thước đường kính nhưng loại không có bảo vệ có khoảng cách phát hiện gần gấp đôi so với loại được bảo vệ.
– Cảm biến tiệm cận điện dung: Loại này có thể phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện dung tĩnh điện. Chính vì vậy nó có khả năng phát hiện mọi loại vật.
Cách phát hiện vật của cảm biến điện dung
Tuy cảm biến từ chỉ phát hiện được các vật kim loại nhưng lại được sử dụng phổ biến nhiều hơn trong lĩnh vực trong công nghiệp. Bởi loại này ít bị nhiễu do tác động bên ngoài hơn. Ngoài ra, mức giá thành cũng rẻ hơn so với loại điện dung.
Những lợi ích của cảm biến tiệm cận công nghiệp:
- Việc vận hành và cài đặt dễ dàng, đơn giản, nhanh chóng.
- Tiết kiệm chi phí, là loại kinh tế.
Sự có mặt của cảm biến tiệm cận trong công nghiệp
- Công nghiệp máy công cụ.
- Công nghiệp chế tạo ô tô.
- Công nghiệp chế biến thực phẩm.
- Các loại xe đa dụng.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận từ
Sự suy giảm từ tính bên trong dòng điện xoay chiều sẽ được cảm biến kiểu từ phát hiện ra. Và được sinh ra ở trên bề mặt vật dẫn từ môi trường bên ngoài. Trên cuộn dây trường điện từ xoay chiều được sinh ra và biến đổi thành kháng phụ. Thuộc vào dòng điện xoáy trên những bề mặt của vật thể kim loại khi được phát hiện. Giữa cảm biến và vật cần phát hiện khi tiến gần lại nhau tương tự như hiện tượng cảm ứng điện từ trong dòng của máy biến áp.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ
Những ưu ý để chọn đúng cảm biến từ cho một ứng dụng
- Điều kiện cụ thể của vật (loại kim loại, kích thước, lớp mạ)
- Vận tốc của mục tiêu.
- Hướng chuyển động của mục tiêu.
- Khoảng cách phát hiện bắt buộc.
- Ảnh hưởng của kinh loại xung quanh
- Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm, độ rung, điện áp, EMC, va chạm, bột, dầu, hóa chất hoặc chất tẩy rửa.
Nguyên hoạt động của cảm biến tiệm cận điện dung
Loại cảm biến này sẽ phát hiện ra sự thay đổi điện dung giữa các cảm biến và các đối tượng cần phải phát hiện. Khoảng cách và kích thước đối tượng sẽ quyết định đến giá trị của điện dung. Thông thường, cảm biến điện dung có sự tương tự với tụ điện của hai bản điện cực song song. Giữa hai bản cực, điện dung sẽ được thay đổi và được phát hiện. Đối tượng cần được phát hiện chính là 1 tấm điện cực và bề mặt của cảm biến là tấm kia. Đối tượng được phát hiện sẽ phụ thuộc vào giá trị điện môi của chúng.
Cách thức hoạt động của cảm biến điện dung
Các ứng dụng của cảm biến tiệm cận từ và điện dung
- Đến số lon trong dây chuyền sản xuất bia
- Giáp sát hoạt động khuôn dập
- Phát hiện lon nhôm
- Phát hiện/Phân loại ra vật thể kim loại
- Kiểm tra mũi khoan gẫy.
- Phát hiện nắp kim loại trong môi trường ẩm ướt, nước
- Phát hiện nấp nhôm trên vỏ chai
- Phát hiện gói giấy chồng lên nhau
- Đo mực chất lỏng trong bồn
- Phát hiện ra các sản phẩm lỗi khi in
- Phát hiện các kim loại có kích thước nhỏ rơi trong dây chuyền
- Cảm biến các sản phẩm bằng kín
- Biết được có chất lỏng bên trong dây truyền sản xuất sữa hay nước trái cây không.
Hy vọng với các thông tin được chia sẻ bạn có thể hiểu rõ được khái niệm về cảm biến tiệm cận, nguyên lý hoạt động cũng như tính ứng dụng quan trọng của thiết bị này trong công nghiệp và đời sống.
