Cảm biến khoảng cách đã không còn xa lạ với người dùng hiện nay. Đây là một trong những thiết bị đo lường chuyên dụng được dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong công nghiệp, xây dựng. Vậy cảm biến khoảng cách hoạt động ra sao? Có những loại nào tốt trên thị trường? Bài viết dưới đây sẽ giải đáp cho bạn các thắc mắc về cảm biến khoảng cách.
Cảm biến khoảng cách hoạt động thế nào?
Cảm biến khoảng cách là gì?
Cảm biến khoảng cách hay còn được gọi với tên cảm biến li độ, là thiết bị điện tử giúp xác định khoảng cách từ vị trí của điểm xét đến vật thể. Ngoài ra, loại cảm biến này còn được sử dụng để xác định mức hóa chất trong các loại bình chứa và các ứng dụng khác trong lĩnh vực công nghiệp, sản xuất.
Phân loại các loại cảm biến khoảng cách
Thông thường cảm biến khoảng cách có thể chia thành các dòng như sau:
- Cảm biến tiệm cận đo khoảng cách.
- Loại cảm biến laser đo khoảng cách.
- Cảm biến dùng hệ thống sóng siêu âm.
- Cảm biến từ đo khoảng cách
Nguyên lý hoạt động của từng loại cảm biến khoảng cách
Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận biến đổi các tín hiệu chuyển động hoặc lặp lại thành tín hiệu điện, đo khoảng cách bằng cách tạo một từ trường phía trước cảm biến. Loại cảm biến này cho hiệu quả đo chính xác cao, tuy nhiên chỉ phát hiện vật với khoảng cách rất ngắn, tính bằng đơn vị milimet.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến Laser
Cảm biến Laser là một trong những thiết bị phổ biến nhất khi dùng để đo khoảng cách. Sử dụng quá trình thu phát tia laser với nguyên lý phát xạ cảm ứng, thiết bị có thể hoạt động chính xác cao với phạm vi đo rộng. Do vậy mà chúng được ứng dụng trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.
Hoạt động của cảm biến laser
Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm đo khoảng cách dựa trên nguyên lý phát ra chùm sóng siêu âm đến vật phản xạ về cảm biến. Đây cũng là thiết bị hoạt động cho kết quả có độ chính xác rất cao. Với rất nhiều ứng dụng, cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến Encoder
Cảm biến Encoder hoạt động trên nguyên lý đĩa quay quanh trục, trên đĩa có các rãnh để tín hiệu quang chiếu qua đĩa, giúp xử lý các chuyển động và chuyển thành các tín hiệu điện. Tuy không được sử dụng phổ biến như các loại cảm biến đo khoảng cách khác vì giá thành và ứng dụng không được rộng rãi, nhưng cảm biến Encoder lại thích hợp cho 1 số ứng dụng đặc thù trong ngành công nghiệp nặng.
Tín hiệu ngõ ra của cảm biến khoảng cách
Các loại cảm biến đo khoảng cách thường có tín hiệu ngõ ra dạng analog dùng loại dòng điện 4-20ma, 0-20ma hay tín hiệu điện áp 0-5V, 0-10V (tín hiệu liên tục có đồ thị biểu diễn là một đường liên tục như đường hình sin, cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ), NPN hoặc PNP (dạng tín hiệu kích âm,nghĩa là không có tác động thì ngõ ra ở mức 1 bằng nguồn, còn có tác động thì ngõ ra ở mức 0 V, rơle…
Trong đó tín hiệu ngõ ra dạng analog 4-20mA là phổ biến nhất do tín hiệu ít nhiễu hơn, truyền đi được xa hơn khi sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu, khuếch đại tín hiệu.Tùy theo nhu cầu điều khiển giám sát mà người dùng có thể lựa chọn loại ngõ ra cho phù hợp.
Đặt điểm sai số của cảm biến khoảng cách
Các thiết bị cảm biến khác nhau sẽ có mức sai số khác nhau và tương ứng với mục đích sử dụng. Trị số này còn tùy thuộc vào thang đo, nguyên lý sử dụng tương ứng. Thông thường sai số của thiết bị được ghi cụ thể trên bảng thông số của sản phẩm.
Ví dụ với cảm biến laser, mức sai số tính theo đơn vị centimet. Cảm biến tiệm cận với khả năng đo cự li ngắn, sai số sẽ tính theo đơn vị milimet.
Phạm vi đo của cảm biến khoảng cách?
Tương tự với yếu tố sai số, các cảm biến khoảng cách khác nhau cũng sẽ có giới hạn đo khác nhau. Cảm biến laser là thiết bị có thể xác định khoảng cách lớn nhất, cho khả năng đo lên đến 3000m.
Do đó, khi chọn sản phẩm phù hợp, bạn cần tìm hiểu và hiểu về khả năng xác định khoảng cách. Từ đó, biết cách chọn sản phẩm hiệu quả và phù hợp nhu cầu dùng.
Ứng dụng của cảm biến khoảng cách là gì?
-
Đo khoảng cách:
Ứng dụng đầu tiên chính là sử dụng để đo khoảng cách trong các hệ thống công nghiệp sản xuất, kho bãi, hàng hải. Ví dụ trong quá trình lắp ghép tàu, cảm biến đo khoảng cách từ mép bến cho tàu đến và đảm bảo rằng các mục tiêu được thông báo về khoảng cách hiện tại giữa tàu và các bến tàu đổ bộ ở tất cả các lần đo.
Cảm biến khoảng cách trong các ứng dụng đo
-
Thông tin vị trí các hệ thống di chuyển:
Trong các hệ thống di chuyển kho bãi như cần cẩu giàn, cảm biến khoảng cách rất quan trọng để có thông tin về vị trí hiện tại của cần cẩu, tránh trường hợp xảy ra va chạm. Cảm biến được lựa chọn là loại cảm biến vật cản laser, sử dụng với sự hỗ trợ của gương phản xạ.
-
Đo mực hóa chất:
Cảm biến khoảng cách được ứng dụng nhiều trong việc xác định mức chất lỏng trong các bình chứa, hay lượng chất rắn như xi măng lưu trữ trong các bồn. Thiết bị đo khoảng cách được dùng để cung cấp cho các nhà điều hành cần cẩu với thông tin chính xác về số lượng xi măng mỗi chiếc tháp hoặc bồn.
-
Phát hiện vị trí các bộ phận, chi tiết máy:
Sử dụng cảm biến khoảng cách tiệm cận giúp phát hiện các vật thể bằng kim loại, chi tiết máy với khoảng cách đo từ vài mm cho tới vài chục mm. Cảm biến còn được sử dụng để xác định xem các bộ phận trong dây chuyền di chuyển bằng cần cẩu có vào đúng vị trí hay không?
-
Định vị container:
Trong ngành hàng hải, khi bốc xếp container trên tàu, cầu, cảng và các phương tiện vận chuyển cần phải biết vị trí chính xác của các container liên quan đến cần cẩu. Cảm biến khoảng cách sẽ hỗ trợ hiệu quả trong việc xác định vị trí và giám sát các container.
Cảm biến khoảng cách có dễ sử dụng không?
Các thiết bị cảm biến khoảng cách được biết tới như một thiết bị đo chuyên dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, thay thế cho các thao tác đo truyền thống. Do vậy mà cách sử dụng cũng đơn giản và phù hợp với các ứng dụng đó. Người dùng chỉ cần lưu ý những thông tin trong hướng dẫn sử dụng, biết cách kết nối là có thể dùng cảm biến khoảng cách nhanh chóng và dễ dàng.
Lưu ý cách chọn cảm biến khoảng cách
Với nhiều dòng cảm biến khoảng cách khác nhau trên thị trường, người dùng cần cân nhắc và chú ý một số điều sau đây để chọn được dòng sản phẩm ưng ý và phù hợp với nhu cầu sử dụng.
- Yêu cầu hoạt động trong điều kiện môi trường ra sao? Cần hệ thống có độ nhạy và độ chính xác như thế nào?
- Cần xác định đối tượng cần đo khoảng cách, chất liệu ra sao, kích thước như thế nào?
- Phạm vi đo khoảng cách trong giới hạn bao nhiêu để chọn loại cảm biến với thông số kỹ thuật phù hợp.
- Nên lựa chọn những sản phẩm có thương hiệu uy tín trên thị trường để mua được hàng chất lượng tốt, đồng thời tham khảo giá để cân đối mức chi phí bạn dự kiến có thể chi trả.
Cách kết nối cảm biến với bộ điều khiển một cách an toàn
Để kết nối cảm biến đo khoảng cách với bộ điều khiển, người dùng cần chú ý tới ngõ ra của thiết bị có dạng nào. Tùy thuộc vào ngõ ra dạng PNP hay NPN mà có cách đấu khác nhau.
Nếu cảm biến có ngõ ra dạng PNP thì ta cần chú ý đến điện áp nguồn của cả cảm biến và đầu vào của bộ điều khiển PLC. Khi cả 2 cùng sử dụng 1 loại nguồn (AC hoặc DC) thì có thể đấu trực tiếp.Trong trường hợp khác nguồn thì phải dùng bộ chuyển đổi (rơ le trung gian). Cấp nguồn cho cảm biến bình thường, cuộn dây rơ le có một đầu nối mass, một đầu nối với ngõ ra cảm biến. Tiếp điểm hở của rơ le thì đấu vào bộ điều khiển.
Nếu cảm biến đo khoảng cách có ngõ ra dạng NPN thì cũng phải dùng rơ le trung gian tương tự như trên, nhưng khác chỗ cuộn dây rơ le có một đầu nối lên V+ và một đầu nối ngõ ra cảm biến.
Giá của cảm biến khoảng cách có đắt không?
Các loại cảm biến khác nhau về chủng loại, nguyên lý hoạt động và nguồn gốc, do vậy mà giá thành của chúng cũng tương đối đa dạng. Hầu hết các cảm biến khoảng cách có giá dao động từ hàng trăm cho tới vài triệu đồng. Với những dòng cảm biến có xuất xứ từ các nước Châu Âu sẽ có giá bán cao hơn. Do vậy, tùy vào nhu cầu sử dụng mà bạn nên tham khảo giá và thương hiệu cũng như những lưu ý đã nêu để chọn được một thiết bị phù hợp.
Hãng sản xuất cảm biến khoảng cách tốt
Với nhu cầu sử dụng cảm biến đo khoảng cách ngày càng tăng, các thương hiệu khác nhau đã sản xuất nhiều dòng cảm biến khác nhau cho người dùng có nhiều lựa chọn. Một số hãng sản xuất tiêu biểu có thể kể đến như: Keyence,Omron, Autonics, Hanyoung..
Cảm biến khoảng cách Keyence
Là hãng sản xuất các loại cảm biến chất lượng. Trong đó phải kể tới thiết bị cảm biến li độ bằng laser, cho phép đo không tiếp xúc chiều cao, vị trí hoặc khoảng cách của mục tiêu với độ chính xác cao, đáng tin cậy. Bằng cách kết hợp với nhiều cảm biến, người dùng có thể thực hiện các thao tác đo lường khác nhau như đo độ dày và chiều rộng.
Cảm biến Laser Keyence
Xem thêm Top 10 bộ cảm biến chuyển động tốt nhất
Cảm biến khoảng cách Omron
Omron là thương hiệu cung cấp loại cảm biến khoảng cách hiện đại cho phép đo chiều dài, khoảng cách, độ dày, mức chênh lệch với độ chính xác cao nhất (micromet). Được thiết kế với kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, đa năng so với các loại cảm biến tương tự khác. Có nhiều model thích hợp với các ứng dụng phát hiện, đo khoảng cách khác nhau. Thiết bị đảm bảo các chức năng tiên tiến, dễ dàng sử dụng với giá thành phải chăng.
Cảm biến khoảng cách Omron NPN 30cm
Có thể thấy, thiết bị cảm biến khoảng cách đang nắm giữ một vai trò quan trọng trong nền công nghiệp thông minh, tự động hóa hiện nay. Việc nắm rõ được cách thức hoạt động, phân loại các dòng sản phẩm sẽ giúp người dùng tự tin khi chọn mua và sử dụng. Nếu còn thắc mắc về cảm biến hay các thiết bị tương tự, hãy để lại thông tin liên hệ với chúng tôi, đội ngũ nhân viên tư vấn của nhà thông minh Hunonic luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn!
