Cảm biến

Cảm biến hay còn gọi là Sensor, thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tự động hóa, sản xuất, công nghiệp máy móc, robot, y tế,... và trong đời sống hàng ngày với nhiều chức năng ưu việt khác nhau. Các loại cảm biến đã và đang trở thành thiết bị đóng vai trò quan trọng cho nhiều doanh nghiệp, vẫn đang được nghiên cứu và phát triển thêm với tốc độ tăng trưởng đáng kinh ngạc.   

Khái niệm cảm biến là gì?  

Cảm biến là loại thiết bị có chức năng phát hiện và phản hồi một số loại đầu vào từ môi trường vật lý; đầu vào cụ thể có thể bao gồm: ánh sáng, nhiệt, chuyển động, độ ẩm, áp suất,... hoặc một số hiện tượng môi trường khác. Đầu ra sẽ là tín hiệu được chuyển đổi thành màn hình có thể đọc được ở vị trí cảm biến, hoặc được truyền điện tử qua mạng để đọc hay xử lý thêm.  
Cảm biến giữ vai trò quan trọng trong Internet vạn vật (IoT) giúp tạo ra một hệ sinh thái để thu thập đồng thời xử lý các tín hiệu khác nhau từ môi trường. Các tín hiệu được theo dõi, quản lý và kiểm soát một cách hiệu quả hơn.  

Cấu tạo chung cảm biến  

Cảm biến được làm từ những  sensor phần tử điện thay đổi tính chất dựa theo sự biến đổi của môi trường đầu dò.        
Cấu tạo cảm biến gồm:       
- Các phần tử mạch điện tạo nên hệ thống hoàn chỉnh.       
- Những tín hiệu phát ra sẽ được quy chuẩn dựa theo mức điện áp.       
- Dòng điện áp thông dụng nhất thích hợp cho các bộ điều khiển . 

Phân loại          

Có thể phân loại dựa trên dữ liệu đầu vào, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng. .  
•    Cảm biến vật lý: Chế tạo từ những đặc tính vật lý của thành phần biến đổi cụ thể, phụ thuộc tính chất vật lý của vật liệu chức năng.  
•    Cảm biến hóa học: Một phản ứng điện hóa giúp chuyển đổi thành phần, nồng độ của các hợp chất vô cơ hay  hữu cơ thành tín hiệu điện.   
•    Cảm biến sinh học: Dùng các hóa chất hoạt tính sinh học, cảm biến sinh học có thể phát hiện, đo được các hợp chất sinh hóa.  

Nguyên lý hoạt động  

Dùng một nguồn cấp điện thường là thiết bị đo được kết nối với cảm biến để các cảm biến có thể hoạt động bình thường.        
Đặt mô-đun cảm biến gần đối tượng thử nghiệm. Các phần tử cảm biến sẽ phát ra một từ trường nhỏ và xoay chiều. Từ trường có thể đi xuyên qua bề mặt của đối tượng mà không để lại ảnh hưởng nào. Quay trở lại cảm biến, tiếp nhận nhận thông qua phần tử cảm biến. Chuyển tín hiệu nhận về đến nơi xử lý tiếp theo trong cảm biến.   

Một số loại cảm biến thông dụng  

Có nhiều loại cảm biến khác nhau với đặc tính riêng đáp ứng yêu cầu sử dụng trong nhiều trường hợp.  
•    Cảm biến hình ảnh:       
Có tên gọi khác là cảm biến thị giác có thể phát hiện đối tượng cụ thể, màu sắc trong phạm vi nhất định. Tín hiệu sẽ được chuyển đổi thành hình ảnh đến hệ thống điều khiển để người dùng có thể quan sát và theo dõi.  
•    Cảm biến nhiệt độ:       
Có thiết kế chủ yếu ở dạng một đầu dò nhiệt độ. Những thông số nhiệt sẽ được tiếp nhận, truyền tín hiệu đến thiết bị đo nhiệt. Nó được sử dụng để đo các đặc tính nhiệt độ của chất lỏng, khí, rắn trong các ngành môi trường, công nghiệp chế biến.    
Một số loại cảm biến nhiệt độ gồm có: cảm biến nhiệt bán dẫn, nhiệt điện trở,nhiệt kế bức xạ,  điện trở oxit kim loại,…       
•    Cảm biến quang điện:       
Dùng để phát hiện các đối tượng, sự thay đổi trong trên bề mặt thông qua đặc tính quang học. Cấu tạo cơ bản gồm bộ phát (phát ánh sáng) và bộ thu (nhận ánh sáng).  

Ứng dụng của cảm biến  

Cảm biến được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:   
•    Sử dụng trong các thiết bị và hệ thống tự động hóa trong ngành công nghiệp.   
•    Dùng trong các thiết bị điện tử như máy tính bảng, smartphone, đồng hồ thông minh, máy ảnh số,…  
•    Sử dụng trong các thiết bị và hệ thống giao thông vận tải.   
•    Có mặt ở hệ thống sản xuất năng lượng như điện gió, điện mặt trời, …  
•    Dùng trong các thiết bị y tế như máy đo đường huyết, máy đo huyết áp, máy ECG, …  
•   Sử dụng cho hệ thống robot và trí tuệ nhân tạo để thu thập dữ liệu, dễ dàng hiểu, tương tác với môi trường xung quanh.  
•    Ứng dụng trong các hệ thống giám sát môi trường.