Cảm biến quang

Cảm biến quang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa, nhà máy, xưởng sản xuất,... Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao, kéo theo ra đời các loại cảm biến quang khác nhau hiện nay. Vậy cấu tạo như thế nào? Có những loại nào? Ứng dụng ra sao? Bài viết dưới đây sẽ giúp có lời giải đáp chi tiết, chính xác nhất.  

Cảm biến quang là gì? 

Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) là kết hợp các linh kiện quang điện. Khi tiếp xúc với ánh sáng sẽ thay đổi trạng thái dựa vào các hiện tượng phát xạ điện tử ở vị trí cực Cathode tín hiệu quang sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện. Nhờ vậy, cảm biến quang có khả năng phát hiện sự hiện diện của các vật thể.

Thiết bị có thể phát hiện được các vật thể từ xa, đo lường khoảng cách tới các vật thể và cả tốc độ di chuyển. Nhờ vậy, giữ vai trò quan trọng, ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp tự động hóa.  

Cấu tạo của cảm biến quang  

Cấu thành gồm 3 bộ phận chính gồm bộ phát ánh sáng, bộ thu ánh sáng và bộ phận mạch xử lý tín hiệu.  

Bộ phận phát sáng  

Bộ phận này có vai trò cảm biến quang nhiệt, phát ra ánh sáng dạng xung. Tùy thuộc vào model khác nhau sẽ có tần số ánh sáng riêng biệt được tối ưu thiết kế. Bộ phận phát sáng bổ trợ bộ thu sáng phân biệt nguồn sáng chính xác từ cảm biến và nhiều nguồn khác.  

Bộ phận thu sáng  

Có nhiệm vụ hoạt động tiếp nhận ánh sáng và kế tiếp truyền tín hiệu chính xác đến bộ phận xử lý.  

Mạch xử lý tín hiệu đầu ra  

Bộ phận này đảm nhận vai trò tiếp nhận tín hiệu từ bộ thu sáng và thực hiện chuyển tín hiệu theo tỉ lệ tranzito chuyển đổi thành chế độ ON/OFF. Khi lượng ánh sáng thu vượt ngưỡng quá mức được xác định, lúc này tín hiệu ra của cảm biến quang được kích hoạt. Tuy một số cảm biến thế hệ trước cấu tạo tích hợp mạch nguồn và sử dụng tín hiệu ra là relay khá phổ biến. Hiện nay, trên thị trường cảm biến chủ yếu cấu trúc sử dụng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN). Cùng với đó, một số cảm biến còn sử dụng tín hiệu tỉ lệ ra ứng dụng cho các tính năng đo đếm.  

Ưu và nhược điểm của cảm biến quang  

Đánh giá chi tiết cảm biến quang có những ưu nhược điểm được người dùng đánh giá như sau:  

Ưu điểm:  

- Phát hiện được chính xác các vật thể từ xa với khoảng cách tới 100m mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó.  

- Độ bền cao, sử dụng bền bỉ, ít bị hao mòn  

- Hoạt động ổn định, có độ chính xác cao  

- Có thể phát hiện đồng thời được nhiều vật thể khác nhau.  

- Độ nhạy cao  

- Có thể tùy chỉnh  

- Hoạt động với thời gian đáp ứng tương đối nhanh

Nhược điểm:

- Tính chống bụi chưa cao, do vậy hoạt động của cảm biến quang sẽ bị ảnh hưởng nếu như trên bề mặt của thiết bị bám bẩn  

- Các yếu tố tác động có thể ảnh hưởng tới cảm biến quang như màu sắc, khả năng phản xạ ánh sáng của các vật thể  

Phân loại cảm biến quang  

- Cảm biến quang thu phát độc lập  

- Cảm biến quang phản xạ gương  

- Cảm biến quang phản xạ khuếch tán  

- Cảm biến quang phát hiện màu  

Ứng dụng của cảm biến quang  

Cảm biến quang ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất, công nghiệp tự động hóa,... sử dụng với tính năng phát hiện và đo lường vật thể ở các phạm vi ứng dụng khác nhau:

Các ứng dụng phổ biến của cảm biến quang có thể kể đến như:  

- Đếm số lượng các sản phẩm trên dây chuyền băng tải  

- Đo kích thước, đo độ dày của các bề mặt vật thể  

- Kiểm tra và phát hiện các sản phẩm bị lỗi  

- Nhận diện nhãn dán bao bì  

-  Giám sát an toàn khi đóng – mở cửa nhà xe, thang máy,…  

- Bật – tắt các thiết bị tự động điển hình như cửa, vòi rửa xe, hệ thống đèn,…  

- Phát hiện đối tượng người hoặc các vật đi qua  

- Kiểm tra vị trí các chi tiết máy móc được thực hiện lắp đặt có chính xác hay chưa  

Lưu ý khi chọn mua cảm biến quang  

Để chọn mua cảm biến quang phù hợp với nhu cầu sử dụng của người dùng cần quan tâm và chú ý các vấn đề sau:  

- Chú ý các thông số kỹ thuật phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế, chú ý tới độ chính xác và sai số của thiết bị. Chọn mua cảm biến quang có sai số kỹ thuật trong mức cho phép để đảm bảo cung cấp các thông tin chính xác.  

- Chất lượng tốt, độ bền và tuổi thọ cao, có khả năng làm việc hiệu quả dù trong điều kiện môi trường cho phép. Để chọn mua sản phẩm chất lượng nên tham khảo địa chỉ uy tín để đảm bảo chất lượng, giá thành tốt.

Lưu ý khi sử dụng cảm biến quang  

Để đảm bảo sử dụng thiết bị hiệu quả, hoạt động cao, độ bền thì người dùng cần lưu ý một số yếu tố sau:  

- Chú ý vị trí lắp đặt  

Khi lắp đặt thiết bị cần tránh xa khu vực nguồn nhiệt hay các thiết bị phát nhiệt như máy tính, máy lạnh, động cơ điện,.. Bởi dưới tác động của nguồn nhiệt có khả năng gây ra tình trạng nhiễu cảm biến và ảnh hưởng tới hoạt động của thiết bị không chính xác. Bên cạnh đó, tránh lắp đặt ngoài trời vì cảm biến quang có thể bị ảnh hưởng bởi yếu tố thời tiết.  

- Quá trình lắp đặt  

Cần đảm bảo lắp đặt cố định, chắc chắn, tránh sự rung động để cảm biến vận hành ổn định.  

- Tránh bức xạ mặt trời  

Các loại cảm biến quang, vỏ thường làm từ vật liệu nhựa, do vậy nên tránh để ánh mặt trời chiếu trực tiếp, nhất là khu vực đo của cảm biến.  

- Kiểm tra thường xuyên, bảo dưỡng định kỳ  

Nên kiểm tra các hoạt động của đầu thu phát thường xuyên, vệ sinh, bảo dưỡng, định kỳ để đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả trong điều kiện tốt nhất.