Cảm biến tiệm cận là gì? Cấu tạo - Phân loại chi tiết của nó

Cảm biến tiệm cận là gì?

Cảm biến tiệm cận có tên tiếng Anh là Proximity Sensors, nó còn được gọi với nhiều tên gọi khác như công tắc tiệm cận, sensor tiệm cận, PROX. Đây là một loại cảm biến có khả năng phản ứng khi có vật ở gần nó, thường sẽ là vài milimet.

Nó thường được lắp đặt ở vị trí cuối của chi tiết máy, tín hiệu đầu ra của nó đóng vai trò khởi động một chức năng khác của máy. Loại cảm biến này có một ưu điểm nổi bật đó chính là vận hành tốt ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt nhất.

Có những loại cảm biến tiệm cận nào?

Hiện nay đối với sensor tiệm cận được chia ra thành nhiều loại, nhưng chỉ có 2 loại phổ biến thường xuyên được sử dụng, đó là cảm biến tiệm cận điện cảm (hay còn gọi là cảm ứng từ) và sensor tiệm cận cảm ứng điện dụng. Vậy cụ thể của những loại tiệm cận này như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu nhé:

Cảm biến tiệm cận điện cảm

Loại cảm biến này sẽ phát hiện vật bằng cách tạo ra trường điện từ và có cũng có thể phát hiện được các vật bằng kim loại. Trong đó loại tiệm cận điện cảm này sẽ được chia ra thành 2 loại khác nhau, bao gồm:

• Cảm ứng từ có bảo vệ (Shielded): Từ trường sẽ được tập trung ở trước mặt sensor tiệm cận. Do đó nó sẽ ít bị nhiễu bởi kim loại xung quanh, nhưng nó sẽ khiến cho khoảng cách đo bị ngắn đi.
• Cảm ứng từ không có bảo vệ (Un-Shielded): Không có sự bảo vệ từ trường quanh mặt sensor. Nhờ vậy khoảng cách đo sẽ dài hơn so với loại có cảm ứng bảo vệ. Nhưng nhược điểm là nó sẽ dễ bị nhiễu bởi kim loại xung quanh.

Cảm biến tiệm cận điện dung

Loại cảm biến này còn được gọi là capacitive sensor, có khả năng phát hiện những vật thể ở gần theo nguyên tắc tĩnh điện. Điều này có thể được hiểu đơn giản, đó là sự thay đổi điện dung giữa vật được cảm biến và  đầu sensor cảm biến. Ưu điểm lớn nhất của loại cảm biến này chính là khả năng phát hiện tất cả các vật thể.

Trong số 2 loại cảm biến tiệm cận hiện nay, mặc dù sensor tiệm cận điện cảm chỉ có thể phát hiện được những vật bằng kim loại. Nhưng ưu điểm của nó là ít bị nhiễu và chi phí rẻ, vì vậy nó có tính ứng dụng phổ biến hơn so với tiệm cận điện dung.

Đặc điểm của cảm biến tiệm cận

Để hiểu chi tiết hơn về loại cảm biến này, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết về đặc điểm của cảm biến tiệm cận nhé. Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật mà chúng ta không nên bỏ qua:

• Khả năng phát hiện vật thể không cần tiếp xúc, không tác động lên vật, khoảng cách xa nhất lên đến 30mm.
• Khả năng hoạt động ổn định, có khả năng chống rung và chống shock tốt.
• Tốc độ đáp ứng của cảm biến nhanh, tuổi thọ được đánh giá cao hơn so với công tắc giới hạn.
• Đầu sensor nhỏ nên có thể lắp đặt ở nhiều nơi.
• Có thể sử dụng cảm biến trong môi trường khắc nghiệt.

Cấu tạo của cảm biến tiệm cận là gì?

Là một trong những loại cảm biến được sử dụng phổ biến hiện nay, nhưng loại công tắc tiệm cận này có cấu tạo như thế nào thì không phải ai cũng biết. Về cấu tạo của cảm biến này được chia thành 4 phần chính như sau:

• Phần cảm biến.
• Mạch dao động.
• Bộ cảm nhận.
• Bộ mạch tín hiệu của đầu ra.

Ngoài 4 phần chính này, cảm biến tiệm cận nếu muốn hoạt động tốt thì cần phải sử dụng đến 3 hệ thống phát tín hiệu gồm:

• Hệ thống dùng sự thay đổi điện dung.
• Dùng nam châm.
• Mạch cộng từ.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện được những vật xung quanh. Vậy điều gì khiến nó có thể làm được điều này? Chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của loại cảm ứng này nhé.

• Loại cảm biến này sẽ có một cuộn dây được cuốn quanh lõi từ ở đầu cảm ứng. Khi sóng cao tần đi qua sợi dây sẽ tạo ra một trường điện từ dao động quanh nó. Trường điện từ này sẽ được một mạch bên trong kiểm soát.
• Khi có vật kim loại di chuyển về phía trường này, sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều trong vật đó. Những dòng điện này sẽ gây ra tác động như máy biến thế. Vì vậy năng lượng trong cuộn phát hiện giảm đi. Và dao động giảm xuống, độ mạnh của từ trường cũng giảm đi.
• Mạch giám sát phát hiện ra mức dao động giảm đi và sau đó nó sẽ thay đổi ở đầu ra, đồng nghĩa với việc vật đã được phát hiện. Nguyên tắc vận hành này sẽ sử dụng điện từ nên cảm biến tiệm cận vượt trội hơn cảm biến quang điện về khả năng chống chịu với môi trường.

Ứng dụng của cảm biến tiệm cận

Trên thực tế loại cảm biến này có tính ứng dụng cao trong đời sống. Trong phần nội dung này của bài viết, chúng ta sẽ tìm hiểu về tính ứng dụng của nó nhé:

#1 Tính số lượng lon bia được sản xuất trong ngày

Chúng ta đều biết rằng, đối với những nhà máy sản xuất bia thường sẽ sản xuất ra số lượng lớn bia trong ngày. Việc sản xuất bao nhiêu lon thì nhà máy cần phải kiểm soát và nắm bắt tốt. Vậy với số lượng lớn lon bia được sản xuất ra mỗi ngày như vậy. Làm thế nào để có thể kiểm soát số lượng một cách chính xác nhất? Chính là nhờ vào tính ứng dụng của cảm biến tiệm cận.

Cụ thể tín hiệu từ sensor sẽ được xuất ra khi phát hiện có lon bia. Sau đó thông tin sẽ được đưa về bộ đếm counter hiển thị chính xác số lon bia được sản xuất trong từng ca làm việc của công nhân.

#2 Giám sát hoạt động của khuôn dập

Loại cảm biến này có thể phát hiện và đếm số lần khuôn dập được dập trong 1 ngày chính xác bao nhiêu lần.

#3 Phát hiện các lon nhôm trong dây chuyền

Với những lon không phải lon nhôm như lon thép xuất hiện trong dây chuyền sản xuất. Thì sẽ được loại ra khỏi quy trình sản xuất. Chính vì vậy chúng sẽ được sử dụng vào một số ứng dụng cần đến sự phân loại giữa nhôm và nhiều kim loại khác.

Phát hiện nắp bằng kim loại trong môi trường nước

Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện những chai có nắp kim loại trong môi trường ẩm ướt, nhiều nước. Chính vì vậy trong một số ứng dụng sẽ đòi hỏi sensor phải chịu độ ẩm cao hoặc là tiếp xúc trực tiếp với nước.

#4 Kiểm tra vấn đề gãy mũi khoan

Trong trường hợp mũi khoan bị gãy, cảm biến tiệm cận sẽ đảm nhận vai trò xuất tín hiệu và báo. Trong trường hợp mũi khoan có kích thước nhỏ, sử dụng cảm biến có bộ khuếch đại rời sẽ thích hợp hợp.

#5 Phát hiện vật có kích thước nhỏ và vật kim loại rơi

Trong trường hợp vật kim loại bị rơi vào lòng của cảm biến, cảm biến tiệm cận sẽ phát hiện ra điều này và sẽ xuất tín hiệu sau đó. Chính vì vậy nó sẽ được ứng dụng trong việc phát hiện có hoặc không có kim loại mà không cần thiết phải phân biệt đó là kim loại nào.

#6 Phát hiện mực chất lỏng ở trong những bồn có bọt

Nếu muốn phát hiện mực nước trong bồn có bọt mà không bị ảnh hưởng bởi bọt. Người ta thường sử dụng cảm biến điện dung. Loại cảm biến này sẽ được sử dụng với nút điều chỉnh độ nhạy. Do đó có thể tránh được những ảnh hưởng của bọt khí.

#7 Phát hiện sữa hoặc là nước trái cây ở bên trong hộp

Đối với sữa hoặc nước trái cây đựng bên trong hộp giấy, cảm biến tiệm cận điện dung có thể phát hiện được. Loại cảm biến sử dụng thường có công suất lớn. Nên việc phát hiện được dễ dàng lượng chất lỏng chứa bên trong hộp giấy.

#8 Phát hiện kiếng trên băng chuyền sản

Cảm biến điện dung có thể phát hiện được tất cả các vật. Do đó nó sẽ được sử dụng trong trường hợp muốn phát hiện kiếng trên bằng chuyền sản xuất.

Một số lưu ý khi sử dụng cảm biến tiệm cận

Một số lưu ý mà chúng tôi chia sẻ dưới đây sẽ giúp nâng cao hiệu quả khi sử dụng công tắc tiệm cận. Nếu bạn chưa có nhiều kinh nghiệm trong vấn đề này. Thì có thể tham khảo và áp dụng một số vấn đề mà chúng tôi chia sẻ dưới đây nhé:

• Xác định chính xác nhu cầu của bản thân là đang đo cái gì. Từ đó mới có thể đưa ra sự chọn lựa cảm biến cho phù hợp.
• Độ chính xác của khu vực đo có cần chính xác cao không? Việc xác định rõ vấn đề này sẽ giúp chúng ta có thể chọn lựa loại cảm biến phù hợp nhất.
• Trước khi tiến hành đo, cần kiểm tra khu vực xung quanh có lượng từ trường hay không. Bởi lượng từ trường được xem là một trong những yếu tố gây ra tình trạng sai số trong quá trình tính toán.
• Khu vực đo có bị rung hay không? Nhiệt độ môi trường có cao không? Khoảng cách từ cảm biến đo đến vật cần đo là bao nhiêu?…

Cách chọn cảm biến tiệm cận phù hợp

Để chọn lựa cảm biến phù hợp, các bạn cần lưu ý đến một số yếu tố dưới đây:

• Nguồn cấp.
• Kích thước, đường kính của cảm biến như thế nào?
• Tín hiệu ra ( PNP, NPN, NC, NO).
• Dạng được bảo vệ (flush) hay không có bảo vệ đầu dò (Non-flush)
• Cảm biến đó là kết nối dạng dây hay plug M12….

AME Group vừa cùng bạn đi tìm hiểu chi tiết về cảm biến tiệm cận. Hy vọng với những thông tin được chia sẻ có thể giúp các bạn hiểu hơn về loại cảm biến này.