Cảm Biến

[Nguyễn Việt Anh _ 4CHaUI]

CẢM BIẾN

Chào mọi người!

Cảm biến chắc hẳn ai cũng đã nghe, cũng đã biết đến! Cảm biến còn là một phần không thể thiếu trong những máy tự động, những robot,... được ứng dụng ngày càng rộng khắp trong hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống hiện đại.
Chủ đề này được tạo ra để mọi người chia sẻ, thảo luận từ những khái niệm cơ bản của các loại cảm biến để ai cũng có thể hiểu và tiếp nhận được đến những vấn đề phức tạp hơn để cùng hỏi đáp, bàn luận.

Mong mọi người cùng tích cực phát triển chủ đề để diễn đàn có thêm một chủ đề hấp dẫn!

Ảnh: electricaltechnology.org

[Vũ Công Tuyền_4CHaUI]

Chào tất cả mọi người
Chúng mình là thành viên Box Solidworks K13
" CẢM BIẾN " là một môn cơ sở mà mọi sinh viên Cơ điện tử đều phải trải qua, vì vậy đây là một môn học quan trọng và rất cần thiết cho sinh viên của ngành. Với vốn kiến thức học tập và tìm hiểu được, sau đây chúng mình xin trình bày tổng quan về " CẢM BIẾN "
1.   Khái niệm:
Có nhiều loại cảm biến khác nhau, mỗi loại lại có lịch sử phát triển riêng, nhưng tóm gọn lại : Cảm biến là thiết bị tiếp nhận kích thích và phản hồi lại tín hiệu điện để xử lý, phục vụ cho những mục đích khác nhau.

Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dò (Test probe), có thể có kèm các mạch điện hỗ trợ, và nhiều khi trọn bộ đó lại được gọi luôn là "cảm biến". Tuy nhiên trong nhiều văn liệu thì thuật ngữ cảm biến ít dùng cho vật có kích thước lớn. Thuật ngữ này cũng không dùng cho một số loại chi tiết, như cái núm của công tắc bật đèn khi mở tủ lạnh, dù rằng về mặt hàn lâm núm này làm việc như một cảm biến.
                            Cảm biến áp suất

2.   Phân loại cảm biến:
Cảm biến được chia thành nhiều loại từ đơn giản đến phức tạp. Tùy vào mục đích sử dụng, cảm biến sẽ có cách khác nhau để phân loại. Tất cả các loại cảm biến thường được chia thành 2 loại: thụ động và chủ động.
Một số phân loại cảm biến cơ bản:
-      Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích:
Vật lý: Nhiệt điện, Quang điện, Quang từ, Điện từ, Quang đàn hồi, Từ điện, Nhiệt từ
Cảm biến tiệm cận

Hóa học: Biến đổi hoá học, Biến đổi điện hoá, Phân tích phổ
Cảm biến đo oxy hòa tan

Sinh học: Biến đổi sinh hoá, Biến đổi vật lý, Hiệu ứng trên cơ thể sống
Cảm biến phân hủy sinh học

-      Theo nguyên lý hoạt động:
Cảm biến điện trở: Hoạt động dựa theo di chuyển con chạy hoặc góc quay của biến trở, hoặc sự thay đổi điện trở do co giãn vật dẫn.

Cảm biến cảm ứng:

•  Cảm biến biến áp vi phân: Cảm biến vị trí (Linear variable differential transformer, LVDT)
  
• Cảm biến cảm ứng điện từ: 
  

      Ví dụ: antena

• Cảm biến dòng xoáy: Các đầu dò của máy dò khuyết tật trong kim loại, của máy dò mìn.
  
• Cảm biến điện dung: Sự thay đổi điện dung của cảm biến khi khoảng cách hay góc đến vật thể kim loại thay đổi.
  

Ví dụ: CB tiệm cân điện dung

Cảm biến điện trường (FET): Sự thay đổi của điện trường ngoài dẩn đến sự thay đổi của cường độ dòng điện bên trong cảm biến.
Cảm biến từ giảo (magnetoelastic): ít dùng.
Cảm biến từ trường: Cảm biến hiệu ứng Hall, cảm biến từ trường dùng vật liệu sắt từ,... dùng trong từ kế.
Ví dụ: la bàn số HMC5883L

Cảm biến áp điện: Chuyển đổi áp suất sang điện dùng gốm áp điện như titanat bari, trong các microphone thu âm, hay ở đầu thu sóng địa chấn trong nước (Hydrophone) như trong các máy Sonar.
Ví dụ: Analog Rung Cảm Biến Áp Điện Gốm Piezo

Cảm biến quang: Các cảm biến ảnh loại CMOS hay cảm biến CCD trong camera, các photodiode ở các vùng phổ khác nhau dùng trong nhiều lĩnh vực.  
Ví dụ:

Cảm biến huỳnh quang: Sử dụng các chất phát quang thứ cấp để phát hiện các bức xạ năng lượng cao hơn, như các tấm kẽm sulfua.
Ví dụ:

Cảm biến điện hóa: Các đầu dò ion, độ pH,...
Ví dụ: Cảm Biến Đo Độ PH Analog DFRobot

Cảm biến nhiệt độ: Cặp lưỡng kim, hoặc dạng linh kiện bán dẫn.
Ví dụ:

-      Theo dạng kích thích:
Âm thanh: Biên pha, Phân cực, Phổ Tốc độ truyền song
                  Cảm biến âm thanh

Điện: Điện tích, Dòng điện, Điện thế, điện ápĐiện trường (biên, pha, phân cực, phổ), điện dẫn, hằng số điện môi
                Cảm biến điện dung

Từ: Từ thông, Từ trường, Độ từ thẩm, Cảm biến từ
                        Cảm biến từ trường

Quang: Biên, pha, phân cực, phổ, Tốc độ truyền, Hệ số phát xạ, khúc xạ, Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ
              Cảm biến ánh sáng-Photo diode

Cơ: Vị trí Lực, áp suất Gia tốc, vận tốc Ứng suất, độ cứng, Mô men, Khối lượng, tỉ trọng vận tốc chất lưu, độ nhớt
                  Cảm biến áp suất

Nhiệt: Nhiệt độ, Thông lượng, Nhiệt dung, tỉ nhiệt
                 Cảm biến nhiệt độ

Bức xạ: Kiểu, Năng lượng, Cường độ, Bước sóng
Cảm biến bức xạ mặt trời

-      Theo tính năng của bộ cảm biến:

• Độ nhạy
  
• Độ chính xác
  
• Độ phân giải
  
• Độ chọn lọc
  
• Độ tuyến tính
  
• Công suất tiêu thụ
  
• Dải tần        
  
• Khả năng quá tải
  
• Tốc độ đáp ứng
  
• Độ ổn định
  
• Tuổi thọ
  
• Điều kiện môi trường
  
• Kích thước, trọng lượng
  
• Độ trễ
  

-      Theo phạm vi sử dụng:

• Công nghiệp
  
• Nghiên cứu khoa học
  
• Môi trường, khí tượng
  
• Thông tin, viễn thông
  
• Nông nghiệp        
  
• Dân dụng
  
• Giao thông
  
• Vũ trụ
  
• Quân sự
  
• Y học
  

 

[Giáp Hải Bình_4CHaUI]

Chào mọi người
Chúng mình là thành viên Box Solidworks K13
Sau khi tìm hiểu tổng quan về cảm biến, ở bài viết này chúng mình sẽ trình bày về CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN.
1.Cảm biến quang điện là gì?

Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor) là một thiết bị được sử dụng để đo khoảng cách, sự có mặt của một vật thể bằng cách sử dụng một bộ phát ánh sáng, thường là hồng ngoại và một bộ thu quang điện. Chúng chủ yếu được sử dụng trong sản xuất công nghiệp.

2.Cấu tạo chung của cảm biến quang điện

Cảm biến quang điện nói một cách nôm na, thực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào. Từ đó cảm biến sẽ đưa ra đầu ra để tác động theo yêu cầu công nghệ.

3.Phân loại:

Hiện nay thông thường cảm biến quang điện được chia làm 3 loại:
-Cảm biến quang thu phát (Through-beam sensor)

-Cảm biến quang phản xạ gương (Retro – reflection sensor)

-Cảm biến quang khuếch tán (Diffuse reflection sensor)

4.Ứng dụng của cảm biến quang điện

- Xác minh mức độ đầy

- Đếm chai di chuyển trên băng tải tốc độ cao

- Phát hiện các nhãn bị thiếu trên chai
- Kiểm tra sản phẩm đi qua trong quá trình rửa.
- Kiểm tra đường đi của xe ô tô trên băng tải
- Đảm bảo kiểm soát an toàn khi mở và đóng cửa nhà xe
- Bật vòi nước rửa bằng sóng của bàn tay.
- Phát hiện người và vật đi qua cửa
- Phát hiện xe trong bãi giữ xe

-...

5.Ưu nhược điểm của cảm biến quang điện

 a. Ưu điểm 
- Phát hiện vật thể từ khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc với vật thể đó, lên tới 100m
- Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và độ chính xác, tính ổn định cao
- Có thể phát hiện nhiều vật thể khác nhau
- Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng.
b. Nhược điểm
- Cảm biến sẽ hoạt động không tốt nếu như bề mặt của nó bị bẩn
- Khoảng cách nhận biết vật phụ thuộc nhiều về yếu tố màu sắc và hệ số phản xạ của vật đó.

6.Các loại cảm biến quang điện thường dùng 

- Cảm biến quang Omron: E3F3, E3X, E3Z, E3Z-L, E3Z-G, E3X-DA-S, E3JK , E3JM,..

- Cảm biến quang Hanyoung: PS, PY, PZ1, PL-D, PE, PW, PN, PTX,...

- Cảm biến quang Autonics

- Cảm biến quang IFM
- Cảm biến quang Sick
- Cảm biến quang Keyence
- Cảm biến quang  Yamatake
- Cảm biến quang Sunx
- Cảm biến quang Carlo Gavazzi
-...


Link tham khảo:
https://www.ifm.com/nz/en/category/010/010_050
https://ame-engineering.com/news/260-cam...ksd2wzGYa0
https://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_sensor
https://baoanjsc.com.vn/tin-hang/cam-bien-quang-la-gi_2_1_31467_vn.aspx