Bài hướng dẫn dưới đây của Uniduc sẽ giúp bạn hiểu rõ cảm biến tiệm cận là gì, cách cảm biến hoạt động và phân loại các loại cảm biến tiệm cận có trên thị trường và nghiên cứu  hiện nay.

I. Cảm biến tiệm cận là gì? Được sử dụng ở đâu?

1. Cảm biến tiệm cận là gì?

Cảm biến tiệm cận là cảm biến phát hiện chuyển động / sự hiện diện của các đối tượng mà không cần tiếp xúc vật lý và chuyển tiếp thông tin thu được thành tín hiệu điện. Nó cũng có thể được định nghĩa là một công tắc tiệm cận, một định nghĩa do Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản (JIS) đưa ra cho tất cả các cảm biến phát hiện không tiếp xúc.

2. Các cảm biến tiệm cận được sử dụng ở đâu?

Cảm biến tiệm cận được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và sản xuất, đặc biệt là các ứng dụng quản lý hàng kho và an toàn. Trong một dây chuyền sản xuất tự động, nó được sử dụng để phát hiện, định vị, kiểm tra và đếm đối tượng. Nó cũng được sử dụng để phát hiện một phần trong hệ thống băng tải công nghiệp.

Cảm biến tiệm cận cũng có thể được tìm thấy trong các thiết bị tiêu dùng. Trong điện thoại thông minh, cảm biến khoảng cách được sử dụng để phát hiện xem người dùng có đang giữ điện thoại gần khuôn mặt của họ hay không. Chúng được sử dụng làm công tắc cảm ứng điện dung trên các sản phẩm điện tử tiêu dùng.

Ngoài ra, cảm biến tiệm cận cũng được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau như cảm biến khuếch tán trong phòng vệ sinh công cộng hoặc cảm biến phát hiện va chạm cho robot agv.

II. Tính năng của cảm biến tiệm cận.

Để hiểu rõ hơn về cảm biến tiệm cận, chúng ta sẽ xem xét các tính năng của nó. Sau đây là các tính năng của cảm biến tiệm cận với một số điểm độc đáo so với cảm biến quang học / tiếp xúc truyền thống:

• Cảm biến không tiếp xúc: Cảm biến tiệm cận không tiếp xúc cho phép phát hiện mà không cần chạm vào đối tượng, đảm bảo đối tượng luôn được điều hòa tốt.
• Không bị ảnh hưởng bởi điều kiện bề mặt: Cảm biến tiệm cận gần như không bị ảnh hưởng bởi màu sắc bề mặt của vật thể vì nó chủ yếu phát hiện những thay đổi vật lý.
• Phù hợp với nhiều ứng dụng: Cảm biến tiệm cận phù hợp với điều kiện ẩm ướt và sử dụng phạm vi nhiệt độ rộng, không giống như cảm biến quang học truyền thống. Cảm biến tiệm cận cũng có thể áp dụng trên điện thoại, có thể là thiết bị Android hoặc IOS. Nó bao gồm công nghệ IR đơn giản có thể bật và tắt màn hình phù hợp với cách sử dụng của bạn. 
• Tuổi thọ dài hơn: Vì cảm biến tiệm cận sử dụng đầu ra bán dẫn nên không có bộ phận chuyển động nào phụ thuộc vào chu kỳ hoạt động. Do đó, tuổi thọ của nó có xu hướng dài hơn so với các cảm biến khác.
• Tốc độ phản hồi cao: So với các công tắc cần tiếp xúc để phát hiện, cảm biến tiệm cận cung cấp tốc độ phản hồi tốc độ cao hơn.

III. Các loại cảm biến tiệm cận.

1. Cảm biến tiệm cận cảm ứng.

Cảm biến tiệm cận cảm ứng là cảm biến không tiếp xúc được sử dụng để chỉ phát hiện các vật thể kim loại. Nó dựa trên quy luật cảm ứng, điều khiển một cuộn dây bằng một bộ dao động khi một vật thể kim loại đến gần nó.

Nó có hai phiên bản và bao gồm 4 thành phần chính:

Các phiên bản:

• Không được che chắn: Trường điện từ do cuộn dây tạo ra không bị hạn chế, cho phép khoảng cách cảm nhận rộng hơn và lớn hơn
• Được che chắn: Trường điện từ được tạo ra tập trung ở phía trước, nơi các mặt của cuộn cảm biến được che phủ

Các thành phần:

Bao gồm 4 thành phần chính như:Cuộn dây, Bộ tạo dao động, Bộ kích hoạt Schmitt và mạch chuyển mạch đầu ra.

1.1. Nguyên lý hoạt động.

• Một dòng điện xoay chiều được cung cấp cho cuộn dây, tạo ra một trường phát hiện điện từ.
• Khi một vật kim loại tiến gần hơn vào từ trường, dòng điện xoáy sẽ hình thành và dẫn đến sự thay đổi độ tự cảm của cuộn dây.
• Khi độ tự cảm của cuộn dây thay đổi, mạch được giám sát liên tục sẽ kích hoạt công tắc đầu ra của cảm biến.

1.2. Ưu điểm.

• Phát hiện không tiếp xúc
• Khả năng thích ứng với môi trường; chịu được các điều kiện phổ biến thường thấy trong các lĩnh vực công nghiệp như bụi và bẩn
• Có khả năng và linh hoạt trong cảm biến kim loại
• Giá rẻ
• Không có bộ phận chuyển động, đảm bảo tuổi thọ lâu hơn

1.3. Nhược điểm.

• Thiếu phạm vi phát hiện, phạm vi trung bình tối đa lên đến 80mm
• Chỉ có thể phát hiện các vật kim loại
• Hiệu suất có thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bên ngoài; nhiệt độ khắc nghiệt, chất lỏng cắt hoặc hóa chất

1.4. Ứng dụng.

• Ứng dụng công nghiệp: Máy tự động hóa sản xuất đếm sản phẩm, chuyển sản phẩm
• Công dụng an ninh: Phát hiện các đồ vật kim loại, kho vũ khí, mỏ đất, v.v.

2. Cảm biến tiệm cận điện dung.

Cảm biến tiệm cận điện dung là cảm biến không tiếp xúc phát hiện cả vật thể kim loại và phi kim loại, bao gồm chất lỏng, bột và hạt. Nó hoạt động bằng cách phát hiện sự thay đổi trong điện dung.

Tương tự như đối với cảm biến quy nạp, nó bao gồm một bộ dao động, bộ kích hoạt Schmitt và mạch chuyển đổi đầu ra. Sự khác biệt duy nhất là nó bao gồm 2 tấm sạc (1 bên trong, 1 bên ngoài) để dung lượng:

• Tấm bên trong kết nối với bộ dao động
• Tấm bên ngoài (điện cực cảm biến) được sử dụng làm bề mặt cảm biến

2.1. Nguyên lý hoạt động.

• Cảm biến tiệm cận điện dung tạo ra trường tĩnh điện
• Khi một vật thể (dẫn điện / không dẫn điện) đến gần vùng cảm ứng, điện dung của cả hai tấm tăng lên, dẫn đến tăng biên độ dao động
• Kết quả tăng biên độ tăng kích hoạt công tắc đầu ra cảm biến

2.2. Ưu điểm.

• Phát hiện không tiếp xúc
• Một loạt các vật liệu có thể được phát hiện
• Có thể phát hiện các đối tượng xuyên qua các bức tường phi kim loại với dải nhạy rộng
• Rất thích hợp để sử dụng trong môi trường công nghiệp
• Chứa chiết áp cho phép người dùng điều chỉnh độ nhạy của cảm biến, sao cho chỉ các đối tượng mong muốn mới được cảm nhận
• Không có bộ phận chuyển động, đảm bảo tuổi thọ lâu hơn

2.3. Nhược điểm.

• Phạm vi tương đối thấp, mặc dù tăng dần từ các cảm biến cảm ứng
• Giá cao hơn so với cảm biến cảm ứng

2.4. Ứng dụng.

• Ứng dụng công nghiệp: Máy tự động hóa sản xuất đếm sản phẩm, chuyển sản phẩm, quy trình chiết rót, đường ống dẫn, mực in, mức chất lỏng, thành phần và áp suất,...
• Kiểm soát độ ẩm
• Phát hiện nội dung không xâm lấn
• Ứng dụng cảm ứng

3. Cảm biến tiệm cận siêu âm.

Đứng thứ ba trong danh sách này là cảm biến tiệm cận siêu âm, phát hiện sự hiện diện của vật thể thông qua việc phát ra dải siêu âm tần số cao. Cảm biến hoạt động thông qua việc chuyển đổi năng lượng điện. Tương tự như cảm biến điện dung, nó có thể phát hiện các đối tượng ở dạng rắn, lỏng, dạng hạt hoặc dạng hạt.

Cảm biến tiệm cận siêu âm chỉ bao gồm một máy phát siêu âm và một máy thu siêu âm.

3.1. Nguyên lý hoạt động.

• Bộ chuyển đổi âm thanh phát ra sóng âm
• Sóng âm bật ra khỏi vật thể
• Sóng bị bật ra sau đó được quay trở lại cảm biến
• Sau đó, thời gian phát ra và nhận sóng âm được sử dụng để xác định khoảng cách / khoảng cách

3.2. Ưu điểm.

• Phát hiện không tiếp xúc
• Không bị ảnh hưởng bởi màu sắc và độ trong suốt của đối tượng
• Không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường bên ngoài, giải pháp đáng tin cậy
• Hoạt động tốt ở những nơi có điều kiện khắc nghiệt
• Có thể được sử dụng trong môi trường tối
• Mức tiêu thụ dòng điện thấp

3.3. Nhược điểm.

• Phạm vi phát hiện hạn chế mặc dù có khả năng phạm vi cao hơn so với cảm biến điện dung và cảm ứng
• Không hoạt động trong chân không vì cảm biến siêu âm hoạt động qua sóng âm thanh
• Không thể đo khoảng cách của các vật thể mềm hoặc các vật thể có kết cấu cực đoan

3.4. Ứng dụng.

• Đo khoảng cách
• Máy đo tốc độ gió và phát hiện hướng
• Quy trình sản xuất tự động hóa
• Phát hiện chất lỏng
• Máy bay không người lái (UAV) để giám sát đối tượng
• Người máy

4. Cảm biến tiệm cận hồng ngoại.

IR, viết tắt của hồng ngoại, phát hiện sự hiện diện của một vật thể bằng cách phát ra một chùm ánh sáng hồng ngoại. Nó hoạt động tương tự như cảm biến siêu âm, mặc dù thay vì sử dụng sóng âm, IR được truyền đi.

Cảm biến tiệm cận hồng ngoại bao gồm một đèn LED hồng ngoại phát ra và một máy dò ánh sáng để phát hiện phản xạ. Nó có một mạch xử lý tín hiệu tích hợp để xác định một điểm quang học trên PSD.

4.1. Nguyên lý hoạt động.

• Ánh sáng hồng ngoại được phát ra từ bộ phát IR LED
• Chùm ánh sáng chiếu vào vật thể và bị phản xạ lại một góc
• Ánh sáng phản xạ sẽ đến máy dò ánh sáng
• Cảm biến trong máy dò ánh sáng xác định vị trí / khoảng cách của đối tượng phản chiếu

4.2. Ưu điểm.

• Phát hiện không tiếp xúc
• Áp dụng cho sử dụng ban ngày và ban đêm
• Giao tiếp an toàn thông qua một tầm nhìn
• Có thể đo khoảng cách đến các vật thể mềm không giống như cảm biến tiệm cận siêu âm
• Độ chính xác của cảm biến hồng ngoại không bị ảnh hưởng bởi sự ăn mòn hoặc oxy hóa

4.3. Nhược điểm.

• Bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường và các vật cứng, có nghĩa là không thể sử dụng qua tường hoặc cửa
• Yêu cầu đường ngắm giữa máy phát và máy thu để liên lạc
• Hiệu suất giảm trong khoảng cách xa hơn

4.4. Ứng dụng.

• Đo khoảng cách
• Bộ đếm vật phẩm, khi vật thể cắt ánh sáng bức xạ, nó được tính là một
• Hệ thống an ninh như giám sát, báo trộm, v.v.
• Các ứng dụng giám sát và điều khiển

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !

Hotline / Zalo: 0903 666 014

Website: https://uniduc.com/vi

-------------////--------------------------------------------////------------

HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.