Cảm biến quang là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại

Cảm biến quang là gì? Cùng MESENCO tìm hiểu một cách khái quát nhất về cảm biến quang nhé.

Cảm biến quang là gì

Cảm biến quang (Tiếng Anh là Photoelectric Sensor) có thể phát hiện được vật thể từ xa và đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng,…… Khi có ánh sáng phù hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất.
Cảm biến quang là gì?
Cảm biến quang là gì?

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cảm biến quang

Cấu tạo

Cấu tạo của cảm biến quang bao gồm 3 thành phần chính

Cấu tạo cảm biến quang
Cấu tạo cảm biến quang
  1. Bộ Phát sáng
    Cảm biến quang thường hay sử dụng đèn bán dẫn LED. Ánh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng). Các loại LED thường dùng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer.
  2. Bộ Thu sáng
    Bộ thu sáng thường là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này có tác dụng cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay có nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit). Mạch tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào trong một vi mạch (IC). Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán).
  3. Mạch xử lý tín hiệu ra
    Mạch đầu ra có tác dụng chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt mức ngưỡng được xác định thì tín hiệu ra của cảm biến sẽ được kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, hiện nay các loại cảm biến thường dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN).

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến quang điện là thiết bị phát ra chùm tia ánh sáng dạng tần số chiếu vào vật thể cần phát hiện hoặc gương. Khi vật thể đi qua sẽ ảnh hưởng đến tần số của bộ thu sáng. Sự thay đổi này 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.
Nguyên lý hoạt động cảm biến quang
Nguyên lý hoạt động cảm biến quang

Ưu nhược điểm và ứng dụng của cảm biến quang

Ưu điểm của cảm biến quang

  • 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.

Nhược điểm của cảm biến quang

  • 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.

Ứng dụng của cảm biến quang

  • Kiểm tra sản phẩm đi qua trong quá trình rửa.
  • Kiểm tra đường đi của xe ô tô trên băng tải
  • Xác minh mức độ đầy của cà phê trong lon
  • Đếm chai di chuyển trên băng tải tốc độ cao
  • Phát hiện các nhãn bị thiếu trên chai
  • 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
Ứng dụng cảm biến quang
Ứng dụng cảm biến quang

Phân loại cảm biến quang

Hiện nay cảm biến quang có thể chia làm 3 loại:

Retro – reflection sensor

Cảm biến quang phản xạ gương
Cảm biến quang phản xạ gương

 

Diffuse reflection sensor

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán
Cảm biến quang phản xạ khuếch tán

 

Through – beam sensor

Cảm biến quang thu phát
Cảm biến quang thu phát

 

 Thông số cơ bản của cảm biến quang
  • Loại: Thu – phát, phản xạ gương, phản xạ khuếch tán
  • Nguồn cấp: 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10%(Ripple P-P:Max. 10%)
  • Khoảng cách phát hiện: 15m (Loại thu – phát); 0.1~3m, 0.1~5m (phản xạ gương); 700mm (phản xạ khuếch tán)
  • Độ trễ: Lớn nhất 20% khoảng cách cài đặt định mức (phản xạ khuếch tán)
  • Vật phát hiện chuẩn: Vật mờ đục: Ø15 mm (Thu-phát), Vật mờ đục: Ø60 mm (Phản xạ gương), Vật mờ đục, trong mờ (Phản xạ khuếch tán)
  • Nguồn sáng: LED hồng ngoại (940nm), LED hồng ngoại ( 850nm), LED đỏ (660 nm)
  • Chế độ hoạt động: Có thể lựa chọn Light ON hay Dark ON bởi công tắc
  • Ngõ ra: Ngõ ra tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm: 1C
  • Chỉ thị hoạt động: Đèn led xanh lá (chỉ thị nguồn, sự ổn định), led vàng (chỉ thị hoạt động)
  • Thời gian đáp ứng: Max.1ms, 20ms
  • Điều chỉnh độ nhạy: Biến trở điều chỉnh

Các hãng sản xuất nổi tiếng hiện nay

  • Cảm biến quang Autonics (Hàn Quốc)
  • Cảm biến quang Omron (Nhật Bản)
  • Cảm biến quang Sick (Đức)
  • Cảm biến quang IFM (Đức)
  • Cảm biến quang Keyence (Nhật Bản)
  • Cảm biến quang Yamatake (Nhật Bản)
  • Cảm biến quang Sunx (Nhật Bản)
  • Cảm biến quang Panasonic (Nhật Bản)
  • Cảm biến quang Schneider (Pháp)

Xem thêm : Máy biến dòng là gì?

 

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết: “Cảm biến quang là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại”. Nếu có thắc mắc gì vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email: info@mesenco.com

 

Công ty TNHH MESENCO
Chuyên cung cấp và lắp đặt các sản phẩm :  Công tắc, Ổ cắm, Đèn Led, Camera giám sát, Pin năng lượng mặt trời, Thiết bị khách sạn,… cho các dự án, chung cư,khách sạn,TBA,..
HOTLINE : 098 588 2002( Mr Vũ)
Email : info@mesenco.com

 

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0985882002