CÔNG TY TNHH TM & DỊCH VỤ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP SÀI GÒN

Nguyên lý hoạt động cảm biến quang

Cảm biến quang tiếng anh là ” Photoelectric sensor “. Bạn search từ khóa này lên google sẽ tìm được những kết quả tối ưu nhất về cảm biến quang. Trang đầu tiên xuất hiện Wikipedia là trang thông tin đáng tin cậy nhất hiện nay.

Hình 1 : Các loại cảm biến quang điện

Câu hỏi : Cảm biến quang điện là gì ?

Trả lời : 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.

Hình 2 : Nguyên lý cơ bản cảm biến quang

Cảm biến quang điện hoạt động như thế nào?

Cấu tạo của cảm biến quang cơ bản gồm có 3 phần chính :

• Bộ phát ánh sáng
• Bộ thu ánh sáng
• Bo mạch xử lý tín hiệu điện

Chức năng của từng phần như sau :

1. Bộ phát ánh sáng : Có nhiệm vụ phát ra ánh sáng dạng xung (tần số). Tần số ánh sáng này sẽ được hãng sản xuất thiết kế đặc biệt để bộ thu ánh sáng có thể phân biệt được ánh sáng từ cảm biến và ánh sáng từ nguồn khác bên ngoài như : ánh sáng tự nhiên (ban ngày), bóng đèn,…
2. Bộ thu ánh sáng : Có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ bộ phát sáng, nó được gọi là phototransistor (tranzito quang).
3. Mạch xử lý tín hiệu điện : Khi tiếp nhận tín hiệu từ bộ thu ánh sáng. Mạch điện tử sẽ chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF được khuếch đại. Tín hiệu ngõ ra thường dùng nhất là NPN, PNP,…

Cảm biến quang điện có bao nhiêu loại ?

Cảm biến quang điện hiện nay có khoảng 5 loại khác nhau tùy vào ứng dụng. Tuy nhiên nguyên lý làm việc chung vẫn giống nhau. Nhưng chi tiết từng loại lại khác nhau đôi chút. Chúng ta cùng khám phá từng loại nhé.

1. Cảm biến quang điện thu phát độc lập

Loại cảm biến quang thu phát độc lập là cảm biến ánh sáng không phản xạ, để hoạt động được cần một con phát ánh sáng và một con thu ánh sáng lắp đối diện với nhau.

Đặc điểm : Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc, khoảng cách phát hiện đến 60m

Nguyên lý hoạt động như sau :

+ Trạng thái không có vật cản : Cảm biến phát ánh sáng và cảm biến thu ánh sáng. Phát và thu ánh sáng liên tục với nhau

+ Trạng thái có vật cản : Cảm biến phát vẫn phát ánh sáng. Nhưng cảm biến thu ánh sáng không thu được ánh sáng (bị vật cản che chắn)

Hình 3 : Nguyên lý hoạt động cảm biến quang thu phát độc lập

Ứng dụng cảm biến quang điện thu phát độc lập : 

Việc cho ra đời cảm biến quang thu phát độc lập nhằm đáp ứng cho các môi trường có tính chất phản xạ ánh sáng cao, hoặc bề mặt hấp thụ ánh sáng,…không dùng cảm biến thu phát chung được.

Hình 3 : Ứng dụng cảm biến quang thu phát độc lập

2. Cảm biến quang phản xạ gương

Bộ cảm biến quang điện phản xạ gương là cảm biến có bộ phát ánh sáng và thu ánh sáng trên cùng một thiết bị. Gương phạn xạ là một lăng kính đặc biệt. Đi kèm với cảm biến quang luôn các bạn nhé.

Đặc điểm : Lắp đặc thuận tiện, tiết kiệm dây dẫn, phát hiện được vật trong suốt, mờ,… khoảng cách tồi đa 15m

Hình 4 : Nguyên lý hoạt động cảm biến quang phản xạ gương

Nguyên lý hoạt động : Khi cảm biến hoạt động bộ phát ánh sáng sẽ phát ánh sáng đến gương. Khi không có vật cản thì gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng. Khi có vật cản đi qua thì sẽ làm thay đổi tần số của ánh sáng phản xạ hoặc bị mất ánh sáng thu => Cảm biến sẽ xuất tín hiệu điện PNP, NPN,…

Hình 5 : Ứng dụng cảm biến quang phản xạ gương

3. Cảm biến quang phản xạ khuếch tán

Thiết bị cảm biến quang phản xạ khuếch tán là loại cảm biến có bộ thu và phát chung. Thường được dùng để phát hiện các vật thể trên hệ thống máy móc tự động. Giám sát các thiết bị đã được lắp đúng vị trí hay chưa.

Đặc điểm : Bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc, khoảng cách tối đa 2m

Hình 6 : Nguyên lý cảm biến quang phản xạ khuếch tán

Nguyên lý hoạt động như sau :

+ Trạng thái báo phát hiện vật cản : Cảm biến phát ánh liên tục từ bộ phát đến bề mặt vật cản. Ánh sáng phản xạ đi ngược về vị trí thu sáng

+ Trạng thái không vật cản : Khi không có vật cản đi vào, ánh sáng không phản xạ về vị trí thu được hoặc bề mặt vật không phản xạ ánh sáng về vị trí thu.

Hình 7 : Ứng dụng cảm biến quang phản xạ khuếch tán

4. Cảm biến quang phát hiện màu (cảm biến màu sắc)

Cảm biến biến nhận dạng màu sắc. Để nhận dạng được màu sắc bắt buộc chúng ta phải ” dạy ” cảm biến nhận biết màu sắc cần nhận biết. Thuật ngữ dạy cảm biến nghe có vẽ khó hiểu. Nhưng thực chất cũng khá đơn giản, vì nhà sản xuất đã lập trình sẵn. Khi sử dụng chỉ việc cài đặt cho cảm biến nhận dạng màu trước hoạt động thế thôi.

Nguyên lý hoạt động : Cảm biến quang phát hiện màu cũng là loại cảm biến thu phát chung. Nó hoạt động tương tự như cảm biến quang phản xạ khuếch tán. Nhưng cảm biến chỉ nhận đúng màu đã học mới phát tín hiệu điện NPN, PNP,…

Hình 8 : Ứng dụng cảm biến phát hiện màu trong sản xuất.

Các thương hiệu cảm biến quang phổ biến : 

1. Cảm biến quang thu phát Omron
2. Cảm biến quang Arduino
3. Cảm biến sợi quang Autonics
4. Cảm biến quang Keyence

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của cuộc cách mạng công nghiệp. Hệ thống sản xuất được tự động hóa hoàn toàn hoặc bán tự động. Các loại cảm biến được phát huy tối đa chức năng và công dụng của chúng. Sản lượng sản xuất và chất lượng được nâng cao. Giảm chi phí sản xuất. Tăng khả năng cạnh canh cho doanh nghiệp.

Cảm ơn các bạn đã xem bài viết này. Bài viết không tránh khỏi sai sót. Các bạn hãy comment bên dưới giúp mình hoàn thiện các bài viết sau. Trân trọng kính chào !