Cảm biến quang là gì? Cấu tạo và ứng dụng trong thực tế

Views: 599 

Cảm biến quang là một loại cảm biến được dùng để phát hiện vật thể, dễ bắt gặp loại thiết bị này trong các dây chuyền sản xuất. Chúng có vai trò rất quan trọng đối với ngành công nghiệp, thế nên nhu cầu sử dụng chúng cũng trở nên rộng rãi và phổ biến hơn. Sau đây, bài viết này sẽ chia sẻ những thông tin cần thiết để bạn có thêm kiến thức hữu ích về cảm biến quang điện

Cảm biến quang là gì? 

Cảm biến quang hay còn gọi là cảm biến quang điện, tên tiếng anh là Photoelectric Sensor, thực chất là tổ hợp của các linh kiện điện tử tạo thành. Loại thiết bị này sẽ thay đổi trạng thái khi có tia sáng dạng chiếu vào. Ngoài ra, chúng có còn khả năng phát hiện bất kì một vật thể từ xa hoặc đo lường tốc độ di chuyển và khoảng cách của của đối tượng. Vì thế, chúng có tên gọi khác là “mắt thần’’.

>> Có thể bạn quan tâm: Máy đo quang học Micro-Vu CHÍNH XÁC tại VTECH

Ưu điểm và nhược điểm của cảm biến quang là gì? 

Ưu điểm 

• Cảm biến quang có khả năng phát hiện các vật thể ở khoảng cách trên dưới 100m mà không cần tiếp xúc bề mặt với chúng.
• Loại thiết bị này có độ chính xác và tính ổn định tốt. Vì vậy mà chúng ít bị hao mòn và có tuổi thọ cao. 
• Cảm biến quang điện có thể phát hiện cùng lúc nhiều vật thể khác nhau ở một khoảng cách xa. 
• Mức độ đáp ứng của chúng có thể điều chỉnh theo ứng dụng và thời gian đáp ứng là tuyệt đối.

Nhược điểm của cảm biến quang

• Khoảng cách nhận diện các đối tượng vật thể dễ bị tác động bởi nhiều yếu tố như: màu sắc, hệ số phản xạ của vật,…
• Nếu bề mặt của thiết bị không được vệ sinh kỹ lưỡng thì mức độ cảm sẽ hoạt động không tốt.

>> Có thể bạn chưa biết: Ứng dụng NỔI BẬT của máy đo cmm

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến quang

Cảm biến quang có cấu trúc từ 3 bộ phận chính là bộ phận phát ánh sáng, bộ phận thu ánh sáng và bo mạch xử lý tín hiệu điện.

• Bộ phận phát ánh sáng

Đây là bộ phận chịu trách nhiệm cho vị trí cảm biến quang nhiệt, sử dụng hầu hết là loại đèn bán dẫn LED để phát ra ánh sáng dạng xung. Tần số ánh sáng sẽ được thiết kế riêng tuỳ vào hãng sản xuất. Nhờ vào các nhịp xung, cảm biến sẽ phân biệt rõ ánh sáng từ phòng hay mặt trời. Ngoài ra, bộ phận này còn hỗ trợ cho bộ phận thu sáng để nhận diện các nguồn sáng.

• Bộ phận thu sáng

Bộ phận này có tên gọi thông thường là tranzito quan, có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ bộ phận phát ánh sáng. Thông thường, bộ phận thu sẽ nhận lấy ánh sáng trực tiếp từ bộ phận phát hoặc ánh sáng phản xạ của vật loại khuếch tán, từ đó sẽ chuyển thành tín hiệu điện tỉ lệ đến bộ phận xử lý.

• Mạch xử lý tín hiệu đầu ra 

Công việc chính của mạch xử lý tín hiệu đầu ra là tiếp nhận và biến chuyển. Bộ phận này sẽ chuyển tín hiệu tỉ lệ analogue từ tranzito quang trở thành chế độ ON/OFF có độ khuếch đại rộng hơn. Ngoài ra, nếu lượng ánh sáng thu được nhiều hơn ngưỡng cài đặt ban đầu thì tín hiệu ra của cảm biến quang sẽ được kích hoạt.

>> Xem thêm: Tế bào quang điện (hay cell pin mặt trời) – Ứng dụng biến đổi thành điện năng 

Phân loại các cảm biến quang 

Cảm biến quang thu phát độc lập

Là loại cảm biến hoạt động khi có một con phát ánh sáng và một con thu ánh sáng đặt đối diện nhau. Vì vậy mà chúng không có tính phản xạ và phát hiện vật thể ở khoảng cách cao nhất là 60m. Chúng chỉ hoạt động ở hai trạng thái là có vật cản và không có vật cản, đồng thời trở thành loại cảm biến được sử dụng nhiều trong môi trường phản xạ ánh sáng cao.

Cảm biến quang phản xạ gương

Đây là loại cảm biến có đồng thời bộ phận phát và thu sáng trên một thiết bị phối hợp cùng gương phản xạ. Chúng cũng có nguyên lý hoạt động ở hai trạng thái là có vật cản và không có vật cản.

Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán

Thiết bị này có chung bộ phận phát và thu ánh sáng, vì vậy mà chúng được sử dụng nhiều trong các hệ thống máy móc tự động để phát hiện vật thể. Thiết bị cảm quang này cũng hoạt động theo hai trạng thái có và không có vật cản.

Cảm biến quang phát hiện màu sắc

Là cảm biến được cài đặt theo lập trình để nhận diện các loại màu sắc khác nhau, chúng có nguyên lý hoạt động giống với cảm biến quang phản xạ khuếch tán nhưng hoạt động có chọn lọc khi nhận ra đúng màu đã được lập trình trước đó.

Ứng dụng thực tế của cảm biến quang là gì? 

Cảm biến quang có nhiều chức năng tiện lợi nên chúng được dùng phổ biến trong nhà máy, các xưởng xí nghiệp trong công nghiệp nói chung. Một vài ứng dụng thực tế của chúng như: 

• Các hoạt động an ninh và kiểm tra an toàn cho hệ thống

Hệ thống phát hiện xe trong bãi giữ xe, hệ thống rà soát vật thể và con người tại các cổng an ninh,…

• Trong lĩnh vực công nghiệp

Các hoạt động sản xuất đóng hộp, quy trình kiểm tra và phát hiện bao bì thiếu nhãn, đếm số lượng sản lượng trên băng chuyền,…

Cảm biến quang đóng vai trò quan trọng và cần thiết trong các hoạt động kiểm tra nói riêng và lĩnh vực công nghiệp nói chung. Hy vọng rằng, thông qua những thông tin đã được chia sẻ trên đây, bạn sẽ có thêm kiến thức cơ bản hữu ích về loại thiết bị này.