Cảm biến là gì? Các loại cảm biến thông dụng

Cảm biến là gì? Có bao nhiêu loại cảm biến trên thị trường? Chúng có đặc điểm gì và ứng dụng ra sao?

Chúng ta cùng thảo luận qua bài viết này nhé!

Cảm biến là gì

Cảm biến là cảm nhận và biến đổi. Tức là cảm nhận các tính chất vật lý này và chuyển đổi thành các dạng lượng khác.

Các ví dụ về cảm biến dễ hiểu nhất là: pin mặt trời, micro, bóng đèn sợi đốt, hoặc là động cơ điện. Nhưng trong thực tế, nhờ vào các cảm biến mà chúng ta giải quyết được rất nhiều vấn đề. Cũng như nhờ vào sự phát triển của công nghệ cảm biến, mà chúng ta có được những hệ thống tự động hoá hoạt động tự động hoàn toàn như ngày nay.

Các loại cảm biến thông dụng

Các loại cảm biến thông dụng nhất trong các hệ thống công nghiệp hiện nay mà chúng ta thường thấy, ví dụ như:

Cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại là dạng cảm biến đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Hồng ngoại là ánh sáng vô hình. Vì nó có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến. Bất kỳ thứ gì có thể phát ra nhiệt đều có thể phát ra bức xạ hồng ngoại.

Cảm biến hồng ngoại có 2 loại:

• Cảm biến hồng ngoại chủ động
• Cảm biến hồng ngoại thụ động

Cảm biến hồng ngoại hoạt động cả phát ra và phát hiện bức xạ hồng ngoại.

Cảm biến hồng ngoại có cấu tạo gồm hai phần: diode phát sáng (LED) và máy thu. Khi một vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED sẽ phản xạ khỏi vật thể và được máy thu phát hiện. Cảm biến hồng ngoại hoạt động đóng vai trò là cảm biến tiệm cận và chúng thường được sử dụng trong các hệ thống phát hiện chướng ngại vật (như trong robot).

Cảm biến siêu âm

Trong các ứng dụng công nghiệp, cảm biến siêu âm được đặc trưng bởi độ tin cậy và tính linh hoạt vượt trội của chúng. Cảm biến siêu âm có thể được sử dụng để giải quyết ngay cả các nhiệm vụ phức tạp nhất liên quan đến phát hiện đối tượng hoặc đo mức với độ chính xác đến từng milimet, bởi vì phương pháp đo của chúng hoạt động đáng tin cậy trong hầu hết mọi điều kiện.

Bề mặt cảm biến tự làm sạch thông qua rung động và đó là lý do khiến cảm biến không nhạy cảm với bụi bẩn.

Cảm biến siêu âm đã chứng minh độ tin cậy và độ bền của chúng trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp.

Những lĩnh vực này bao gồm:

• Cơ khí / máy công cụ
• Ngành thực phẩm – đồ uống
• Chế biến gỗ
• Vật liệu xây dựng
• Nông nghiệp
• Xây dựng
• Bột giấy và giấy
• Xử lý vật liệu
• Đo mức…

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ có thể nói là loại cảm biến phổ biến nhất. Chúng tồn tại không chỉ ở các nhà máy sản xuất công nghiệp, mà còn hiện diện ở các thiết bị điện xung quanh chúng ta.

Cảm biến nhiệt độ được định nghĩa là một thiết bị điện tử đo nhiệt độ môi trường và chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành dữ liệu điện để ghi lại, theo dõi hoặc điều khiển nhiệt độ môi trường.

Có nhiều loại cảm biến nhiệt độ khác nhau. Một số cảm biến nhiệt độ yêu cầu tiếp xúc trực tiếp với vật thể đang được theo dõi (cảm biến nhiệt độ tiếp xúc), trong khi một số khác gián tiếp đo nhiệt độ của vật thể (cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc).

Cảm biến hall

Cảm biến Hall là một thiết bị điện tử được thiết kế để phát hiện hiệu ứng Hall và chuyển đổi các phát hiện của nó thành tín hiệu điện, để bật và tắt mạch.

Cảm biến hiệu ứng Hall là các thiết bị phát hiện từ trường bên ngoài. Chúng ta biết rằng một từ trường có hai đặc tính quan trọng mật độ từ thông (B) và cực (cực Bắc và Nam). Tín hiệu đầu ra từ cảm biến hiệu ứng Hall là chức năng của mật độ từ trường xung quanh thiết bị. Khi mật độ từ thông xung quanh cảm biến vượt quá ngưỡng cài đặt sẵn nhất định, cảm biến sẽ phát hiện ra nó và tạo ra một điện áp đầu ra gọi là Điện áp Hall, VH.

Cảm biến hiệu ứng Hall được sử dụng để phát hiện các biến như độ gần, tốc độ hoặc độ dịch chuyển của hệ thống cơ học. Cảm biến hiệu ứng Hall là không tiếp xúc, có nghĩa là chúng không phải tiếp xúc với vật thể. Chúng có thể tạo tín hiệu số (bật và tắt) hoặc tín hiệu tương tự (liên tục) tùy thuộc vào thiết kế và chức năng của chúng.

Cảm biến điện dung

Cảm biến tiệm cận điện dung là thiết bị không tiếp xúc có thể phát hiện sự hiện diện hay vắng mặt của hầu như mọi vật thể bất kể vật liệu. Chúng sử dụng tính chất điện của điện dung và sự thay đổi điện dung dựa trên sự thay đổi trong điện trường xung quanh mặt hoạt động của cảm biến.

Công nghệ cảm biến điện dung thường được sử dụng trong các công nghệ cảm biến khác như:

• Lưu lượng
• Sức ép
• Mực chất lỏng
• Khoảng cách
• Độ dày
• Góc trục hoặc vị trí tuyến tính
• Công tắc điều chỉnh độ sáng
• Gia tốc kế

Cảm biến radar là gì

Cảm biến radar sử dụng sóng biến điệu tần số. Phát hiện vị trí và vận tốc của vật thể đứng yên hoặc chuyển động nằm ở khoảng cách xa. Những cảm biến này rất lý tưởng để phát hiện va chạm, đo mức độ, chống va chạm, an ninh và giám sát.

Ứng dụng của cảm biến radar trong các lĩnh vực khác nhau như ô tô, công nghiệp, quản lý và giám sát giao thông, hàng không vũ trụ và quốc phòng, an ninh và giám sát, môi trường và theo dõi thời tiết và đo mức nước…

Cảm biến loadcell

Cảm biến loadcell là một cảm biến hoặc đầu dò chuyển đổi một tải trọng hoặc lực tác động lên nó thành tín hiệu điện tử. Tín hiệu điện tử này có thể là giá trị điện áp, dòng điện hoặc tần số tùy thuộc vào loại loadcell và mạch được sử dụng. Có nhiều loại loadcell khác nhau như: loadcell điện trở và loadcell điện dung.

Các loadcell điện trở hoạt động theo nguyên tắc điện trở áp. Khi tải / lực / ứng suất được đặt vào cảm biến, nó sẽ thay đổi điện trở. Sự thay đổi điện trở này dẫn đến thay đổi điện áp đầu ra khi điện áp đầu vào được đặt vào. Các loadcell điện dung hoạt động theo nguyên tắc thay đổi điện dung.

Cảm biến mực nước

Cảm biến đo mức là một thiết bị được thiết kế để theo dõi, duy trì và đo mức chất lỏng (và đôi khi là rắn). Khi mức chất lỏng được phát hiện, cảm biến sẽ chuyển đổi dữ liệu cảm nhận thành tín hiệu điện. Cảm biến mức được sử dụng chủ yếu trong các ngành sản xuất và ô tô, nhưng chúng cũng có thể được tìm thấy trong nhiều thiết bị gia dụng, chẳng hạn như máy làm đá trong tủ lạnh.

Có hai cách phân loại chính cho cảm biến mức: cảm biến đo mức on/off và cảm biến mức liên tục.

Cảm biến đo mức on/off được thiết kế để cho biết liệu một chất lỏng đã đạt đến một điểm cụ thể trong một thùng chứa hay chưa. Mặt khác, các cảm biến mức liên tục được sử dụng để hiển thị các phép đo mức chất lỏng chính xác. Cảm biến mức có thể được chia thành các cảm biến tiếp xúc và không tiếp xúc. Cảm biến tiếp xúc tạo ra sự tiếp xúc trực tiếp với chất mà chúng đang đo, trong khi cảm biến không tiếp xúc sử dụng âm thanh hoặc vi sóng.

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất là một thiết bị dùng để đo áp suất của chất lỏng hoặc chất khí. Cảm biến áp suất là một thiết bị phát hiện một lực tác động lên bề mặt (áp suất) và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện tử có cường độ tương đối với cường độ của lực. Cảm biến áp suất cũng có thể được sử dụng để đo lực tác dụng.

Có ba loại cảm biến áp suất chính:

Cảm biến áp suất tuyệt đối đo áp suất tương ứng với độ không tuyệt đối, chỉ tồn tại trong chân không. Các thiết bị này chứa chân không tham chiếu. Các ứng dụng cho cảm biến áp suất tuyệt đối bao gồm đo áp suất khí quyển.

Cảm biến đo áp suất tương đối, đo áp suất liên quan đến áp suất khí quyển. Các điều kiện môi trường xung quanh có ảnh hưởng đến kết quả đo của cảm biến. Ứng dụng cảm biến áp suất tương đối bao gồm đo huyết áp, theo dõi áp suất lốp, áp suất khí, áp suất nước, thuỷ lực,…

Cảm biến áp suất chênh lệch hay cảm biến chênh áp bao gồm nhiều hơn một cảm biến để cho phép chụp và so sánh nhiều yếu tố lực. Những thiết bị này thường được sử dụng cho máy móc trong môi trường công nghiệp.

Cảm biến điện từ

Cảm biến điện từ dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ để phát hiện vật thể mang từ tính.

Đặc điểm của cảm biến điện từ là phát hiện vật thể ở khoảng cách gần, không tiếp xúc. Khi cấp nguồn cảm biến sẽ tạo ra xung quanh nó một từ trường. Khi có vật thể kim loại đến gần sẽ bị từ trường phát hiện ra.

Cảm biến dòng điện là gì

Cảm biến dòng điện hay CT dòng là thiết bị phát hiện và chuyển đổi dòng điện thành điện áp đầu ra có thể đo được dễ dàng, tỷ lệ thuận với dòng điện qua đường đo.

Có rất nhiều loại cảm biến, và mỗi cảm biến phù hợp với một phạm vi dòng điện và điều kiện môi trường cụ thể. Trong số các cảm biến này, cảm biến dòng điện trở được sử dụng phổ biến nhất. Nó có thể được coi là một bộ chuyển đổi dòng điện sang điện áp, trong đó chèn một điện trở vào đường dẫn dòng điện, dòng điện được chuyển đổi thành điện áp theo cách tuyến tính. Công nghệ được sử dụng bởi cảm biến dòng rất quan trọng vì các cảm biến khác nhau có thể có các đặc điểm khác nhau cho nhiều ứng dụng. Ngoài ra còn có các phương pháp như: cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall, máy biến áp, cuộn rogowski,…

Thực ra với công nghệ hiện nay, các cảm biến càng được nâng cấp và có những tính năng ưu việt hơnm cao cấp hơn. Qua bài viết này, các bạn đã nắm được cảm biến là gì, và kha khá các loại cảm biến đang có trên thị trường rồi.

Hy vọng bài viết sẽ giúp ít cho các bạn trong quá trình học tập về tự động hoá công nghiệp. Mong nhận được những bình luận và chia sẻ của các bạn! Cảm ơn!