Cảm biến là gì? Ứng dụng của cảm biến trong đời sống

Cảm biến là gì? Đây là một thiết bị được sử dụng phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp và truyền thông. Cảm biến có những đặc điểm và tính chất riêng biệt như thế nào? Chúng có những loại nào? Hãy cùng theo dõi qua bài viết dưới đây nhé!

Cảm biến là gì?

Cảm biến là một thiết bị điện tử có thể nhận biết được các yếu tố vật lý hoặc yếu tố hóa học tại nơi nó được đặt. Sau đó được chuyển thành dạng thông tin mã hóa và xuất về màn hình hoặc máy tính, hệ thống PLC để có thể điều khiển các thiết bị khác từ xa.

Nói một cách hiểu khác, thông tin sẽ được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng tại môi trường đó. Từ đó phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học như đo đạc, xử lý thông tin hay trong việc điều khiển các thiết bị.

Cảm biến thường được đặt trong vỏ bảo vệ để tạo thành đầu thu hay đầu dò. Cảm biến sẽ kèm các mạch điện hỗ trợ.

Cấu tạo cảm biến

Cảm biến có rất nhiều loại trên thị trường nhưng đều làm từ các đầu dò điện tử. Các đầu dò này có khả năng thay đổi tính chất theo sự thay đổi của môi trường xung quanh. Nó còn có tên gọi khác là các sensor.

Phân loại cảm biến

Cảm biến là gì – Cảm biến nhiệt

Đây là loại cảm biến được ứng dụng vào việc đo nhiệt độ ở môi trường không khí, nước, chất lỏng hoặc nhiệt độ trong máy móc,… Cảm biến nhiệt thường được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp.

Cảm biến nhiệt bọc bên ngoài một lớp vỏ kim loại dẫn nhiệt. Cảm biến đo nhiệt độ bên ngoài sau đó cung cấp thông tin cho bộ điều khiển bằng tín hiệu theo dạng mã hóa.

Cảm biến nhiệt được cấu tạo từ 2 bộ phận chính là đầu nóng và đầu lạnh. Đầu nóng là phần tiếp xúc với nơi cần đo nhiệt độ. Đầu lạnh là phần nối với bộ điều khiển hoặc bộ mã hóa và truyền thông tin tới máy tính.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt sẽ hoạt động khi có sự thay đổi nhiệt độ của môi trường tác động đến nhiệt ở đầu nóng và đầu lạnh. Ở đầu nóng sẽ xuất hiện hiệu điện thế. Sự chênh lệch hiệu điện thế giữa hai đầu sẽ đưa tín hiệu về bộ điều khiển được nối dây với đầu lạnh. Tiếp đó PLC sẽ tiến hành phân tích và đưa ra các chế độ thích hợp cho máy móc của bạn hoạt động.

Nguồn cung cấp cho cảm biến phải được đảm bảo là 1 nguồn chạy ổn định và đúng với kỹ thuật của nhà sản xuất. Bên cạnh đó, bạn cần thêm 1 bộ bù nhiễu để giảm thiểu sai số. 1 đồng hồ đo nhiệt để lưu các thông số và hiển thị kết quả lên màn hình.

Cảm biến là gì – Cảm biến quang học

Cảm biến quang học là thiết bị được cấu tạo từ các linh kiện bán dẫn. Chúng còn có tên gọi khác là Light Sensor. Cảm biến sẽ thay đổi tính chất khi có ánh sáng đi qua. Tín hiệu ánh sáng sẽ được bộ thu chuyển đổi thành dạng thông tin và truyền về bộ điều khiển nhờ các bảng mạch. Hiện nay, cảm biến quang học được chia thành 3 loại. Cụ thể là cảm biến quang hồng ngoại, gương phản xạ và quang khuếch tán.

Cảm biến quang hồng ngoại: Cấu tạo từ 1 bộ phát ánh sáng theo loại hồng ngoại hoặc laser. Một bộ thu chuyên nhận tín hiệu ánh sáng sau đó chuyển thành tín hiệu điện.

Cảm biến gương phản xạ: Cảm biến hoạt động nhờ vào 1 chiếc gương được đặt trước bộ thu và phát. Chúng sẽ hoạt động khi không có vật gì cản trở ánh sáng. Tín hiệu phát được truyền tới gương và phản xạ lại vào bộ thu. Bộ thu này sẽ chuyển đổi tín hiệu từ quang học sang NPN hoặc PNP.

Cảm biến quang khuếch tán: Cảm biến này thường được sử dụng trong công nghiệp sản xuất và tự động hóa. Điểm nổi bật nhất của cảm biến này là có khả năng phát hiện vật thể từ khoảng cách khá xa. Chính vì vậy, nó được áp dụng trong các máy đếm sản phẩm chạy trên băng tải hoặc đọc mã vạch của các hàng hóa loại lớn.

Cảm biến là gì – Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất là thiết bị điện được sử dụng phổ biến nhất trong các bình khí nén, máy nén, áp suất lốp xe. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng để đo áp suất chất lỏng, áp suất nước. Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất là chuyển áp lực dưới dạng khí nén hoặc chất lỏng nén thành tín hiệu điện rồi đưa về bộ thu.

Cảm biến áp suất có 3 loại là cảm biến áp suất cầu, biến dung và áp cảm biến suất.

Trong đó, cảm biến áp suất cầu là loại được sử dụng phổ biến nhất. Nguyên lý hoạt động của cảm biến này là khi có áp suất tác động lên bề mặt cầu thì điện trở thay đổi và điện áp thay đổi. Bởi tính chính xác cao, giá thành ổn và tuổi thọ cao nên chúng được con người tin dùng.

Cảm biến là gì – Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận dùng để phát hiện ra vật ở phía trước nó. Cảm biến tiệm cận dùng từ trường để phát hiện vật. Cảm biến này thường được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp. Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận là phát ra các trường điện từ, sau đó nhận biết các vật thể bằng kim loại phía trước. Các tín hiệu được phát ra sẽ tiếp tục được thu lại và đưa về bộ điều khiển. Cảm biến tiệm cận được chia làm 2 loại chính là cảm biến trường điện từ và điện dung.

Cảm biến trường điện từ: Đây là loại cảm biến phát ra các trường điện từ để phát hiện ra các vật thể kim loại phía trước. Ưu điểm lớn nhất của cảm biến này là có khả năng hoạt động tốt trong các môi trường sản xuất công nghiệp ô nhiễm. Nhưng điểm yếu của chúng lại là chỉ phát hiện được kim loại.

Cảm biến điện dung: Cảm biến này dùng để phát hiện các vật thể dạng nhựa hoặc carton,… Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung là đầu dò sẽ phát ra trường điện dung. Khi một vật thể đi ngang qua thì tín hiệu điện được xuất ra rồi đưa về bộ chuyển đổi.

IoT và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Cảm biến trong IoT đóng vai trò như hệ thần kinh trung tâm, điều khiển mọi hoạt động. IoT đo lường và tiếp nhận thông tin từ môi trường từ các cảm biến. IoT thông qua các bộ cảm biến sẽ nhận biết được sự thay đổi của môi trường. Từ đó các thông số, dữ liệu được đưa ra, lưu trữ ở Big Data. Sau đó tự động điều chỉnh máy móc hoạt động ở chế độ phù hợp.

Đã bao giờ bạn thắc mắc tại sao điện thoại thông minh lại có thể nhận diện được khuôn mặt và mở khóa màn hình với vài thao tác đơn giản. Đó chính là ứng dụng của cảm biến tiệm cận vào lĩnh vực công nghệ và đời sống. Các cảm biến này được tích hợp thêm các pin, tia hồng ngoại. Từ đó, con người có thể phát minh ra rất nhiều ứng dụng, thành tựu nổi bật phục vụ cho cuộc sống con người. Một trong những thành tựu lớn nhất chính là robot, hệ thống máy móc không người lái,…

Như vậy, bài viết trên của chúng tôi đã cung cấp đầy đủ những kiến thức cơ bản về cảm biến là gì, các loại cảm biến và ứng dụng của chúng trong cuộc sống. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích được trong cuộc sống của các bạn.