Cảm biến là một thiết bị được dùng phổ biến hiện nay. Vậy cảm biến là gì? Các loại cảm biến và cấu tạo, ứng dụng của thiết bị này là gì? Mời bạn đọc cùng tìm hiểu về các loại cảm biến và ứng dụng của nó trong thực tế nhé!
Cảm biến là gì?
Cảm biến hay còn gọi là sensor. Đây là một thiết bị điện tử có thể nhận biết các yếu tố vật lý hoặc hoá học từ môi trường như: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, chuyển động,... Sau đó, cảm biến sẽ chuyển các thông tin nhận được thành các dạng tin mã hoá và xuất về màn hình hoặc máy tính. Nhờ vậy, cảm biến sẽ hỗ trợ hiệu quả việc nghiên cứu khoa học, đo đạc hay điều khiển thiết bị từ xa,...
Các sensor thường có lớp vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hoặc đầu dò. Cảm biến còn kèm theo các mạch điện hỗ trợ.
Cấu tạo của cảm biến
Khi biết được cảm biến sensor là gì, chúng ta cùng tìm hiểu cấu tạo của nó. Có nhiều loại cảm biến nhưng cấu tạo cảm biến thường có mẫu chung. Hầu như các cảm biến đều được tạo từ sensor phần tử điện có khả năng thay đổi tính chất theo sự biến đổi của môi trường ( đầu dò).
Cảm biến được thiết kế nhỏ gọn. Các tín hiệu phát ra từ nó đều được quy chuẩn theo mức điện áp và dòng điện thông dụng. Phù hợp sử dụng cho các bộ điều khiển của các thiết bị, máy móc trên thị trường.
Phân loại cảm biến sensor
Phân loại cảm biến là gì? Đó là việc chia các loại cảm biến thành các nhóm có điểm tương đồng với nhau. Có nhiều cách phân loại cảm biến sensor. Người ta chia cảm biến theo kiểu hoạt động, bị động. Hoặc phân chia theo phương tiện phát hiện, hiện tượng chuyển đổi. Cụ thể:
- Cảm biến hoạt động và cảm biến bị động: Cảm biến hoạt động đòi hỏi tín hiệu kích thích bên ngoài hoặc tín hiệu nguồn. Cảm biến thụ động thì không yêu cầu bất kỳ tín hiệu nguồn bên ngoài nào và trực tiếp tạo ra phản ứng đầu ra.
- Phân loại theo phương tiện phát hiện được dùng trong cảm biến: điện, sinh học, hóa học, phóng xạ,..
- Phân loại dựa trên hiện tượng chuyển đổi tức là đầu vào và đầu ra: quang điện, nhiệt điện, điện hoá, điện từ,....
- Phân loại theo công nghệ: cảm biến analog và cảm biến kỹ thuật số. Cảm biến analog tạo một đầu ra analog, tín hiệu đầu ra liên tục liên quan đến đại lượng được đo. Cảm biến kỹ thuật số hoạt động với dữ liệu rời rạc hoặc kỹ thuật số. Loại cảm biến này được dùng để chuyển đổi và truyền tải.
Ngoài ra, người ta có thể chia cảm biến sensor thành hai kiểu: các loại sensor cảm biến vật lý và cảm biến hoá học.
- Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, hồng ngoại, tia X, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, từ trường,...
- Cảm biến hoá học: độ ẩm, độ PH, ion, khói,....
Các loại cảm biến thông dụng
Bạn đã biết được cảm biến là gì? Vậy có những loại cảm biến thông dụng nào? Hãy cùng tìm hiểu các loại sensor thông dụng dưới đây!
Cảm biến nhiệt
Cảm biến nhiệt là gì? Đây là một trong những loại cảm biến phổ biến nhất hiện nay. Chúng thường được dùng để đo nhiệt độ trong các môi trường như: không khí, nước, chất lỏng,... Sensor cảm biến nhiệt có hai bộ phận chính là: đầu nóng và đầu lạnh. Đầu nóng là phần tiếp xúc với nơi cần đo. Đầu lạnh là phần nối với bộ điều khiển hoặc bộ mã hoá, sau đó truyền tới máy tính.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt là: hoạt động khi có sự thay đổi nhiệt độ của môi trường tác động đến nhiệt ở đầu nóng và đầu lạnh. Đầu nóng xuất hiện hiệu điện thế. Hiệu điện thế giữa hai đầu sẽ chênh lệch, từ đó đưa tín hiệu về bộ điều khiển đc nối với dây đầu lạnh. Sau đấy, PLC sẽ tiến hành phân tích và đưa ra chế độ làm việc phù hợp cho máy móc, thiết bị.
Cảm biến nhiệt thường được dùng trong ngành công nghiệp. Để cảm biến hoạt động bình thường, bạn phải có nguồn cung chạy ổn định và đúng kỹ thuật. Ngoài ra còn cần 1 bộ bù nhiễu để giảm sai số và 1 đồng hồ đo nhiệt để lưu thông số, đồng thời hiển thị kết quả trên màn hình.
Cảm biến quang học
Trong phần khái niệm cảm biến là gì, ta biết được cảm biến sẽ nhận biết được các yếu tố từ môi trường. Cảm biến quang học là loại cảm biến rất nhạy cảm với ánh sáng. Chúng được cấu tạo từ các linh kiện bán dẫn, còn được gọi là Light Sensor.
Cảm biến quang học sẽ thay đổi tính chất khi có ánh sáng đi qua. Tín hiệu ánh sáng sẽ được chuyển đổi thành dạng thông tin và truyền về bộ điều khiển nhờ các bảng mạch. Có 3 loại cảm biến quang học chính, bao gồm: cảm biến quang hồng ngoại, gương phản xạ và quang khuếch tán.
- Cảm biến quang hồng ngoại: Loại sensor cấu tạo từ bộ phát ánh sáng theo hồng ngoại hoặc laser. Bộ phận thu chuyên nhận tín hiệu ánh sáng và chuyển thành tín hiệu điện.
- Cảm biến gương phản xạ: Cảm biến có một chiếc gương để trước bộ thu và phát. Thiết bị sẽ hoạt động khi không có vật cản sáng. Tín hiệu phát được truyền tới gương, sau đó phản xạ lại bộ thu. Bộ thu sẽ chuyển tín hiệu từ quang học sang NPN hoặc PNP.
- Cảm biến quang khuếch tán: Loại cảm biến có thể phát hiện vật thể từ khoảng cách xa. Thường được dùng cho các máy đếm sản phẩm chạy trên băng tải, hoặc dùng để đọc mã vạch của hàng hoá loại lớn. Do vậy, cảm biến này thường được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất và tự động hoá.
Cảm biến áp suất
Cảm biến là gì? Cảm biến áp suất là gì? Đây là thiết bị dùng cho các bình khí nén, máy nén, áp suất lốp xe,... Chúng còn được dùng để đo áp suất chất lỏng, áp suất nước. Có 3 loại cảm biến áp suất chính: cảm biến áp suất cầu, biến dung và áp cảm biến suất.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất là: chuyển áp lực dưới dạng khí nén hoặc chất lỏng nén thành tín hiệu. Sau đó đưa tín hiệu đó về bộ thu.
Cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận là gì? Đây là loại cảm biến dùng từ trường để phát hiện vật. Chúng được dùng nhiều trong ngành công nghiệp. Nguyên lý hoạt động của nó như sau: cảm biến tiệm cận phát ra các trường điện từ. Sau đó nhận biết các vật thể bằng kim loại ở phía trước. Sau đó các tín hiệu được phát ra sẽ được thu lại và đưa về bộ điều khiển.
Có 2 loại cảm biến tiệm cận chính: cảm biến trường điện từ và điện dung.
- Cảm biến trường điện từ: Cảm biến dùng trường điện từ để phát hiện các vật thể bằng kim loại. Nó có thể hoạt động trong môi trường sản xuất công nghiệp ô nhiễm. Nhưng chúng chỉ có thể phát hiện được kim loại.
- Cảm biến điện dung: Loại cảm biến phát hiện các vật thể dạng nhựa hoặc carton,... Đầu dò của cảm biến này sẽ phát ra trường điện dung. Khi vật thể đi ngang qua đầu dò thì tín hiệu điện sẽ được xuất ra và đưa về bộ chuyển đổi.
Ứng dụng của cảm biến
Ứng dụng cảm biến là gì? Sensor được sử dụng rất nhiều trong sinh hoạt và sản xuất. Dùng cảm biến sensor cho các thiết bị, máy móc giúp tiết kiệm chi phí, bảo vệ và nâng cao tuổi thọ cho các thiết bị.
Trong sinh hoạt, ta thường thấy các ứng dụng dùng cảm biến như: cảm biến âm thanh khi vỗ tay tắt đèn, cảm biến từ trường khi đèn tự động tắt khi không có người, cảm biến hồng ngoại trong camera giám sát,....
Trong sản xuất công nghiệp, cảm biến sensor thường dùng để ngắt dòng điện khi quá tải, bị nóng hoặc ẩm. Giúp bảo vệ thiết bị khỏi các sự cố về điện. Ngoài ra, cảm biến còn được dùng trong các máy móc sản xuất công nghiệp như: máy nén khí, máy áp suất, máy quét,...
Như vậy, bài viết trên đã giúp bạn giải đáp các vấn đề như: Cảm biến là gì? Có các loại cảm biến sensor nào và ứng dụng của cảm biến trong thực tế. Hy vọng thông tin này sẽ hữu ích cho bạn.
Nguồn: kyoritsuvietnam
