Cảm biến quang là gì| Ưu-nhược điểm| Cấu tạo| Ứng dụng

Cảm biến quang cũng là một thiết bị cảm biến có khả năng phát hiện các độ vật, vật thể nhanh chóng hữu ích được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau. Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu xem liệu cảm biến quang học là gì, ưu nhược điểm và cấu tạo của cảm biến quang ra sao thông qua bài viết bên dưới đây của CtiSupply để giúp cho bạn có cái nhìn tổng quan hơn về loại thiết bị cảm biến này nhằm phục vụ cho nhu cầu sử dụng nhé.

Cảm biến quang là gì?

Cảm biến quang học được biết đến với tên tiếng Anh là Photoelectric Sensor. Đây là một tổ hợp nhiều linh kiện quang điện để tạo thành chứ không phải chỉ là một thiết bị riêng lẻ. Khi tiếp xúc với ánh sáng thì cảm biến sẽ thay đổi trạng thái hoạt động. Khác với loại cảm biến quang trở sử dụng chất bán dẫn để cảm biến quang điện trong thì cảm biến quang học dùng một bộ phận phát sáng có trong thiết bị để nhận diện sự xuất hiện của vật cản từ bên ngoài.

Trong ngành công nghiệp sản xuất bằng công nghệ tự động hóa thì loại cảm biến này đóng một vai trò rất quan trọng, như là đôi mắt để giúp các thiết bị khác trong hệ thống có thể hoạt động chính xác, an toàn và hiệu quả.

 

Cấu tạo

Trong một bộ cảm biến quang sẽ có 3 phần chính như: bộ phận thu sáng, bộ phận phát sáng và mạch xử lý các tín hiệu đầu ra.

Bộ phận thu sáng

Trong một cảm biến quang học thì bộ phận thu sáng sẽ là một trazito quang hay còn gọi là phototransistor. Chúng sẽ nhận ánh sáng và biến thành tín hiệu điện tỉ lệ. Thường sẽ sử dụng các mạch tích hợp chuyên dụng ASIC (Application Specific Integrated Circuit) để thực hiện chức năng này.

Trong bộ mạch đã được tích hợp nhiều chi tiết, bộ phận quang, bộ phận khuyếch đại, các mạch xử lý,.. Tùy thuộc vào loại thu phát hay loại khuếch tán mà bộ thu sáng sẽ nhận ánh sáng trực tiếp hoặc nhận được ánh sáng phản xạ.

Bộ phận phát sáng

Bộ phận phát sáng được sử dụng trong cảm biến quang trên thị trường hiện nay hầu hết đều là loại sử dụng đèn bán dẫn LED. Nêu khi ánh sáng phát ra sẽ theo dạng xung. Nhờ những nhịp xung này mà cảm biến sẽ phân biệt được ánh sáng nào phát ra từ mặt trời, từ phòng hay từ cảm biến.

Có rất nhiều loại LED được sử dụng nhưng trong số đó 3 loại thông dụng nhất là LED hồng ngoại, LED đỏ, LED lazer.

Bộ phận mạch xử lý tín hiệu đầu ra

Mạch xử lý tín hiệu đầu ra sẽ chuyển từ dạng tín hiệu tỉ lệ tranzito sang tín hiệu ON/OFF được khuếch đại lên. Khi lượng ánh sáng thu nhận vượt qua ngưỡng được xác định thì tín hiệu trong cảm biến quang sẽ bắt đầu kích hoạt.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm:

• Có thể phát hiện các vật thể từ khoảng cách xa lên đến 100m mà không cần phải tiếp xúc với vật thể
• Có tuổi thọ tốt, ít bị hao mòn. Độ ổn định và tính chính xác cao
• Có thể phát hiện đồng thời nhiều vật thể khác nhau
• Thời gian đáp ứng nhanh chóng, dễ dàng điều chỉnh độ nhạy theo mong muốn

Nhược điểm:

• Nếu như bề mặt của cảm ứng bị bẩn sẽ tác động đến hiệu quả hoạt động của chúng
• Khoảng cách để cảm biến quang nhận biết được vật thể sẽ phụ thuộc vào những yếu tố màu sắc, hệ số phản xạ của vật đó.

Có những loại cảm biến quang thông dụng nào hiện nay?

Hiện nay, có rất nhiều loại cảm biến quang học như cảm biến thu phát chung, cảm biến khuếch tán, cảm biến phản xạ gương, cảm biến phát hiện màu sắc,…Xem chi tiết dưới đây:

Cảm biến quang thu phát chung (cảm biến quang điện thu phát độc lập)

Đây là cảm biến có tên tiếng Anh là Through – Beam Sensor. Chúng là loại cảm biến không phảm xạ nên khi sử dụng sẽ cần dùng kèm theo 1 con phát sáng và 1 con thu sáng đặt đối diện nhau. Sở dĩ chúng được ưa chuộng sử dụng là do có thể phát hiện được vật thể ở cách xa lên đến 60m và không bị chi phối bởi màu sắc hay bề mặt của vật thể.

Cảm biến quang học khuếch tán

Loại cảm biến quang này có tên tiếng Anh là Diff Reflection Sensor – là loại cảm biến có bộ thu phát chung. Chúng có chức năng có thể phát hiện được những vật thể trên các loại máy móc, thiết bị của hệ thống tự động hóa công nghiệp dùng trong các nhà máy, công xưởng sản xuất với nhiệm vụ là giám sát xem vị trí của các thiết bị đã được lắp đúng hay không.

Tuy nhiên nhược điểm của cảm biến quang khuếch tán đó là chỉ sử dụng được trong phạm vi 2m và độ chính xác bị chi phối bởi màu sắc, bề mặt của vật thể.

Cảm biến quang học phản xạ gương

Loại cảm biến quang này có tên tiếng Anh là Retro – Reflection Sensor. Chúng có cả bộ phát sáng và bộ thu sáng kèm theo một gương phản xạ được sử dụng như là một dạng lăng kính đặc biệt.

Chúng có thể phát hiện được các vật thể ở định dạng trong suốt, bị mờ với khoảng cách lên đến 15m.

Cảm biến quang phát hiện màu sắc

Loại cảm biến quang này có thể nhận biết được các màu sắc khác nhau dựa trên 3 nhóm màu cơ bản là đỏ, xanh lá và xanh dương.

Ứng dụng cảm biến quang như thế nào?

Loại cảm biến quang này đã được đưa vào sử dụng ở nhiều lĩnh vực, mục đích như là:

• Giúp phát hiện người đi qua cửa
• Phát hiện được xe đậu trong bãi
• Phát hiện các trường hợp sản phẩm đi qua các quá trình tạo hình, sơ chế, đóng gói,..
• Kiểm tra, giám sát đường đi của các hàng hóa, sản phẩm trên băng tải
• Đếm sản phẩm đang di chuyển trên băng tải với tốc độ cao
• Cảm biến sóng bàn tay để bật vòi nước
• …

Trên đây là tổng quan những thông tin về cảm biến quang là gì, ưu điểm nhược điểm, cấu tạo và ứng dụng trong cuộc sống hiện nay mà hi vọng qua đó đã giúp bạn có thêm kiến thức về thiết bị này trong quá trình tìm hiểu về cảm biến quang học.