Cảm biến tiệm cận là gì? Nguyên tắc hoạt động của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là một thuật ngữ khá phổ biến và thịnh hành. Nó được sử dụng nhiều trong các mô hình điện dung và mô hình dao động tần số cao.  Đối với mô hình điện dung, cảm biến tiệm cần sẽ được ứng dụng để phát hiện các vật thể phi kim loại. Còn đối với mô hình sử dụng dao động tần số cao, thiết bị này sẽ được đưa vào để tìm ra các vật thể kim loại màu và đen. Để tìm hiểu thêm về thiết bị thú vị này, Uniduc mời bạn đọc theo dõi bài viết Cảm biến tiệm cận là gì? Và những thông tin bổ ích cơ bản cần biết.

Cảm biến tiệm cận là gì?

Định nghĩa 

Cảm biến tiệm cận được định nghĩa là một công cụ được chế tạo nhằm phát hiện sự hiện diện của vật thể nào đó khi nó đi vào trường của cảm biến.

Mô hình này phát hiện vật thể dựa trên các cảm biến:

• Khoảng cách.
• Ánh sáng.
• Bức xạ hồng ngoại.
• Âm thanh.
• Điện từ trường.
• …v…..v..

Cảm biến tiệm cận được sử dụng phổ biến trong nhiều thiết bị. Có thể kể đến:

• Ô tô tự lái.
• Dây chuyền lắp ráp.
• …v….v…

Trên thực tế, có rất nhiều loại cảm biến tiệm cận khác nhau. Chúng được thiết kế để nhận diện những mục tiêu đặc trưng riêng biệt.

Hai loại phổ biến nhất hiện nay là: cảm ứng tiệm cận điện dung và cảm ứng tiệm cận cảm ứng. 

Định nghĩa theo tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản (JIS)

Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản, gọi tắt là JIS đã định nghĩa Cảm biến tiệm cận theo hướng sau:

JIS đặt tên chung là “công tắc tiệm cận” cho tất cả các cảm biến cung cấp khả năng phát hiện không tiếp xúc các đối tượng mục tiêu ở gần hoặc trong vùng lân cận chung của cảm biến và phân loại chúng là cảm ứng, điện dung, siêu âm, quang điện, từ tính, v.v.

Giải thích kỹ thuật này xác định tất cả các cảm biến cảm ứng được sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại, cảm biến điện dung được sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại hoặc phi kim loại và cảm biến sử dụng từ trường DC làm cảm biến tiệm cận.

Xem thêm: Cảm biến ánh sáng là gì? Những loại sensor quang được sử dụng nhiều

Đặc trưng của cảm biến tiệm cận

Không gây mài mòn 

Cảm biến tiệm cận phát hiện một đối tượng mà không cần chạm vào nó, và do đó chúng không gây mài mòn hoặc làm hỏng đối tượng.

Các thiết bị như công tắc hành trình phát hiện một đối tượng bằng cách tiếp xúc với nó, nhưng Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện sự hiện diện của đối tượng bằng điện mà không cần phải chạm vào nó.

Tuổi thọ lâu

Không có tiếp điểm nào được sử dụng cho đầu ra, vì vậy Cảm biến có tuổi thọ lâu hơn (không bao gồm cảm biến sử dụng nam châm).

Cảm biến tiệm cận sử dụng đầu ra bán dẫn nên không có tiếp điểm ảnh hưởng đến tuổi thọ.

Phù hợp để sử dụng ở vị trí có nước hoặc dầu

Không giống như các phương pháp phát hiện quang học, Cảm biến tiệm cận thích hợp để sử dụng ở những vị trí có nước hoặc dầu.

Việc phát hiện diễn ra hầu như không bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn, dầu hoặc nước trên đối tượng được phát hiện. Các mẫu có vỏ fluororesin cũng có sẵn để chống hóa chất tuyệt vời.

Phản hồi tốc độ cao

Cảm biến tiệm cận cung cấp phản hồi tốc độ cao, so với các thiết bị chuyển mạch yêu cầu tiếp xúc vật lý.

Hoạt động tốt trong phạm vi nhiệt độ rộng

Cảm biến tiệm cận có thể được sử dụng trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Cụ thể từ tối thiểu -40 đến tối đa 200 ° C.

Ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường xung quanh

Không giống như các công tắc dựa vào tiếp xúc vật lý, Cảm biến tiệm cận bị ảnh hưởng bởi:

• Các cảm biến khác.
• Các vật thể xung quanh.
• Nhiệt độ môi trường xung quanh.

Cả cảm biến tiệm cận cảm ứng và điện dung đều bị ảnh hưởng bởi sự tương tác với các Cảm biến khác. Do đó, cần phải cẩn thận khi lắp đặt chúng để tránh nhiễu lẫn nhau.

Bên cạnh đó, phải cẩn thận để ngăn chặn ảnh hưởng của các vật kim loại xung quanh đối với Cảm biến tiệm cận cảm ứng và ngăn ngừa ảnh hưởng của tất cả các đối tượng xung quanh đối với Cảm biến tiệm cận điện dung.

Không bị ảnh hưởng bởi màu sắc

Cảm biến tiệm cận không bị ảnh hưởng bởi màu sắc.

Cảm biến tiệm cận phát hiện những thay đổi vật lý của một đối tượng, vì vậy chúng gần như hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi màu sắc bề mặt của đối tượng.

Có cảm biến hai dây

Đường dây nguồn và đường dây tín hiệu được kết hợp với nhau. Nếu chỉ có đường dây điện, các phần tử bên trong có thể bị hỏng.

Vì vậy, cảm biến tiệm cận luôn luôn chèn một tải. 

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến tiệm cận

Nguyên tắc phát hiện của cảm biến tiệm cận cảm ứng

Cảm biến tiệm cận cảm ứng có khả năng phát hiện sự mất từ tính, xảy ra do dòng điện xoáy được tạo ra trên bề mặt dẫn điện bởi từ trường bên ngoài. Bên cạnh đó, loại cảm biến này cũng phát hiện được những thay đổi trong trở kháng do dòng điện xoáy tạo ra trên một vật thể kim loại và từ trường xoay chiều được tạo ra trên cuộn dây.

Một số phương pháp khác là:

• Cảm biến phát hiện nhôm.
• Cảm biến phát hiện thành phần pha của tần số.
• Cảm biến đáp ứng xung.
• Cảm biến toàn kim loại, sử dụng cuộn dây làm việc để chỉ phát hiện thành phần đã thay đổi của trở kháng. 

Nguyên tắc phát hiện của cảm biến tiệm cận dung

Cảm biến tiệm cận điện dung có khả năng phát hiện những thay đổi về điện dung giữa đối tượng cảm biến và cảm biến. Lượng điện dung thay đổi này phụ thuộc vào kích thước và khoảng cách của đối tượng cảm biến. 

Bên cạnh đó, cảm biến này cũng có thể phát hiện được sự thay đổi công suất tạo ra giữa hai cực.

Cảm biến tiệm cận điện dung thông thường tương tự như một tụ điện có hai bản song song, trong đó dung lượng của hai bản được phát hiện. Một trong các tấm là vật thể được đo (với mặt đất tưởng tượng) và tấm kia là bề mặt cảm nhận của Cảm biến. 

Xem thêm: Cảm biến hồng ngoại là gì? Ứng dụng cảm biến hồng ngoại trong thực tế

Nguyên tắc phát hiện của cảm biến tiệm cận từ tính

Đầu sậy của công tắc được vận hành bằng nam châm. Khi công tắc lau sậy được BẬT, Cảm biến được BẬT.