Cảm biến công nghiệp

Cảm biến là thiết bị điện tử giúp thu nhận trạng thái, biến động từ môi trường, tác động vật lý, hóa học hoặc sinh học. Các tín hiệu được thu nhận này sẽ được truyền vào một thiết bị đo để chuyển hóa thành tín hiệu điện và hiển thị lên màn hình để con người có thể đọc được số liệu từ trạng thái đã thu được. Và những ứng dụng này ngày càng phổ biến trong ngành công nghiệp hiện nay.

Phân loại cảm biến

Hiện nay nhờ có sự phát triển mạnh mẽ trong nghiên cứu khoa học và ứng dụng trong kỹ thuật đo lường nhờ đó đã có rất nhiều chủng loại mẫu mã khác nhau được phát triển và sản xuất nhằm đáp ứng được tất cả nhu cầu của doanh nghiệp. Nhưng cũng chính có quá nhiều mẫu mã cùng chủng loại khiến doanh nghiệp khó khăn trong việc lựa chọn bộ cảm biến phù hợp nhất và chất lượng nhất.

Dù trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cảm biến phụ vụ các mục đích khác nhau nhưng chung quy cấu tạo chung của cảm biến thường hay cảm biến công nghiệp đều được cấu tạo từ các phần tử điện thay đổi tính chất theo sự biến đổi của môi trường.

Cấu tạo thông thường gồm các phần mạch điện tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh được thiết kế nhỏ gọn. Các tín hiệu sẽ được truyền ra theo quy chuẩn điện áp và dòng điện thông dụng phù hợp với bộ điều khiển. Một cảm biến hoàn thiện khi đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật sau:

•  Độ nhạy: Gia số nhỏ nhất có thể phát hiện
•  Mức tuyến tính: Khoảng giá trị được biến đổi có hệ số biến đổi cố định
•  Dải biến đổi: Khoảng giá trị biến đổi sử dụng được
•  Ảnh hưởng ngược: Khả năng gây thay đổi môi trường
•  Mức nhiễu ồn: Tiếng ồn riêng và ảnh hưởng của tác nhân khác lên kết quả
•  Sai số xác định: Phụ thuộc độ nhạy và mức nhiễu
•  Độ trôi: Sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ hoặc thời gian tồn tại (date).
•  Độ trễ: Mức độ đáp ứng với thay đổi của quá trình
•  Độ tin cậy: Khả năng làm việc ổn định, chịu những biến động lớn của môi trường như sốc các loại
•  Điều kiện môi trường: Dải nhiệt độ, độ ẩm, áp suất,… làm việc được.

Cơ bản cảm biến công nghiệp được chia thành là ba loại chính là:  

• Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, các loại tia, hạt bức xạ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động gia tốc, từ trường, trọng trường,…
• Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ pH, ion, khói, hợp chất đặc biệt….
• Cảm biến sinh học: đường glucose, DNA/RNA, Protein đặc biệt, vi khuẩn, virus…

Cách vận hành của cảm biến cũng được chia thành bị động và chủ động. 

Cảm biến chủ động: không cần sử dụng điện năng bổ sung để chuyển tín hiệu thu được sang tín hiệu điện. Điện hình là các cảm biến làm bằng vật liệu gốm, chuyển áp suất thành điện tích bề mặt. Các antenna cũng được xem là cảm biến chủ động.

Cảm biến thụ động: cần sử dụng điện áp bổ sung để chuyển hóa tín hiệu thành  tín hiệu điện. Điển hình là các photodiode khi có ánh sáng chiếu vào thì có sự thay đổi của điện trở tiếp giáp p-n được phân cực ngược. Các cảm biến bằng điện trở thường là cảm biến bị động.

Các loại cảm biến công nghiệp hiện có trên thị trường

Cảm biến tiệm cận là loại cảm biến được sử dụng khá phổ biến, công dụng chính là để phát hiện sự hiện diện của các vật thể gần đó mà không cần phải tiếp túc. Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện sự hiện diện của các đối tượng trong phạm vi vài mm. Khi có vật thể tiến đến gần, cảm biến tạo ra tín hiệu vào báo về bộ điều khiển

Cảm biến tiệm cận nói chung là một thiết bị giúp phát hiện ở tầm ngắn, tuy nhiên các nhà khoa học cũng đã có những cải tiến tối ưu giúp thiết bị có thể cảm nhận được ở phạm vi đến vài cm. Nhờ vào ứng dụng đặc biệt hữu ích này, cảm biến tiệm cận được sử dụng trong vô số hoạt động sản xuất và rất nhiều thiết bị ngày nay

Thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, khoảng cách phát hiện tối đa, nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa, kích thước đường kính và chiều dài.

Loại cảm biến tiệm cận thường được sử dụng là cảm biến tiệm cận điện dung. Nó sử dụng sự thay đổi điện dung do giảm khoảng cách tách biệt giữa các bản của tụ điện. Một bản tụ điện được gắn cố định vào đối tượng đang được giám sát, để làm phương tiện xác định chuyển động và vị trí của đối tượng từ vị trí gắn cảm biến

Cảm biến áp suất là thiết bị cơ điện giúp phát hiện lực trên một đơn vị diện tích trong chất khí, chất lỏng. Tín hiệu thu được sẽ được truyền đến đầu vào của thiết bị điều khiển và hiển thị gọi là máy đo áp suất

Cảm biến/đầu dò áp suất thường sử dụng màng ngăn và cầu đo biến dạng để đo lực tác động lên một đơn vị diện tích.

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm chức năng cảm biến, áp suất làm việc tối thiểu và tối đa, độ chính xác và một số chức năng cho những ứng dụng riêng. Cảm biến áp suất được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần thông tin về áp suất của chất khí hoặc chất lỏng để kiểm soát hoặc đo lường

Cảm biến vị trí/đầu dò vị trí là thiết bị điện tử được sử dụng để cảm nhận vị trí của van, cửa, van tiết lưu, v.v. Loại cảm biến này thường  được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần thông tin vị trí trong vô số các ứng dụng điều khiển. Một bộ chuyển đổi vị trí phổ biến là cái gọi là dây-nồi, hoặc dây chiết áp

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, chức năng cảm biến, phạm vi đo và các tính năng dành riêng cho loại cảm biến.

Cảm biến quang điện giúp cảm nhận các vật thể đi qua trong trường phát hiện của chúng, Loại này cũng có thể dùng phát hiện màu sắc, độ sạch và vị trí nếu cần.

Các cảm biến này hoạt động dựa vào việc đo lường những thay đổi trong ánh sáng mà chúng phát ra bằng cách sử dụng bộ phát và bộ thu

Cảm biến hạt là thiết bị điện tử được sử dụng để cảm nhận bụi và các hạt khác trong không khí và cung cấp tín hiệu cho đầu vào của thiết bị điều khiển hoặc hiển thị. Loại cảm biến này thường thấy trong các máy đếm hạt bụi, máy đếm hạt không khí, máy dò hạt

Ứng dụng chính là để giám sát lượng bụi trong các thùng, nhà kho, môi trường, công trường… Cảm biến được sử dụng trong kỹ thuật hạt nhân được gọi là cảm biến bức xạ (như đã giới thiệu ở trên)

Thông số kỹ thuật cần chú ý bao gồm loại đầu dò, kích thước hạt tối thiểu có thể phát hiện được, phạm vi nhiệt độ hoạt động, khối lượng mẫu và thời gian phản hồi.

Cảm biến chuyển động là thiết bị điện tử có thể cảm nhận chuyển động hoặc dừng lại của các bộ phận cơ khí, máy móc, thậm chí con người, v.v. và truyền tín hiệu về cho thiết bị điều khiển

Các ứng dụng điển hình của cảm biến này là phát hiện sự ngừng trệ của băng tải, quá trình làm viêc của các ổ trục, cảm nhận chuyển động và tự mở cửa như ở các siêu thị, trung tâm thương mại. Thông số kỹ thuật cần lưu ý bao gồm ứng dụng dự kiến, loại cảm biến, chức năng cảm biến, tốc độ tối thiểu và tối đa có thể cảm nhận

Cảm biến kim loại Thường xuất hiện dưới dạng máy dò kim loại là thiết bị điện tử hoặc cơ điện sử dụng để cảm nhận sự hiện diện của kim loại trong nhiều tình huống khác nhau. Cảm biến kim loại được tích hợp với nam châm điện là một đôi khá hiệu quả

Các ứng dụng cụ thể mà bạn có thể thấy sự xuất hiện của loại cảm biến này như việc dò kim loại trong hoàng hóa hoặc cơ thể người ở sân bay, máy dò vàng, dò kim loại trong thực phẩm, dùng trong xưởng cưa hoặc đúc phun…

Các thông số kỹ thuật chính cần lưu ý khi chọn thiết bị bao gồm ứng dụng dự kiến, khoảng cách phát hiện tối đa và các tính năng cần thiết nhất định.

Cảm biến mức hay còn gọi là cảm biến mực nước thường được sử dụng để xác định chiều cao của chất khí, chất lỏng hoặc chất rắn trong bể hoặc thùng có đạt đến ngưỡng cho phép hay chưa, nếu đã chạm mức cảnh báo tín hiệu sẽ được cảm biến truyền về thiết bị điều khiển

Cảm biến mức điển hình sử dụng phương tiện siêu âm, điện dung, rung hoặc cơ học để xác định chiều cao sản phẩm. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, chức năng cảm biến và khoảng cách phát hiện tối đa. Cảm biến / máy dò mức có thể là loại tiếp xúc hoặc không tiếp xúc

Cảm biến rò rỉ (thường xuất hiện dưới dạng máy phát hiện rò rỉ) là thiết bị điện tử được sử dụng để xác định hoặc theo dõi sự phóng điện không mong muốn của chất lỏng hoặc khí,  một số dựa vào siêu âm để phát hiện rò rỉ không khí.

Một dạng thiết bị phát hiện rò rỉ khác dựa vào các chất tạo bọt đơn giản để đo độ bền của các mối nối đường ống và thường được dùng để kiểm tra sự rò rỉ từ các vết nứt, các khớp nối, hàn gắn, sự không chặt chẽ của các lớp vỏ đảm bảo tiêu chuẩn chống nước

Cảm biến độ ẩm/đầu dò độ ẩm là công cụ sử dụng để đo lượng nước trong không khí, sau đó chúng sẽ chuyển các tín hiệu này đến máy đo độ ẩm và hiển thị dữ liệu cho người dùng. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm thời gian đáp ứng, nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa

Cảm biến khí và hóa chất Cảm biến khí (thiết bị cảnh báo khí và hóa chất) là các thiết bị điện tử thường được gắn cố định để giám sát độ an toàn trong nhà xưởng, gia đình…. được sử dụng để cảm nhận sự hiện diện của các loại khí hoặc hóa chất khác nhau. Đôi khi được thiết kế di động để kiểm tra ở từng khu vực cụ thể

Nó thường được sử dụng để phát hiện và cảnh báo sớm các loại khí độc hại, dễ cháy đảm bảo an toàn cho con người như: khí gas, chất làm lạnh, các loại khí dễ cháy, hóa chất độc hại….

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm ứng dụng dự kiến, loại cảm biến / máy dò, dải đo và các tính năng bổ sung khác.

Cảm biến lực thường xuất hiện trong các máy đo lực căng, kéo nén là thiết bị đo giúp kiểm tra các thông số khác nhau liên quan đến lực như trọng lượng, mô-men xoắn, tải, v.v..

Cảm biến hoạt động dựa trên động cơ áp điện có điện trở thay đổi khi tải biến dạng. Các phương pháp khác có thể được tích hợp để đo mô-men xoắn và biến dạng.

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm chức năng cảm biến, số lượng trục, tải tối thiểu và tối đa (hoặc mômen), nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa, kích thước của cảm biến.

Cảm biến dòng chảy là thiết bị được sử dụng để cảm nhận chuyển động của chất khí, chất lỏng, cung cấp tín hiệu đầu vào cho các thiết bị đo dòng chảy. Một cảm biến dòng chảy có thể thiết kế hoàn toàn là điện tử – sử dụng khả năng phát hiện siêu âm từ bên ngoài đường ống, hoặc một phần cơ học – chẳng hạn như bánh cánh khuấy nằm và quay trực tiếp trong chính dòng chảy.

Các thông số kỹ thuật chính cần lưu ý khi mua thiết bị bao gồm chức năng cảm biến, lưu lượng tối đa, áp suất làm việc tối đa và nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa. Cảm biến lưu lượng được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp chế biến

Cảm biến khuyết tật là loại cảm biến thường thấy trong các máy siêu âm kiểm tra khuyết tật là thiết bị điện tử được sử dụng trong nhiều quy trình sản xuất khác nhau để phát hiện ra những điểm không nhất quán trên bề mặt hoặc trong các vật liệu cơ bản như mối hàn.

Đúng với tên gọi của nó, máy dò khuyết tật ứng dụng dựa trên sóng siêu âm, âm thanh hoặc các phương tiện khác để xác định các khuyết tật trong vật liệu, có thể được lắp đặt di động hoặc cố định. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, phạm vi độ dày kiểm tra loại khuyết tất có thể dò được

Cảm biến ngọn lửa hay còn gọi là đầu báo cháy, là thiết bị quang điện tử được sử dụng để cảm nhận sự hiện diện và chất lượng của ngọn lửa. Đầu báo cháy hoạt động trên nguyên lý phát hiện tia cực tím hoặc tia hồng ngoại về sự hiện diện của ngọn lửa và được sử dụng trong nhiều ứng dụng kiểm soát quá trình đốt cháy như đầu đốt.

Thiết bị phát hiện ngọn lửa cũng tìm thấy trong các ứng dụng kiểm tra an toàn, chẳng hạn như trong hệ thống dập lửa dưới mui xe

Cảm biến điện/Que đo điện là loại phụ kiện dùng để cảm nhận dòng điện, điện áp, v.v. và cung cấp tín hiệu đến đầu vào của thiết bị cơ bản nhất là các đồng hồ vạn năng, đến các bị đo lường điện nâng cao, thiết bị giám sát chất lượng điện.

Loại này được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần thông tin về trạng thái của hệ thống điện và được sử dụng trong mọi thứ từ hệ thống đường sắt đến giám sát quạt, máy bơm và lò sưởi…

Các thông số kỹ thuật chính khi chọ mua que đo hoặc cảm biến điện là chức năng đo, phạm vi đo tối thiểu, tối đa,phạm vi nhiệt độ hoạt động.

Cảm biến tiếp xúc là tên gọi chung để đề cập đến bất kỳ loại thiết bị cảm biến nào có chức năng nhận tín hiệu bằng cách dựa vào chạm hoặc tiếp xúc vật lý giữa cảm biến và đối tượng cần được theo dõi theo dõi.

Một loại cảm biến tiếp xúc đơn giản được sử dụng trong các hệ thống báo động để giám sát cửa ra vào, cửa sổ hoặc cửa khác. Khi cửa ra vào hoặc cửa sổ bị đóng lại, cảm biến sẽ nhận tín hiệu và truyền đến công tắc từ hoặc thiết bị điều khiến tín hiệu cửa đã được đóng

Tương tự, khi cửa hoặc cửa sổ được mở, cảm biến tiếp xúc sẽ cảnh báo cho bộ điều khiển về trạng thái tại điểm đó và có thể kích hoạt một hành động chẳng hạn như còi báo động âm thanh.

Cảm biến không tiếp xúc ngược lại với cảm biến tiếp xúc, cảm biến không tiếp xúc là thiết bị không yêu cầu chạm vật lý giữa cảm biến và đối tượng được giám sát.

Một ví dụ quen thuộc của loại cảm biến này là máy dò chuyển động được sử dụng trong đèn an ninh. Việc phát hiện các đối tượng trong phạm vi của máy dò chuyển động được thực hiện bằng cách sử dụng các phương tiện như  hồng ngoại, vi sóng, radar v.v.

Súng bắn tố độ được cơ quan thực thi pháp luật sử dụng để theo dõi tốc độ của xe cộ là một ví dụ về dạng cảm biến không tiếp xúc

Ngoài ra, còn rất nhiều loại cảm biến khác được sử dụng tùy vào trường hợp cụ thể như cảm biến đo rung, cảm biến đo độ ồn, cảm biến đo biến dạng….

Để được tư vấn hơn về việc chọn mua các loại cảm biến sử dụng trong công nghiệp vui lòng liên hệ cho Lidinco theo địa chỉ bên dưới, để được hỗ trợ tư vấn tốt nhất

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG

HCM: 028.39778269 – 028.36016797 –  (Zalo) 0906.988.447
Skype: Lidinco – Email: sales@lidinco.com
Bắc Ninh: 0222.7300180 – Email: bn@lidinco.com