trên 2024/06/3 527

Các loại cảm biến gần nhau khác nhau với hoạt động & ứng dụng

Trong thế giới công nghệ thay đổi nhanh chóng ngày nay, các cảm biến lân cận rất tuyệt vời trong việc tăng cường chức năng và hiệu quả của các hệ thống khác nhau.Các cảm biến này giúp các thiết bị phát hiện các đối tượng mà không cần tiếp xúc vật lý.đó là hữu ích trong cả môi trường công nghiệp và thiết bị điện tử tiêu dùng.Bài viết này sẽ giải thích các loại cảm biến gần nhau khác nhau, dung dịch, cảm ứng, quang điện, siêu âm và từ tính.Chúng tôi sẽ khám phá các nguyên tắc làm việc, các thành phần chính, ứng dụng, và ưu điểm và nhược điểm của họ.Hướng dẫn này sẽ giúp bạn hiểu và chọn cảm biến phù hợp với nhu cầu của bạn.

Danh mục

Hình 1: Cảm biến gần

Cảm biến lân cận điện dung

Các cảm biến điện dung có thể phát hiện các mục tiêu mà không cần chạm vào chúng và hữu ích theo nhiều cách.Nó có thể xác định các vật liệu rắn như giấy, nhựa, thủy tinh, vải và gỗ, và cả chất lỏng như dầu, sơn và nước.Điện dung Cảm biến gần được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, có khả năng phát hiện cả vật liệu dẫn điện và không dẫn điện.Chúng hoạt động bằng cách tạo ra một điện trường giữa hai tấm được phân tách bằng chất điện môi.Khi một đối tượng vào trường này, điện dung giữa tấm thay đổi, sửa đổi tín hiệu đầu ra cho biết sự hiện diện của đối tượng.

Hình 2: Cảm biến lân cận điện dung

Các thành phần chính của các cảm biến lân cận điện dung

Một cảm biến lân cận điện dung bao gồm bốn phần chính.

Cơ thể cảm biến: bao gồm các mạch cung cấp năng lượng cho cảm biến và được làm từ vật liệu bền để chịu đựng môi trường công nghiệp.

Mặt cảm biến: Được định vị ở phía trước, đây là điểm phát hiện chính, được thiết kế để tương tác với đối tượng đích với độ nhạy và độ bền tối ưu hóa.

Ánh sáng chỉ báo: Nằm đối diện mặt cảm biến, nó sáng lên khi phát hiện một vật thể, cung cấp phản hồi trực quan ngay lập tức.

Kết nối cảm biến: Đây có thể là cáp được gắn sẵn hoặc đầu nối, được chọn dựa trên nhu cầu cài đặt và đảm bảo kết nối an toàn.

Hình 3: Sơ đồ nối dây cảm biến điện dung

Nguyên tắc làm việc của các cảm biến lân cận điện dung

Các cảm biến lân cận điện dung hoạt động dựa trên điện dung, khả năng lưu trữ điện tích.Một mạch dao động tạo ra một điện trường xen kẽ ở mặt cảm biến, rất nhạy cảm với các vật thể gần đó.Mạch máy dò theo dõi thay đổi điện dung và khi một vật thể đến gần, điện dung thay đổi, mà mạch phát hiện.Mạch đầu ra trạng thái rắn sau đó chuyển đổi thay đổi điện dung thành tín hiệu đầu ra, kích hoạt các hành động như báo động hoặc dừng máy móc.

Hình 4: Nguyên tắc làm việc cảm biến điện dung

Khi một vật thể tiếp cận tấm cảm biến, nó làm thay đổi điện dung của hệ thống.Thay đổi này được phát hiện bởi mạch, sau đó gửi tín hiệu đầu ra cho biết sự hiện diện của đối tượng đích.

Khi mạch dao động đạt đến một biên độ cụ thể, nó sẽ bắt đầu dao động và điều chỉnh điều kiện đầu ra cảm biến.Khi mục tiêu di chuyển ra khỏi cảm biến điện dung, biên độ dao động của bộ dao động sẽ giảm, đưa cảm biến trở lại trạng thái ban đầu.

Phạm vi phát hiện của cảm biến này là khoảng 1 inch hoặc 25 mm, nhưng một số cảm biến có thể mở rộng phạm vi của chúng lên đến 2 inch.Cảm biến này đã chứng minh rằng nó có thể dễ dàng phát hiện các vật thể có hằng số điện môi vượt trội.

Hình 5: Cảm biến điện dung

Các loại cảm biến gần điện dung

Có nhiều loại cảm biến điện dung khác nhau, mỗi loại được làm cho các mục đích cụ thể.

Các cảm biến điện dung thu nhỏ được tạo ra cho các không gian nhỏ và có hình dạng wafer hoặc hình trụ.Chúng là cần thiết để giám sát và kiểm soát các quy trình máy, thường làm việc như bộ đếm công việc hoặc máy dò.Bởi vì chúng quá nhỏ, chúng thường cần một bộ khuếch đại bên ngoài để hoạt động tốt.Bộ khuếch đại này có một chiết áp cho phép bạn điều chỉnh độ nhạy, đảm bảo phát hiện chính xác ở các khu vực chặt chẽ.Kích thước nhỏ của chúng làm cho chúng hoàn hảo cho những nơi không gian chật nhưng phát hiện chính xác là điều bắt buộc.

Hình 6: Cảm biến điện dung thu nhỏ

Các cảm biến điện dung hình trụ lớn hơn các cảm biến thu nhỏ và có đường kính khác nhau, từ ∅6.5 - M12 đến M12 - M30.Các cảm biến này cho phép bạn điều chỉnh khoảng cách cảm biến của chúng và chọn từ các kích thước nhà ở khác nhau và các tùy chọn lắp, bao gồm cả Flush và không Flush.Chúng chủ yếu được sử dụng để phát hiện các cấp độ và sự gần gũi mà không cần tiếp xúc và thậm chí có thể cảm nhận được thông qua các bức tường container.

Hình 7: Cảm biến điện dung hình trụ

Cảm biến điện dung nhiệt độ cao là lý tưởng cho những nơi rất nóng như xưởng đúc kim loại, nhà máy hóa học và các cơ sở chế biến thực phẩm.Họ đo chính xác và giám sát chất lỏng và vật liệu số lượng lớn ngay cả khi cực kỳ nóng.Được làm từ các vật liệu chịu nhiệt, các cảm biến này bền và hoạt động liên tục ở nhiệt độ cao.Điện tử tiên tiến của họ quản lý căng thẳng nhiệt, đảm bảo đọc đáng tin cậy.Có lợi cho các ngành công nghiệp làm việc với nhiệt độ cực cao, các cảm biến này tăng cường an toàn, cải thiện hiệu quả và giúp duy trì các hoạt động trơn tru trong điều kiện khó khăn.

Hình 8: Cảm biến điện dung nhiệt độ cao

Một cảm biến điện dung tương tự hoạt động giống như cảm biến điện dung thông thường nhưng cung cấp các lợi ích bổ sung tùy thuộc vào việc sử dụng nó.Các cảm biến này là tuyệt vời để chọn vật liệu, giám sát độ dày và phát hiện sự khác biệt về nồng độ, làm cho chúng linh hoạt hơn so với các ứng dụng khác.

Hình 9: Cảm biến điện dung tương tự

Ứng dụng của các cảm biến lân cận điện dung

Một ứng dụng cho các cảm biến này là cảm biến cấp độ.Các cảm biến này rất hữu ích để đo các chất cấp trong các thùng chứa hoặc bể.Điều này có lợi cho việc quản lý tài nguyên và giữ cho các hệ thống hoạt động trơn tru.Ví dụ, trong quản lý nước, các cảm biến được sử dụng trong các hệ thống bơm tự động để kiểm tra mực nước.Khi nước đạt đến một điểm nhất định, cảm biến bảo máy bơm bật hoặc tắt, dừng tràn và đảm bảo có đủ nước.

Trong một nhà máy xe hơi, các cảm biến lân cận kiểm tra xem các bộ phận ở đúng vị trí trước khi máy chuyển sang nhiệm vụ tiếp theo.Điều này giúp tránh những sai lầm và giữ cho mọi thứ hoạt động trơn tru bằng cách đảm bảo mỗi phần là nơi cần đến.Công nhân có thể thay đổi cài đặt máy dựa trên những gì các cảm biến nói, làm cho sản xuất nhanh hơn và giảm chất thải.

Điện tử tiêu dùng như điện thoại thông minh và máy tính bảng sử dụng cảm biến điện dung để phát hiện đầu vào cảm ứng trên màn hình của bạn.Công nghệ này hiện được áp dụng cho máy tính xách tay với các trackpad cảm ứng, tăng cường tương tác của người dùng.

Cảm biến điện dung rất hữu ích trong môi trường công nghiệp.Chúng có thể giúp bằng cách tìm vật liệu, kiểm tra các vật liệu khác nhau, đo độ dày vật liệu và khoảng cách giữa các vật thể.

Trong chăm sóc sức khỏe, các cảm biến điện dung là cần thiết.Chúng giúp trong các thiết bị y tế như màn hình huyết áp bằng cách đo áp suất chính xác.

Ưu điểm và nhược điểm của các cảm biến gần điện dung

Các cảm biến lân cận điện dung có lợi ích như phát hiện không tiếp xúc, tuyệt vời trong việc phát hiện các vật liệu khác nhau và khả năng chống bụi và độ ẩm.Tuy nhiên, chúng nhạy cảm với nhiễu điện từ (EMI) và nhiễu tần số vô tuyến (RFI), có thể khiến chúng đưa ra các bài đọc sai và phạm vi cảm biến của chúng ngắn hơn các loại cảm biến khác.

Ví dụ về các cảm biến lân cận điện dung

Các cảm biến lân cận điện dung phổ biến trên thị trường bao gồm các mô hình như M12, M18, M30, CR30-15AO và CR18-8DN, được biết đến với độ tin cậy và sự phù hợp của ứng dụng đa dạng.

M12, M18, M30: Thường xuyên được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp về độ tin cậy và sự phù hợp của ứng dụng xung quanh.

CR30-15AO: Cung cấp một phạm vi cảm biến lớn hơn và độ bền nâng cao.

CR18-8DN: Được biết đến với hiệu suất mạnh và độ nhạy cao.

Hình 10: CR30-15AO

Tiêu chí lựa chọn cho cảm biến lân cận điện dung

Khi chọn cảm biến lân cận điện dung, hãy xem xét phạm vi cảm biến cần thiết cho ứng dụng của bạn và đảm bảo khả năng tương thích với các thuộc tính vật liệu đích.Chọn một cảm biến có thể chịu được các điều kiện môi trường như bụi, độ ẩm và thay đổi nhiệt độ.Thực hiện theo các hướng dẫn của nhà sản xuất để lắp đặt, bao gồm gắn và nối dây thích hợp, giữ cho tấm cảm biến sạch sẽ và tránh các nguồn nhiễu tần số điện từ và tần số vô tuyến (EMI/RFI).

Cảm biến lân cận quy nạp

Hình 11: Cảm biến gần gũi quy nạp

Các cảm biến lân cận quy nạp rất hữu ích trong các thiết lập công nghiệp vì độ bền và độ tin cậy của chúng.Các cảm biến này phát hiện các đối tượng kim loại thông qua cảm ứng điện từ.Khi một vật thể kim loại đi vào trường điện từ của cảm biến, nó sẽ gây ra các dòng điện xoáy thay đổi đầu ra của cảm biến.

Các thành phần chính của cảm biến gần cảm ứng

Một cảm biến lân cận quy nạp bao gồm bốn phần chính.

Cuộn dây: Tạo một trường điện từ, được tăng cường bởi lõi ferrite.

Dao động: Sản xuất trường điện từ tần số cao.

Schmitt Trigger: Một mạch so sánh tái tạo giới thiệu độ trễ bằng cách áp dụng phản hồi tích cực cho đầu vào không đảo ngược của bộ so sánh hoặc bộ khuếch đại khác biệt.

Bộ khuếch đại đầu ra: Sử dụng bóng bán dẫn NPN hoặc PNP để chỉ ra sự phát hiện của một đối tượng kim loại.

Nguyên tắc làm việc của cảm biến lân cận quy nạp

Các cảm biến này hoạt động bằng cách tạo ra một trường điện từ.Khi một vật thể kim loại tiếp xúc với trường này, nó làm cho dòng điện xoáy phát triển trong đối tượng, từ đó ảnh hưởng đến biên độ của bộ tạo dao động cảm biến.Các mạch bên trong của cảm biến phát hiện sự thay đổi này và tạo tín hiệu đầu ra để chỉ ra sự hiện diện của đối tượng kim loại.

Hình 12: Nguyên tắc làm việc của cảm biến gần cảm ứng

Các loại cảm biến gần cảm ứng

Các cảm biến lân cận quy nạp có ba loại chính.

Cảm biến tiêu chuẩn: Các cảm biến này có cuộn dây, bộ dao động và mạch xử lý tín hiệu, cung cấp một phạm vi cân bằng và độ nhạy tốt.

Cảm biến được che chắn: Có một tấm chắn kim loại xung quanh cuộn cảm biến, cung cấp khả năng miễn dịch tốt hơn cho nhiễu nhưng với phạm vi cảm biến giảm.

Cảm biến không được che chở: Thiếu một tấm chắn kim loại, dẫn đến một phạm vi cảm biến lớn hơn nhưng dễ bị nhiễu từ bên ngoài hơn.

Ứng dụng của các cảm biến lân cận quy nạp

Các cảm biến này thường được sử dụng để cảm biến vị trí, phát hiện đối tượng, phát hiện va chạm, cảm biến tốc độ và trong máy móc tự động.Chúng thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng.

Trong các dây chuyền sản xuất và lắp ráp, các cảm biến này giúp giám sát và kiểm soát vị trí và chuyển động của các bộ phận, giúp sản xuất dễ dàng và chính xác hơn.Trong các hệ thống xử lý vật liệu, đặc biệt là trong hậu cần và kho lưu trữ, các cảm biến này hỗ trợ chuyển và xử lý các vật liệu trơn tru, giảm lỗi và tăng tốc hoạt động.Và trong các hệ thống phát hiện xe, được sử dụng trong quản lý giao thông và các ứng dụng ô tô, các cảm biến này giúp phát hiện các phương tiện, hỗ trợ phòng chống va chạm và quản lý giao thông.

Ưu điểm và nhược điểm của các cảm biến gần cảm ứng

Cảm biến cảm ứng cung cấp cảm biến không tiếp xúc, tốc độ cao và độ tin cậy.Chúng không bị ảnh hưởng bởi màu sắc và hoàn thiện bề mặt của đối tượng mục tiêu.Tuy nhiên, chúng chỉ có thể phát hiện các đối tượng kim loại và độ nhạy của chúng thay đổi theo các kim loại khác nhau, đòi hỏi phải hiệu chuẩn cho các ứng dụng cụ thể.

Ví dụ về các cảm biến lân cận quy nạp

LJ12A3-4-Z/BX: đa năng cho các ứng dụng công nghiệp.

PR12-DN: Đáng tin cậy trong các quy trình sản xuất.

SN04-N: Được biết đến với hiệu quả và độ bền.

Hình 13: SN04-N

Cảm biến gần bằng quang điện

Hình 14: Cảm biến lân cận quang điện

Các cảm biến gần bằng quang điện sử dụng ánh sáng để xác định xem các đối tượng có mặt hay không.Các cảm biến này bao gồm một bộ phát ánh sáng và một máy thu.Khi một đối tượng chặn chùm sáng, đầu ra của người nhận thay đổi.

Các thành phần chính của cảm biến gần bằng quang điện

Cảm biến lân cận quang điện bao gồm bốn phần chính.Các thành phần này hoạt động cùng nhau để phát hiện ngay cả các đối tượng nhỏ chính xác, đảm bảo hoạt động chính xác và đáng tin cậy.

Nguồn ánh sáng: Thông thường, một diode LED hoặc laser phát ra chùm sáng.

Máy dò ánh sáng: Một photodiode hoặc phototransistor phát hiện ánh sáng.

Bộ chuyển đổi tín hiệu: Chuyển đổi ánh sáng được phát hiện thành tín hiệu điện.

Bộ khuếch đại: Tăng tín hiệu điện để xử lý.

Nguyên tắc làm việc của cảm biến gần quang điện

Cảm biến quang điện hoạt động bằng cách phát ra một chùm ánh sáng được điều chế.Khi một vật thể phản xạ hoặc làm gián đoạn chùm tia này, máy dò ánh sáng cảm nhận được sự thay đổi cường độ ánh sáng và tạo ra tín hiệu điện để chỉ ra sự hiện diện của đối tượng.Các cảm biến này rất nhạy cảm với các biến thể ánh sáng và có thể hoạt động trên khoảng cách dài, khiến chúng chống lại sự can thiệp điện từ.

Các loại cảm biến gần bằng quang điện

Các cảm biến chùm tia: Chúng có các đơn vị máy phát và máy thu riêng biệt.Họ cung cấp phạm vi cảm biến dài nhất và độ chính xác cao nhất.

Hình 15: Các cảm biến xuyên qua chùm tia

Cảm biến phản xạ retro: Máy phát và máy thu được kết hợp trong một đơn vị, sử dụng một phản xạ riêng biệt.Họ cung cấp một phạm vi cảm biến vừa phải và cài đặt dễ dàng hơn.

Hình 16: Cảm biến phản xạ retro

Các cảm biến phản xạ khuếch tán: Máy phát và máy thu được kết hợp, dựa vào đối tượng mục tiêu để phản chiếu ánh sáng.Họ cung cấp phạm vi cảm biến ngắn nhất nhưng là dễ cài đặt nhất.

Hình 17: Cảm biến phản xạ khuếch tán

Ứng dụng của các cảm biến gần bằng quang điện

Các cảm biến này được sử dụng trong các hệ thống băng tải, bao bì, bộ phân phối tự động và ứng dụng đếm đối tượng.Chúng cũng được tìm thấy trong các mặt hàng hàng ngày như bộ phân phối xà phòng tự động, đồ chơi, máy bán hàng tự động và cửa tự động.Ứng dụng rộng rãi của họ nhấn mạnh khả năng thích ứng và độ tin cậy của họ, khiến chúng có giá trị trong cả các ứng dụng công nghiệp và tiêu dùng.

Ưu điểm và nhược điểm của các cảm biến gần quang điện

Cảm biến quang điện cung cấp các lợi thế như phạm vi cảm biến dài, độ chính xác cao và khả năng miễn dịch đối với nhiễu điện từ.Tuy nhiên, chúng có thể bị ảnh hưởng bởi các đặc điểm màu sắc và bề mặt của đối tượng, và hiệu suất của chúng có thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường như bụi và ánh sáng xung quanh.

Ví dụ về các cảm biến gần quang điện

E18-D8NK: Được biết đến với thiết kế và hiệu quả mạnh mẽ trong các ứng dụng khác nhau.

TCRT5000: thường được sử dụng trong các robot theo dõi và các tác vụ phát hiện đối tượng.

RPR220: Nổi tiếng về độ chính xác và độ tin cậy của nó trong việc phát hiện các đối tượng nhỏ.

Hình 18: TCRT5000

Tiêu chí lựa chọn cho các cảm biến gần bằng quang điện

Khi chọn một cảm biến lân cận quang điện, hãy xem xét phạm vi cảm biến, tính chất đối tượng đích, điều kiện môi trường và yêu cầu cài đặt.Các cảm biến xuyên chùm cung cấp phạm vi dài nhất, trong khi các cảm biến phản xạ khuếch tán nhạy cảm hơn với các biến thể đối tượng nhưng dễ cài đặt hơn.

Cảm biến gần gũi siêu âm

Hình 19: Cảm biến lân cận siêu âm

Các cảm biến gần siêu âm sử dụng sóng âm để phát hiện các đối tượng.Chúng phát ra sóng âm thanh tần số cao và đo thời gian để các sóng này quay trở lại sau khi bật ra khỏi một vật thể, tính toán khoảng cách dựa trên thời gian thực hiện.

Các thành phần chính của cảm biến gần siêu âm

Bộ phát (máy phát): gửi sóng siêu âm.

Máy thu (đầu dò): Phát hiện các sóng phản xạ và chuyển đổi các sóng nhận được thành tín hiệu điện và diễn giải tín hiệu này để xác định khoảng cách với vật thể.

Nguyên tắc làm việc của cảm biến gần siêu âm

Cảm biến siêu âm hoạt động bằng cách phát ra sóng siêu âm từ đầu dò.Khi một đối tượng nằm trong phạm vi, các sóng này phản chiếu lại và được chọn bởi bộ chuyển đổi.Cảm biến tính toán khoảng cách đến đối tượng bằng cách đo khoảng thời gian giữa việc gửi và nhận sóng.

Hình 20: Nguyên tắc làm việc của cảm biến gần siêu âm

Các loại cảm biến gần siêu âm

Các cảm biến xuyên chùm: có các đơn vị máy phát và máy thu riêng biệt.Phát hiện xảy ra khi một đối tượng làm gián đoạn chùm siêu âm giữa chúng.

Cảm biến phản xạ: Kết hợp máy phát và máy thu trong một đơn vị.Họ phát hiện các đối tượng bằng cách chụp các sóng phản xạ.

Các ứng dụng của các cảm biến gần siêu âm

Chức năng cảm biến siêu âm cho phép chúng thực hiện nhiều tác vụ, chẳng hạn như phát hiện đối tượng, cảm biến mức độ, phát hiện sự hiện diện và đo khoảng cách.Các cảm biến lân cận siêu âm được đặc biệt ưa chuộng trong ngành chế biến thực phẩm và đồ uống do tính chất không tiếp xúc của chúng.Tính năng này đảm bảo hoạt động vệ sinh và giảm nguy cơ ô nhiễm.Trong tự động hóa công nghiệp, các cảm biến này góp phần tối ưu hóa quy trình công việc, tăng cường an toàn và tăng hiệu quả tổng thể của các quy trình sản xuất.Khả năng hoạt động đáng tin cậy của họ trong các môi trường khác nhau, bao gồm cả những người có bụi, khói hoặc độ ẩm, cho thấy sự không thể thiếu trong các ứng dụng công nghiệp hiện đại.

Ưu điểm và nhược điểm của các cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm có thể phát hiện nhiều vật liệu, bất kể màu sắc hay độ trong suốt của chúng.Điều này làm cho chúng hữu ích trong các tình huống mà các cảm biến quang có thể thất bại, chẳng hạn như với các vật thể rõ ràng hoặc sáng bóng.Chúng hoạt động tốt trong điều kiện khó khăn, như những người có bụi, khói hoặc độ ẩm, vì chúng được xây dựng để mạnh mẽ và đáng tin cậy.Các cảm biến này phát ra sóng siêu âm và đo thời gian để sóng bật trở lại từ một vật thể.Điều này giúp họ phát hiện các đối tượng và đo khoảng cách chính xác.

Tuy nhiên, các cảm biến siêu âm có thể đấu tranh với các vật thể có hình dạng phức tạp hoặc bề mặt chi tiết.Chúng có thể phân tán sóng, làm cho phát hiện khó khăn.Các đối tượng có bề mặt mềm hấp thụ âm thanh cũng có thể là một vấn đề, vì chúng có thể không phản ánh các sóng trở lại tốt, dẫn đến các tín hiệu yếu và các bài đọc không chính xác.Thay đổi nhiệt độ cũng có thể ảnh hưởng đến các cảm biến siêu âm.Tốc độ của âm thanh thay đổi theo nhiệt độ, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.Mặc dù nhiều cảm biến có các tính năng để điều chỉnh cho sự thay đổi nhiệt độ, dao động cực độ vẫn có thể gây ra vấn đề.Tiếng ồn nền từ các nguồn siêu âm khác có thể cản trở hoạt động của cảm biến.Trong môi trường ồn ào, có thể khó phân biệt sóng cảm biến với các âm thanh siêu âm khác, có thể dẫn đến đọc sai hoặc độ chính xác thấp hơn.

Ví dụ về các cảm biến gần siêu âm

MB1242: Thiết kế nhỏ gọn và độ chính xác cao.

MB1001: Phổ biến cho sử dụng đa năng.

NU40A14T-1: Cảm biến hiệu suất cao cho các ứng dụng công nghiệp.

MB1634HRLV: Cảm biến độ phân giải cao cho các phép đo chi tiết.

Hình 21: MB1242

Hình 22: NU40A14T-1

Tiêu chí lựa chọn của các cảm biến gần siêu âm

Khi chọn cảm biến siêu âm, hãy xem xét các yếu tố này dưới đây.

Chọn loại đầu ra: Quyết định xem bạn cần đầu ra kỹ thuật số (BẬT/TẮT) hoặc tương tự (phạm vi liên tục).Đầu ra kỹ thuật số hoạt động tốt để phát hiện đơn giản, trong khi các đầu ra tương tự cung cấp thông tin khoảng cách chi tiết hơn, rất hữu ích cho các phép đo chính xác.

Tần số đầu dò: Tần số của đầu dò siêu âm ảnh hưởng đến phạm vi và độ phân giải của cảm biến.Tần số cao hơn cho chi tiết tốt hơn và tốt cho khoảng cách ngắn.Tần số thấp hơn có thể phát hiện thêm nhưng với ít chi tiết hơn.

Xếp hạng IP: Đánh giá bảo vệ xâm nhập (IP) cho thấy khả năng chống bụi và nước của cảm biến.Xếp hạng IP cao hơn (như IP67 hoặc IP68) được yêu cầu cho các môi trường khắc nghiệt nơi cảm biến có thể tiếp xúc với độ ẩm, bụi hoặc các chất có hại khác.

Che chắn: Xem xét liệu cảm biến có được bảo vệ để bảo vệ chống lại sự can thiệp điện từ (EMI) hay không.Các cảm biến được che chắn là tốt trong môi trường có nhiễu điện cao, đảm bảo các phép đo là chính xác và đáng tin cậy.

Cảm biến lân cận từ tính

Các cảm biến lân cận từ tính phát hiện các đối tượng bằng cách cảm nhận những thay đổi trong từ trường.Chúng bao gồm một nam châm và một yếu tố cảm biến như một công tắc sậy hoặc cảm biến hiệu ứng hội trường.Các cảm biến này được sử dụng để cảm biến tốc độ, phát hiện vị trí cửa và hệ thống bảo mật.

Hình 23: Cảm biến lân cận từ tính

Các thành phần chính của cảm biến gần từ tính

Cảm biến lân cận từ tính có bốn phần chính.

Lõi ferrite với cuộn dây: tạo ra từ trường.

Dao động: Tạo từ trường.

Kích hoạt Schmitt: Đáp ứng với những thay đổi về biên độ dao động.

Bộ khuếch đại đầu ra: Điều kiện tín hiệu đầu ra.

Nguyên tắc làm việc của các cảm biến gần từ tính

Các cảm biến lân cận từ tính phát hiện từ trường được tạo ra bởi nam châm hoặc vật thể sắt từ.Phần tử cảm biến, chẳng hạn như công tắc sậy, cảm biến hiệu ứng Hall hoặc cảm biến kháng từ tính, làm thay đổi các tính chất điện của nó để đáp ứng với từ trường.Sự thay đổi này sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện để xử lý thêm.

Các loại cảm biến gần từ tính

Cảm biến dựa trên chuyển đổi sậy: Đơn giản và đáng tin cậy nhưng có vòng đời hạn chế do hao mòn cơ học.Công tắc sậy là các thiết bị cơ học có chứa hai cây sậy kim loại màu được bọc trong một ống thủy tinh.Khi một từ trường được áp dụng, sậy kết hợp với nhau, hoàn thành mạch điện.Sự thay đổi này từ trạng thái mở sang trạng thái đóng có thể được phát hiện và sử dụng làm tín hiệu đầu vào.

Hình 24: Các cảm biến dựa trên chuyển đổi sậy

Cảm biến hiệu ứng Hall: Cung cấp độ nhạy và độ bền được cải thiện, hoạt động theo nguyên tắc từ trường ảnh hưởng đến điện áp của vật liệu bán dẫn.Các cảm biến hiệu ứng Hall hoạt động theo nguyên tắc rằng khi một từ trường vuông góc với dòng điện của dòng điện trong một dây dẫn, nó sẽ tạo ra một điện áp (điện áp hội trường) trên dây dẫn.Điện áp này có thể được đo và tỷ lệ thuận với cường độ của từ trường, cho phép cảm biến phát hiện sự hiện diện và cường độ của từ trường.

Hình 25: Cảm biến Hiệu ứng Hall

Cảm biến chống từ tính: Cung cấp độ nhạy cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp, lý tưởng để phát hiện từ trường yếu và các phép đo chính xác.Các cảm biến kháng từ tính phát hiện những thay đổi trong điện trở để đáp ứng với từ trường.Các cảm biến này bao gồm các vật liệu có điện trở thay đổi khi tiếp xúc với từ trường.Sự thay đổi điện trở sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện, có thể được sử dụng để phát hiện từ trường chính xác.

Hình 26: Cảm biến chống từ tính

Ứng dụng của các cảm biến lân cận từ tính

Trong các hệ thống bảo mật, các cảm biến lân cận từ tính tăng cường an toàn bằng cách phát hiện việc mở và đóng cửa và cửa sổ, cảnh báo về các vi phạm tiềm năng hoặc truy cập trái phép.Tính năng này đặc biệt có giá trị trong cả môi trường dân cư và thương mại.Trong ngành công nghiệp ô tô, các cảm biến này rất tốt để theo dõi bất kỳ thành phần nào trong xe, chẳng hạn như theo dõi vị trí của cửa, mũ trùm đầu hoặc nắp cốp và thậm chí đóng góp vào chức năng của các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADA).Bằng cách cung cấp dữ liệu chính xác và đáng tin cậy, các cảm biến lân cận từ tính giúp đảm bảo an toàn, hiệu quả và độ tin cậy của nhiều ứng dụng trên các lĩnh vực khác nhau.

Ưu điểm và nhược điểm của cảm biến gần từ tính

Phát hiện không tiếp xúc giảm hao mòn cơ học, giảm thiểu nhu cầu bảo trì và tăng cường tuổi thọ của cả cảm biến và các đối tượng được phát hiện, làm cho nó đặc biệt có lợi trong môi trường vô trùng hoặc sạch sẽ tiếp xúc có thể dẫn đến ô nhiễm. Độ nhạy cao của nó là lý tưởng cho các phép đo và ứng dụng chính xác Yêu cầu độ chính xác cao, chẳng hạn như trong các dụng cụ khoa học, thiết bị y tế, và các quy trình công nghiệp được điều chỉnh tinh xảo.Ngoài ra, các cảm biến này duy trì Hiệu suất đáng tin cậy trong môi trường khắc nghiệt đặc trưng bởi mức độ cao của bụi, độ ẩm hoặc nhiệt độ khắc nghiệt, đảm bảo chức năng nhất quán thời gian.

Tuy nhiên, có những bất lợi như Tốt.Trong môi trường có nhiễu điện từ đáng kể (EMI), như vậy Là những thiết bị gần như máy móc hoặc thiết bị điện tử, các cảm biến có thể sản xuất Bài đọc sai hoặc trở nên kém hiệu quả hơn.Thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến Hiệu suất của cảm biến từ tính, có thể gặp phải sự trôi dạt hoặc giảm Độ nhạy dưới nhiệt độ khắc nghiệt.Do sự nhạy cảm của chúng đối với bên ngoài từ trường và dao động nhiệt độ, cảm biến từ tính đòi hỏi phải cẩn thận Thiết kế và thực hiện trong các hệ thống để đảm bảo hoạt động đúng.Điều này có thể Tăng sự phức tạp và chi phí phát triển và hội nhập, là bổ sung Các thành phần hoặc che chắn có thể cần thiết để bảo vệ các cảm biến khỏi sự can thiệp và các yếu tố môi trường.

Ví dụ về cảm biến lân cận từ tính

SEN-K11010: Được biết đến với hiệu suất tốt nhất trong môi trường công nghiệp.

MC-38: Thường được sử dụng trong các hệ thống bảo mật để phát hiện vị trí cửa.

PR-3150: Được sử dụng trong các ứng dụng ô tô cho độ nhạy cao của nó.

NJK-5002: Được ưa chuộng trong Điện tử tiêu dùng do kích thước và độ tin cậy nhỏ gọn của nó.

Tiêu chí lựa chọn của cảm biến lân cận từ tính

Chọn cảm biến đúng liên quan đến việc xem xét các yếu tố như môi trường hoạt động, vật liệu mục tiêu, độ nhạy bắt buộc, hệ số hình thức và chi phí.Môi trường hoạt động bao gồm các điều kiện như nhiệt độ, độ ẩm và khả năng tiếp xúc với các chất ăn mòn, có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất cảm biến và tuổi thọ.Vật liệu đích là phải, vì các cảm biến khác nhau được thiết kế để phát hiện các vật liệu cụ thể hiệu quả hơn.

Độ nhạy bắt buộc xác định mức độ chính xác và chính xác của cảm biến phải đo lường các thay đổi hoặc phát hiện sự hiện diện của vật liệu đích.Hệ số hình thức liên quan đến kích thước và hình dạng vật lý của cảm biến, đảm bảo nó phù hợp liền mạch vào ứng dụng dự định.Chi phí là một yếu tố, cân bằng sự cần thiết của các tính năng nâng cao với các ràng buộc về ngân sách.Chọn đúng cảm biến bằng cách đánh giá các yếu tố này đảm bảo rằng nó thực hiện tối ưu và đáng tin cậy trong ứng dụng cụ thể của nó, nâng cao hiệu quả và hiệu quả chung của hệ thống.

Phần kết luận

Cảm biến lân cận là công cụ tốt nhất để tự động hóa và phát hiện chính xác, mỗi công cụ được thiết kế riêng cho các ứng dụng cụ thể.Các cảm biến điện dung có thể thích ứng, phát hiện các vật liệu khác nhau, điều này giúp chúng hữu ích cho cảm biến cấp độ và xác minh vật liệu trong nhiều ngành công nghiệp.Cảm biến cảm ứng rất hữu ích trên dây chuyền sản xuất và lắp ráp.Cảm biến quang điện, sử dụng ánh sáng để phát hiện, là hoàn hảo cho các nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác tầm xa và cao.Các cảm biến siêu âm, được biết đến với độ bền trong môi trường khắc nghiệt, có lợi trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống cũng như trong tự động hóa công nghiệp.Cảm biến từ tính, phát hiện từ trường, đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống ô tô và các ứng dụng bảo mật.Chọn cảm biến thích hợp yêu cầu đánh giá các nhu cầu ứng dụng cụ thể, điều kiện môi trường và các thuộc tính vật liệu đích.Khi công nghệ phát triển, các cảm biến gần sẽ vẫn còn quan trọng trong việc thúc đẩy sự đổi mới trong tự động hóa, an toàn và hiệu quả, nhấn mạnh vai trò quan trọng của chúng trong cả những tiến bộ công nghệ hiện tại và tương lai.

Câu hỏi thường gặp [Câu hỏi thường gặp]

1. Cảm biến lân cận được sử dụng để làm gì?

Một cảm biến gần được sử dụng để phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của một đối tượng mà không có tiếp xúc vật lý.Nó thường được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp, hệ thống bảo mật và điện tử tiêu dùng.Ví dụ, trong sản xuất, các cảm biến lân cận giúp kiểm soát máy móc bằng cách phát hiện vị trí của vật liệu.Trong điện thoại thông minh, chúng tắt màn hình khi điện thoại được giữ vào tai trong cuộc gọi.

2. Một cảm biến gần có thể phát hiện được con người?

Vâng, một cảm biến gần có thể phát hiện con người.Các loại cụ thể, như cảm biến hồng ngoại (IR) và cảm biến siêu âm, đặc biệt hiệu quả cho mục đích này.Chúng được sử dụng trong cửa tự động, hệ thống chiếu sáng và báo động an ninh để phát hiện sự hiện diện của con người.

3. Sự khác biệt giữa cảm biến và cảm biến gần là gì?

Cảm biến là một thuật ngữ rộng cho bất kỳ thiết bị nào phát hiện và đo tính chất vật lý (ví dụ: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm) và chuyển đổi nó thành tín hiệu để giám sát hoặc điều khiển.Một cảm biến gần là một loại cảm biến cụ thể để phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của một đối tượng trong một phạm vi nhất định mà không cần tiếp xúc vật lý.

4. Cảm biến gần một công tắc?

Bản thân một cảm biến gần không phải là một công tắc, nhưng nó có thể hoạt động như một.Nó có thể gửi tín hiệu khi phát hiện một đối tượng, có thể được sử dụng để mở hoặc đóng mạch điện, tương tự như cách vận hành công tắc.

5. Cảm biến gần có an toàn?

Có, các cảm biến gần thường an toàn để sử dụng.Chúng được thiết kế để hoạt động mà không tiếp xúc vật lý, giảm nguy cơ thiệt hại cho cả cảm biến và các vật thể chúng phát hiện.Chúng cũng được sử dụng trong các ứng dụng an toàn để ngăn ngừa tai nạn, chẳng hạn như dừng máy móc khi một người được phát hiện gần đó.

6. 3 dây trên cảm biến gần là gì?

Ba dây trên cảm biến gần thường bao gồm một dây nguồn (dương), dây nối đất (âm) và dây tín hiệu đầu ra.Dây điện cung cấp điện áp cần thiết để vận hành cảm biến, dây mặt đất hoàn thành mạch điện và dây đầu ra truyền tín hiệu phát hiện.