Cảm Biến Quang Là Gì? Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt động - Hoàng Vina

Cảm biến quang là gì? cấu tạo và nguyên lý hoạt động ray cùng sao. Hãy cùng tham khảo qua bài viết này để hiểu hơn về cảm biến quang là gì? để vận dụng tốt hơn trong cuộc sống nhé.

1. Cảm biến quang là gì?

Cảm biến quang là gì? Cảm biến quang trong tiếng Anh được gọi là Photoelectric sensor được tạo thành do các linh kiện quang điện. Đây là một thiết bị phát ra chùm tia sáng chiếu vào vật thể ở dạng tần số khiến chúng thay đổi tính chất khi cần phát điện. Khi vật thể đi qua cũng sẽ ảnh hưởng đến tần số của bộ thu sáng. Dựa vào hiện tượng phát xạ điện tử ở cực Cathode tín hiệu quang sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện khi mà có một nguồn ánh sáng chiếu vào.

Ngày nay, cảm biến quang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nhà máy, xí nghiệp trong công nghiệp. Với tính năng đặc biệt có thể phát hiện các vât thể từ xa, đo lường khoảng cách đến các vật thể và tốc độ di chuyển của đối tượng đó.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến quang

Cấu tạo: Cảm biến quang được cấu thành từ 3 bộ phận là bộ phát ánh sáng, bộ thu ánh sáng và bo mạch xử lý tín hiệu điện.

• Bộ phát ánh sáng: Bộ phận này đảm nhận vị trí cảm biến quang nhiệt, phát ra ánh sáng dạng xung. Tùy vào từng hãng sản xuất sẽ có tần số ánh sáng riêng biệt được thiết kế. Bộ phận này bổ trợ cho bộ phận thu ánh sáng phận biệt nguồn sáng từ cảm biến và nhiều nguồn khác.
• Bộ phận thu sáng: Bộ phận này là bộ phận tiếp nhận ánh sáng và sau đó truyền tín hiệu đến bộ phận xử lý.
• Mạch xử lý tín hiệu điện: Bộ phận này tiếp nhận tín hiệu từ bộ phận thu sáng và chuyển tín hiệu theo tỉ lệ tranzito thành chế độ ON/OFF, tín hiệu này có độ khuếch đại rộng hơn.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang: Bộ phận phát sáng sẽ phát ánh sáng dưới dạng tần số, từ đó bộ phận thu sáng sẽ tiếp nhận ánh sáng đó và phân loại chuyển đến bộ phận xử lý tín hiệu điện. Ở đây tín hiệu sẽ được chuyển đổi theo tỉ lệ tranzito thành hai chế độ ON/OFF. Và tín hiệu được dùng nhất là NPN, PNP.

3. Các loại cảm biến quang

Cảm biến quang thu phát độc lập:

• Đây là loại cảm biến không có tính phản xạ, chỉ có thể hoạt động khi có một con phát sáng và một con thu sáng được đặt đối diện nhau. Không bị ảnh hưởng tới các tác động khác như bề mặt, màu sắc. Khoảng cách phát hiện ra vật thể lên tới 60m.
• Chúng hoạt động theo hai trạng thái là có vật cản và không có vật cản. Ở trạng thái không có vật cản hiện tượng phát và thu xảy ra liên tục, dễ dàng tiếp nhận nhau. Ở trạng thái có vật cản thì bộ phận phát sáng vẫn hoạt động bình thường nhưng bộ phận thu sáng thì không tiếp nhận được ánh sáng do có vật cản.
• Loại cảm biến quang thu phát độc lập được ưa dùng trong môi trường có phản xạ ánh sáng cao.

Cảm biến quang phản xạ gương:

• Loại cảm biến này có bộ phận phát và thu ánh sáng trên cùng một thiết bị kết hợp cùng gương phản xạ. Gương phản xạ là một lăng kính có thiết kế đặc biệt. Có thể phát hiện được các vật thể trong suốt hoặc mờ ở cự ly nằm trong 15m.
• Chúng hoạt động theo hai trạng thái có vật cản và không có vật cản. Bộ phận phát sáng sẽ phát ra ánh sáng đến gương. Trong trường hợp không có vật cản thì gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng, còn nếu có vật cản thì tần số ánh sáng phản xạ sẽ bị thay đổi hoặc có thể làm mất đi ánh sáng.

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán:

• Thiết bị cảm biến quang phản xạ khuếch tán có bộ thu và phát chung. Thường được sử dụng cho các hệ thống máy tự động để phát hiện vật thể và giám sát các thiết bị. Thiết bị này dễ bị ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt.
• Thiết bị này cũng được hoạt động theo hai trạng thái có vật cản và không có vật cản. Khi có vật cản thì cảm biến phát sáng liên tục đến bề mặt vật cản, ánh sáng sẽ đi ngược về vị trí thu sáng của thiết bị. Khi không có vật cản thì ánh sáng không phản xạ lại vị trí thu sáng, bề mặt cũng sẽ không phản xạ ánh sáng về vị trí thu.

Cảm biến quang phát hiện màu sắc:

• Thiết bị này được sử dụng để cảm biến và nhận dạng màu sắc, được cài đặt theo lập trình sẵn để nhận dạng được các loại màu sắc khác nhau.
• Chúng được hoạt động giống như cảm biến quang phản xạ khuếch tán nhưng cảm biến hoạt động chọn lọc, chỉ phát tín hiệu khi nhận ra đúng màu đã được lập trình.

4. Ứng dụng của cảm biến quang

Cảm biến quang ngày nay được sử dụng khả phổ biến từ trong cuộc sống đến công nghiệp. Một số ví dụ trong thực tế như:

• Các hoạt động sản xuất trong công nghiệp: quá trình đóng hộp, chai cho các sản phẩm; kiểm tra các sản phẩm thiếu tem, nhãn; di chuyển các sản phẩm trong dây chuyền băng tải; kiểm tra sản phẩm trong quá trình rửa,…
• Đảm bảo an ninh và an toàn cho các hệ thống: hệ thống nhà xe, phát hiện xe trong bãi giữ, kiểm soát người và vật thể qua lại đối với các cổng an ninh,…
• Hệ thống nước tự động khi xuất hiện vật thể,…

Bài viết trên là các kiến thức cơ bản về cảm biến quang, hy vọng sẽ giúp bạn hiểu hơn về cảm biến quang là gì?

Tham khảo thêm về các loại cảm biến được dùng trong công nghiệp.