Cảm Biến Quang Là Gì? Phân Loại Cảm Biến Quang | PLC Schneider

Cảm biến quang là gì? Phân loại cảm biến quang đang được sử dụng phổ biến hiện nay, để giúp bạn dễ dàng tham khảo để lựa chọn sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng của mình.

1. Cảm biến quang là gì?

Cảm biến quang có tên tiếng Anh là Photoelectric Sensor là tổ hợp của các linh kiện quang điện chứ không phải là một thiết bị riêng lẻ. Thiết bị này sẽ thay đổi khi ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của chúng. Cảm biến quang sử dụng ánh sáng được phát ra từ bộ phận phát sáng của thiết bị để nhận biết sự có mặt của vật thể. Khi bộ phận thu sáng có sự thay đổi thì mạch của cảm biến sẽ xuất ra tín hiệu tại ngõ OUT.

Một cảm biến quang thông thường sẽ được tạo thành từ 3 bộ phận chính như sau:

Bộ phận thu sáng: thường là một phototransistor có nhiệm vụ cảm nhận ánh sáng rồi chuyển đổi thành tín hiệu tỉ lệ. Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng phản xạ từ vật thể nhận biết được hoặc ánh sáng trực tiếp từ bộ phát.

Bộ phận phát sáng: đa phần sẽ dùng đèn bán dẫn LED với ánh sáng phát ra dạng xung. Nhịp điệu xung đặc biệt sẽ giúp thiết bị phân biệt được ánh sáng của cảm biến hay là ánh sáng từ những nguồn khác (mặt trời, ánh sáng phòng). Ba loại LED thông dụng là: Led đỏ, Led lazer, Led hồng ngoại.

Mạch xử lý tín hiệu đầu ra: bộ phận này thực hiện việc chuyển tín hiệu tỉ lệ analogue từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF và được khuếch đại.

2. Phân loại cảm biến quang

Cảm biến quang thu phát độc lập

Cảm biến quang thu phát độc lập có tên tiếng Anh là Through – Beam Sensor là loại cảm biến ánh sáng không phản xạ. Vì thế chúng cần có một thiết bị phát ánh sáng và một thiết bị thu ánh sáng để có thể hoạt động được. Thiết bị này được sử dụng trong môi trường có tính chất phản xạ ánh sáng cao, bề mặt hấp thụ ánh sáng và không thể sử dụng cảm biến thu phát chung.

Nguyên lý hoạt động:

• Trong trạng thái không có vật cản: cảm biến phát và thu ánh sáng được hoạt động liên tục với nhau.
• Trong trạng thái có vật cản: cảm biến phát ánh sáng vẫn phát ra ánh sáng nhưng cảm biến thu sáng không thu được ánh sáng như mong muốn vì có vật cản che chắn.

Đặc điểm của cảm biến quang thu phát độc lập:

• Độ tin cậy cao
• Khoảng cách phát hiện xa: tối đa 60m (E3Z)
• Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật

Cảm biến quang khuếch tán

Cảm biến quang khuếch tán có tên tiếng Anh là diffuse reflection sensor. Loại cảm biến này có bộ thu và bộ phát chung, thường được ứng dụng nhằm phát hiện các vật thể trên các thiết bị máy móc tự động. Chúng sẽ giám sát xem thiết bị có được lắp đặt đúng vị trí hay không. Bạn sẽ dễ dàng bắt gặp chúng tại các dây chuyền sản xuất, đóng gói hay đếm để cho hàng hóa vào thùng, lô.

Nguyên lý hoạt động:

• Trong trạng thái không có vật cản: ánh sáng không thể phản xạ về vị trí thu.
• Trong trạng thái có vật cản: thiết bị cảm biến dạng khuếch tán phát ánh sáng liên tục từ bộ phát tới bề mặt vật cản. Khi đó, ánh sáng phản xạ sẽ quy ngược về vị trí thu sáng.

Đặc điểm của cảm biến quang khuếch tán:

• Dễ lắp đặt, phát hiện tối đa 2m
• Bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật, ảnh hưởng nền, …

Cảm biến quang phản xạ gương

Cảm biến quang phản xạ gương là loại cảm biến có bộ thu sáng và bộ phát nằm trong cùng một thiết bị. Gương phản xạ chính là một lăng kính đặc biệt được trang bị kèm theo cảm biến quang.

Nguyên lý hoạt động:

• Trong trạng thái không vật cản: gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng
• Trong trạng thái có vật cản: tần số của ánh sáng phản xạ bị thay đổi hoặc mất đi. Điều này sẽ làm cảm biến xuất tín hiệu điện NPN, PNP,…

Đặc điểm cảm biến quang phản xạ gương:

• Độ tin cậy cao
• Giảm bớt dây dẫn, phát hiện tối đa 15m
• Có thể phân biệt được vật trong suốt, mờ, bóng loáng

Cảm biến quang phát hiện màu sắc

Để cảm biến này có thể nhận dạng được màu sắc thì chúng ta buộc phải dạy nó phân biệt được các màu sắc, các nhà sản xuất đã lập trình sẵn cho chúng. Khi sử dụng bạn chỉ cần cài đặt để cảm biến nhận dạng màu trước khi hoạt động mà thôi.

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến quang màu sắc hoạt động giống như cảm biến quang thu phát chung, tuy nhiên chỉ khi chúng nhận được đúng màu đã học thì mới phát ra tín hiệu NPN, PNP,…

Cảm biến quang phản xạ giới hạn

Cảm biến này chỉ phát hiện vật trong vùng phát hiện giới hạn, không bị ảnh hưởng bởi màu nền sau vùng cảm biến.

3. Các thông số đặc trưng của cảm biến quang

Hầu hết các loại cảm biến quang thông thường đều có những thông số cấu tạo như sau:

• Loại cảm biến: thu – phát, phản xạ gương, phản xạ khuếch tán.
• Nguồn cấp: 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10%(Ripple P-P:Max. 10%).
• Khoảng cách phát hiện: 700mm, 0.1~3m, 0.1~5m, 15m,…
• Độ trễ: lớn nhất 20% khoảng cách cài đặt định mức.
• Vật phát hiện chuẩn: vật mờ đục Ø15 mm (thu-phát), vật mờ đục Ø60 mm (phản xạ gương), vật mờ đục – trong mờ (phản xạ khuếch tán).
• Nguồn sáng: sử dụng LED hồng ngoại, LED đỏ,…
• Chế độ hoạt động: Light On, Dark ON.
• Ngõ ra: ngõ ra tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm: 1c.
• Chỉ thị hoạt động: đèn led xanh lá (chỉ thị nguồn, sự ổn định), led vàng (chỉ thị hoạt động)
• Thời gian đáp ứng: Max.1ms, 20ms
• Điều chỉnh độ nhạy: biến trở điều chỉnh

4. Hướng dẫn điều chỉnh độ nhạy của cảm biến quang

Có hai cách để điều chỉnh độ nhạy thông dụng, đơn giản phù hợp với hầu hết mọi loại cảm biến quang đó là:

• Sử dụng công tắc chuyển Dark on, Light on: Hai công tắc này sẽ làm thay đổi tình trạng đầu ra của cảm biến.
• Cách thứ 2 đó là điều chỉnh ngưỡng: nói đơn giản là điều chỉnh mức ánh sáng sao cho đủ để kích hoạt đầu ra. Khi thiết bị thu được ánh sáng bằng hay lớn hơn ngưỡng đã cài đặt thì lúc này tín hiệu sẽ được xuất ra. Việc điều chỉnh ngưỡng đồng nghĩa với việc giảm hoặc tăng khoảng cách để phát hiện, cũng giúp thiết bị có thể phát hiện các vật định dạng trong mờ hoặc rất nhỏ.

Việc điều chỉnh ngưỡng trong các model hãng sẽ khác nhau: Nút đặt ngưỡng hoặc vặn vít điều chỉnh ngưỡng.

>>> Xem thêm: Các loại cảm biến trong PLC