Cảm biến đo khoảng cách là nhóm các cảm biến dùng để đo khoảng cách. Độ chính xác mà các thiết bị này mang lại có thể từ vài cm đến 3000 m. Loại cảm biến này thường được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là ở một số cảm biến và các trạm dầu khí.
Các loại cảm biến khoảng cách - Cảm biến Laser
Hình 2. 26 - Cảm biến Laser
Nguyên lý cảm biến Laser dùng trong đo khoảng cách được ưa chuộng bởi lẻ tính ứng dụng cao trong nhiều môi trường. Đây là loại cảm biến khá phổ biển vì độ chính xác cao, sai số nhỏ và có thể đo trên phạm vi diện rộng các vật. Cảm biến laser bạn có
thể tham khảo của hãng Omron, Keyence, ...
Đặc điểm của cảm biến Laser đó là trên hệ thống cảm biến sẽ có 2 đầu cảm biến gọi là Sensor Heads. Lý do trong cảm biến Laser lại có thêm 2 cảm biến phụ là nhằm tăng độ hiệu quả và chính xác kể cả khoảng cách gần cho đến khoảng cách xa.
Các cảm biến Sensor Heads:
Hình 2. 27 - Bảng thông tin về Sensor Heads trong cảm biến Laser Sơ đồ mạch điện của cảm biến Laser:
Sơ đồ 2. 6 - Sơ đồ mạch điện cảm biến Laser
- Cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm là một thiết bị cảm biến hoạt động dựa trên sóng siêu âm. Cũng giống như các loại cảm biến áp suất hay cảm biến nhiệt độ, cảm biến siêu âm được
dùng chủ yếu là để đo khoảng cách hoặc vận tốc. Ngoài ra thì còn được sử dụng trong các ứng dụng như làm sạch bằng sóng siêu âm hoặc dùng trong siêu âm y khoa (siêu âm chuẩn đoán hình ảnh).
Dùng cảm biến siêu âm đo khoảng cách là loại cảm biến có độ chính xác rất cao. Đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm có nhiều công dụng và mức độ sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ta có thể liệt kê đến một số ứng dụng khá phổ biến của cảm biến siêu âm như sau: Đo khoảng cách mức
nước thải của nhà máy, đo khoảng cách từ miệng của bể chứa đến dung môi trong bể chứa (thường là xăng, dầu, …), đo khoảng các giữa các vật thể, …
Hình 2. 29 - Sóng phản xạ trên cảm biến siêu âm Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm:
Hình 2. 30 - Sự phản hồi sóng thành tín hiệu của cảm biến siêu âm
Đầu tiên, đầu cảm biến sẽ phát ra 1 chùm sóng siêu âm xuống bề mặt cần đo khoảng cách. Khi sóng siêu âm gặp bề mặt vật cản sẽ phản xạ ngược lại. Khi đó cảm biến sẽ thu lại các chùm sóng siêu âm này.
Dựa vào thời gian phản xạ và vận tốc của sóng, cảm biến sẽ tính ra được khoảng cách từ cảm biến xuống bề mặt chất lỏng.
Hình 2. 31 - Áp dụng cảm biến siêu âm trên xe ô tô Vùng mù của cảm biến siêu âm:
Mỗi một loại cảm biến siêu âm đều có 1 khoảng cách được gọi là vùng mù của cảm biến siêu âm. Đây là khoảng cách từ bộ phát của cảm biến tính xuống phía dưới.
Hình 2. 32 - Điểm mù của cảm biến siêu âm
- Cảm biến từ
Hình 2. 33 - Cảm biến từ
Cảm biến từ là cảm biến thuộc nhóm cảm biến tiệm cận; là thiết bị dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Nó phát hiện ra vật thể mang từ tính (chủ yếu là sắt) không tiếp xúc; ở khoảng cách gần (vài mm đến vài chục mm).
Hiểu một cách đơn giản, cảm biến từ sẽ tạo ra từ trường xung quanh nó. Khi đó nếu bất kì vật thể kim loại nào xuất hiện gần khu vực đó sẽ bị từ trường phát hiện; sau đó
đưa tín hiệu báo về trung tâm. Cấu tạo của cảm biến từ:
Hình 2. 34 - Cấu tạo của cảm biến từ
Nguyên lý hoạt động của cảm biến từ:
Khi được cấp nguồn, dòng điện sẽ chạy qua một mạch chứa cuộn cảm khi từ trường xuyên qua nó thay đổi. Hiệu ứng này sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại tương tác với từ trường. Các chất phi kim loại như chất lỏng hoặc bụi bẩn sẽ không tương tác với từ trường. Do đó, cảm biến từ có thể hoạt động t ốt trong môi trường có bụi hoặc trong điều kiện ẩm ướt.
Cảm biến từ có kích thước và thiết diện càng lớn thì từ trường phát ra càng mạnh; điều này đồng nghĩa với khoảng diện tích mà nó có thể phát hiện vật thể càng lớn; hiệu quả sự dụng mà nó mang lại sẽ càng cao.