Học lập trình PLC trên máy móc thực tế

Cảm biến quang là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng

Cảm biến quang (Photoelectric sensor), còn được gọi là “mắt thần”, là thiết bị được sử dụng để phát hiện vật cản hoặc phát hiện màu sắc. Cảm biến quang phát ra một tia sáng, khi có vật cản nằm trong tia sáng này, cảm biến sẽ phát ra tín hiệu để báo về trung tâm điều khiển. Trong công nghiệp, cảm biến quang đóng vai trò quan trọng trong các dây chuyền tự động hóa, giống như một con mắt trên dây chuyền đó.

Cảm biến quang là gì?

Cảm biến quang có hai loại: cảm biến quang phản xạ gương và cảm biến quang thu phát.

Cảm biến quang phản xạ gương

Cảm biến quang phản xạ gương đi kèm với một bộ phát và một bộ thu ánh sáng trên cùng một thiết bị. Nó còn có một tấm gương hoặc phản quang để phản xạ ánh sáng từ bộ phát.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang phản xạ gương là: cảm biến phát ra một tia sáng thẳng, khi gặp gương thì ánh sáng được phản xạ ngược lại đầu thu trên cảm biến. Khi đó, cảm biến sẽ báo trạng thái bật. Khi có vật cản đi qua, tín hiệu phản hồi bị mất, cảm biến sẽ chuyển trạng thái từ bật sang tắt.

Có ba loại tín hiệu ngõ ra thường dùng: PNP, NPN và Namur.

Ưu điểm của cảm biến quang phản xạ gương:

• Dễ dàng lắp đặt chỉ với 1 đầu cảm biến vừa thu vừa phát.
• Phát hiện được các vật trong suốt, mờ, mỏng.
• Khoảng cách làm việc xa, có thể lên tới 20m.
• Tiết kiệm dây cáp và dễ dàng lắp đặt.

Cảm biến quang thu phát

Cảm biến quang thu phát cần có cả bộ phát và bộ thu để hoạt động. Một bên phát ánh sáng và một bên thu ánh sáng. Khi có vật cản cắt ngang, cảm biến sẽ chuyển từ trạng thái bật sang trạng thái tắt.

Cảm biến quang thu phát được sử dụng trong các môi trường có tính phản xạ ánh sáng cao hoặc các bề mặt hấp thụ ánh sáng mạnh. Tuy nhiên, loại cảm biến phản xạ gương thu phát không đáp ứng được trong trường hợp này.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang thu phát:

• Khi không có vật cản: cảm biến phát ánh sáng từ bộ phát, cảm biến thu ánh sáng từ bộ thu. Việc thu và phát ánh sáng liên tục sẽ tạo ra tín hiệu báo trạng thái bật.
• Khi có vật cản: cảm biến phát ánh sáng từ bộ phát, nhưng cảm biến thu không nhận được ánh sáng. Điều này xảy ra khi có vật che chắn cản trở ánh sáng, và cảm biến thu sẽ chuyển từ trạng thái bật sang tắt.

Ưu điểm của cảm biến quang thu phát:

• Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt vật cản.
• Sử dụng được cho mọi vật thể có màu sắc khác nhau.
• Khoảng cách làm việc xa, có thể lên tới 100m.

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán là loại cảm biến có bộ thu và bộ phát tích hợp.

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán được sử dụng rộng rãi trong các chi tiết máy hoặc trên các dây chuyền sản xuất để đếm hoặc phân loại sản phẩm.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang phản xạ khuếch tán:

• Khi không có vật cản: ánh sáng không phản xạ về vị trí thu hoặc bề mặt vật không phản xạ về vị trí thu. Cảm biến báo trạng thái bật.
• Khi có vật cản: cảm biến liên tục phát ánh sáng từ bộ phát. Khi gặp vật cản, ánh sáng sẽ bị phản xạ về vị trí thu trên cảm biến.

Cảm biến quang phản xạ khuếch tán dễ bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc và khoảng cách tối đa là 2m.

Ứng dụng của cảm biến quang

• Đếm sản phẩm trên băng tải.
• Kiểm tra sản phẩm lỗi.
• Đo độ dày của bề mặt vật thể.
• Phát hiện nhãn dán trên bao bì.
• Kiểm soát an toàn đóng-mở cửa nhà xe.
• Bật-tắt vòi rửa xe.
• Phát hiện người-vật đi qua cửa.
• Sử dụng cho các bãi giữ xe tự động.
• Kiểm tra vị trí chi tiết máy có đúng hay không.

Ưu nhược điểm của cảm biến quang

Ưu điểm:

• Phát hiện vật thể không cần tiếp xúc, khoảng cách xa nhất có thể lên tới 100m.
• Tuổi thọ cao, ổn định và chính xác, ít bị hao mòn theo thời gian.
• Phát hiện được phần lớn các vật chất rắn.
• Thời gian đáp ứng nhanh và có thể tuỳ chỉnh độ nhạy theo mong muốn.
• Có nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Nhược điểm:

• Cảm biến có thể báo sai khi dính bụi bẩn trên bề mặt.
• Cảm biến quang chỉ hoạt động trong một số điều kiện cụ thể cho từng loại. Màu sắc và độ phản xạ phụ thuộc nhiều vào độ chính xác của cảm biến.
• Cần có kinh nghiệm để chọn đúng loại cảm biến cho từng ứng dụng cụ thể.

Hy vọng với bài viết này bạn đã hiểu về cảm biến quang là gì, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của từng loại cảm biến. Dựa trên ưu nhược điểm, bạn có thể lựa chọn cảm biến phù hợp với ứng dụng của mình.

Nguồn: https://tenrenvietnam.com
Danh mục: Tài liệu chia sẻ