Trang chủ Thế giới cảm biến Thế giới cảm biến Cảm biến không tiếp xúc: Nâng cao tính năng phát hiện vật

Cảm biến không tiếp xúc: Nâng cao tính năng phát hiện vật

Bằng thủ thuật gắn phía trước trong kỹ thuật, những kỳ vọng về cảm biến không tiếp xúc có khả năng chuyển mạch nhanh, “nhạy cảm”, và độ tin cậy đảm bảo… đang dần được đáp ứng theo thời gian

Mở đầu


Giải pháp công nghệ đầu tiên cho bài toán tiếp cận và phát hiện sự có mặt của vật thể là bộ chuyển mạch giới hạn. Thiết bị đơn giản có kết cấu gồm: một thiết bị chia bậc và bộ chuyển mạch. Khi thiết bị chia bậc nối điện tới vật thể, thì lực tác dụng từ việc kết nối sẽ đóng bộ chuyển mạch, hoàn chỉnh mạch điện và tạo ra tín hiệu. Nhờ đó, bộ chuyển mạch giới hạn được cấp điện và bắt đầu quy trình hoạt động.
Tuy nhiên, do một số hạn chế trong phạm vi ứng dụng như: Góc tiệm cận của bộ chuyển mạch giới hạn phải chính xác với lỗ nhỏ theo độ lệch cơ học, vận hành phải có lực tác động chuyển mạch, tác động lò xo của bộ chuyển mạch khiến những ứng dụng tần xuất chuyển mạch cao bị hạn chế,… nên bộ chuyển mạch giới hạn không thể thực hiện những công việc phức tạp, đòi hỏi công nghệ cảm nhận tinh vi. Vì thế, việc tạo ra loại thiết bị có khả năng phát hiện vật thể chính xác hơn, đồng thời khắc phục những nhược điểm của bộ chuyển mạch giới hạn trở nên cần thiết. Điều đó thúc đẩy các loại cảm biến không tiếp xúc điện từ xuất hiện và phát triển.
Các loại cảm biến
Cảm biến đơn
Loại cảm biến này có các bộ chuyển mạch không tiếp xúc điện. Các bộ chuyển mạch này yêu cầu một lượng nhỏ nguồn điện từ để vận hành mạch điện phía bên trong. Để nhận biết sự hiện diện của vật thể, bộ phận thứ nhất (cảm biến cơ bản) trong cảm biến sẽ ghi lại sự thay đổi của hệ thống theo đặc tính vật lý, còn bộ phận thứ hai sẽ xử lý thông tin thu được từ bộ phận thứ nhất và chuyển đổi thành tín hiệu tương ứng với bộ điều khiển logic chương trình hoặc thiết bị điều khiển khác.
Tuy nhiên trong kỹ thuật tiên tiến ngày nay, cấu trúc cơ học và quy tắc chuyển mạch cộng từ đang ngày càng thích ứng với các yêu cầu công nghệ bởi khả năng chuyển mạch nhanh, nhạy cảm và độ tin cậy lớn. Vì thế, loại cảm biến này cũng được cải tiến nhiều hơn trước. Chúng bao gồm cảm điện, điện dung, và các cảm biến không tiếp xúc từ tính. Mỗi bộ phận hoạt động theo một chức năng kỹ thuật khác nhau. Trong đó, cảm điện giữ vai trò biến đổi vùng từ tính, điện dung chuyển đổi mức điện dung giữa cảm biến với đối tượng, còn cảm biến không tiếp xúc từ tính dùng bộ chuyển mạch cộng từ để đo khoảng cách đối tượng tới cảm biến. Nhờ vậy, cảm biến đơn đã mở rộng phạm vi hoạt động trong các môi trường làm việc như hiệu ứng, dòng điện cảm ứng và GMR (điện trở từ khổng lồ).
Cảm biến điện quang
Loại cảm biến được sử dụng khi vật thể không phải là kim loại hay khoảng cách đối tượng quá xa khó phát hiện đối tượng. Cảm biến này dùng ánh sáng để tìm kiểm vật thể và vận hành theo ba nguyên tắc chính:
1. Cảm biến chùm sáng xuyên qua: Tính năng thiết bị phát là tạo ánh sáng và thiết bị thu là cảm nhận ánh sáng. Khi vật thể ngăn ánh sáng giữa bộ phát và bộ thu, thì sự hiện diện của đối tượng bị phát hiện.
2. Cảm biến phản quang: Giữa bộ phát và bộ thu được xây dựng khoang chặn đơn và hệ thống phản xạ ánh sáng, nên khi đối tượng xuất hiện và ngăn ánh sáng từ bộ nhận, cảm biến này sẽ chuyển mạch đầu ra.
3. Cảm biến phản chiếu khuyếch tán: Tương tự như cảm biến phản quang,
song các cảm biến này phát ra sáng và phát hiện đối tượng dựa vào sự khuyếch tán của ánh sáng thu được từ đối tượng được tìm kiếm. Khi đối tượng không xuất hiện, ánh sáng không phản trở lại, do vậy hệ thống sẽ biết được khi nào vật xuất hiện và khi nào vật không xuất hiện.
Cảm biến tầm nhìn
Cảm biến tầm nhìn có khả năng sử dụng ánh sáng như bộ nguồn cảm biến và hoạt động tương tự cảm biến phản chiếu khuyếch tán. Tuy nhiên, nó không chỉ tìm kiếm đối tượng mà còn mô tả đối tượng theo chương trình được lập trình trước.
Hầu hết cảm biến này thường dùng một chuỗi đi-ốt nhận biết ánh sáng hoặc cảm biến CCD (thiết bị nạp phát) để nhận biết hình ảnh đối tượng. Cặp nhiệt điện kết hợp bộ vi xử lý cho phép chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số hiện đại, lưu trữ và lấy thông tin về đối tượng một cách dễ dàng. Ngoài ra, tốc độ xử lý nhanh của vi điều khiển và hệ thống computer tương ứng với linh kiện tiên tiến trong bộ nhớ kỹ thuật đã tạo cho loại cảm biến này khả năng so sánh trước khi định hướng và nhận dạng đối tượng. Vì thế, loại cảm biến này có thể nhận biết được cả những vật thể mà mắt thường không phát hiện hiện được với độ chính xác cao.

Những tiến bộ trong kỹ thuật
Phần lớn cảm biến không tiếp xúc ứng dụng mang tính quyết định hiện nay như điện dung điều chỉnh từ xa, bộ giám sát thời gian thực và tính năng điều khiển... đều được cài đặt sẵn hệ mạch dự phòng sự cố để đảm bảo độ an toàn và chính xác cho cảm biến trong quá trình làm việc.
Bên cạnh cảm biến 2D vận hành thông qua đi-ốt nhận biết ánh sáng và Cards thu nhận hình ảnh đang được sử dụng phổ biến hiện nay, thì cảm biến 3D-dạng cảm biến tiên tiến hơn của kỹ thuật thu nhận hình ảnh đã được phát triển và nhiều người biết đến. Khác với các cảm biến 2D, cảm biến 3D đã sử dụng kỹ thuật “thời gian bay” để thu nhận thông tin vào trục bổ xung Z. Vì vậy, kích thước và âm thanh của vật thể được cảm biến xác định chính xác hơn.
Cùng với những tiến bộ trong công nghệ tiếp cận và phát vật thể, các loại cảm biến không tiếp xúc hiện nay không chỉ nhận biết và phát hiện đối tượng chính xác hơn trước, giảm kích thước thiết bị vi điều khiển, mà chúng còn đặc trưng cho mức độ phát triển “thông minh nhân tạo” đang được các nhà khoa học nghiên cứu triển khai trên “con đường kỹ thuật”.
Lan Anh (theo Automation & Instrustment)

Số 100 (12/2008)♦Tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Hỗ trợ online

Hỗ trợ Web
Mr Phương: 0988906030

Liên kết & Quảng cáo







 



Nhà tài trợ


Sửa biến tần

Mới cập nhật

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết