Cảm biến tiệm cận là gì

Cảm biến tiệm cận là gì

Cảm biến tiệm cận là một loại cảm biến thông dụng được lắp đặt trong những chiếc smartphone mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Cùng tìm hiểu cảm biến tiệm cận là gì cùng lý do vì sao đây là một trong những công cụ giúp thay đổi nền công nghệ hiện nay.

1. Cảm biến tiệm cận là gì?

Cảm biến tiệm cận (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là “PROX” trong tiếng Anh, viết tắt của Proximity Sensors) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến. Thông thường, khoảng cách này chỉ khoảng vài mm.

Cảm biến tiệm cận thường được sử dụng để phát hiện vị trí cuối cùng của các chi tiết máy và tín hiệu đầu ra của cảm biến này khởi động một chức năng khác trên máy. Đặc biệt, cảm biến này hoạt động tốt ngay cả trong môi trường khắc nghiệt.

cam bien tiem can la gi 1
Cảm biến tiệm cận là gì

Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Có ba hệ thống phát hiện được sử dụng để thực hiện công việc chuyển đổi này.

  • Hệ thống đầu tiên sử dụng dòng điện xoáy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ.
  • Hệ thống thứ hai sử dụng sự thay đổi điện dung khi vật thể cần phát hiện đến gần.
  • Hệ thống thứ ba sử dụng nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ.

2. Đặc điểm của cảm biến tiệm cận

Công nghệ cảm biến tiệm cận cho phép phát hiện vật thể mà không cần tiếp xúc hoặc tác động lên vật, với khả năng phát hiện ở khoảng cách xa nhất là 30mm. Cảm biến này hoạt động ổn định, chống rung động và chống shock tốt.

Ngoài ra, tốc độ đáp ứng của cảm biến tiệm cận rất nhanh, đồng thời tuổi thọ của nó cũng cao hơn so với công tắc giới hạn (limit switch). Với đầu sensor nhỏ gọn, cảm biến có thể được lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau.

Hơn nữa, cảm biến tiệm cận có thể hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt.

cam bien tiem can la gi 3
Đặc điểm của cảm biến tiệm cận

3. Phân loại cảm biến tiệm cận

3.1 Cảm biến tiệm cận từ

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến tiệm cận dựa trên việc tạo ra một từ trường từ cuộn dây của cảm biến. Từ trường này sẽ thay đổi khi có tương tác với vật thể kim loại (do đó chỉ phát hiện được vật thể kim loại).

Có hai loại cảm biến tiệm cận dựa trên cảm ứng từ:

  • Cảm ứng từ có bảo vệ (Shielded): Từ trường được tập trung trước mặt cảm biến, giúp giảm nhiễu từ kim loại xung quanh. Tuy nhiên, khoảng cách đo sẽ ngắn hơn.
  • Cảm ứng từ không có bảo vệ (Un-Shielded): Không có bảo vệ từ trường xung quanh mặt cảm biến, cho phép khoảng cách đo lớn hơn. Tuy nhiên, nó dễ bị nhiễu bởi kim loại xung quanh.
cam bien tiem can la gi 2
Phân loại cảm biến tiệm cận

3.2 Cảm biến tiệm cận điện dung

Cảm biến tiệm cận dùng để cảm ứng từ chỉ phát hiện các vật thể là kim loại, có khoảng cách đo ngắn hơn so với loại cảm biến dựa trên điện dung và ít bị nhiễu bởi môi trường xung quanh.

Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng điện dung hoạt động dựa trên nguyên tắc tĩnh điện, sử dụng sự thay đổi điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor để phát hiện. Loại cảm biến này có thể phát hiện được tất cả các vật thể.

4. Ứng dụng của cảm biến tiệm cận

4.1 Cảm biến tiệm cận trên điện thoại

Trên điện thoại thông minh, cảm biến tiệm cận thường được sử dụng để phát hiện xem người dùng có áp tai vào điện thoại khi đang nghe gọi hay không. Từ đó, thiết bị sẽ thực hiện những hành động cụ thể như tắt màn hình để tiết kiệm pin và tự động mở màn hình sáng trở lại khi người dùng không áp tai vào điện thoại nữa.

cam bien tiem can la gi 4
Cảm biến tiệm cận trên điện thoại

4.2 Phát hiện mực chất lỏng và chất lỏng trong bồn có bọt

Sử dụng cảm biến tiệm cận loại điện dung của Omron, có nút điều chỉnh độ nhạy, để phát hiện mực chất lỏng trong bồn mà không bị ảnh hưởng bởi bọt. Sử dụng ống nhựa kèm theo, mực nước trong bồn sẽ được đo bằng mực nước trên ống nhựa. Cảm biến loại E2K-L có khả năng phát hiện chính xác mực nước trong bồn và cho ra tín hiệu khi nước đầy hoặc nước cạn.

4.3 Đếm lon bia – nước giải khát sản xuất trong ngày

Sử dụng cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ E2E hoặc E2B của Omron để phát hiện lon bia nhôm. Tín hiệu từ cảm biến sẽ được đưa về bộ đếm, và bộ đếm sẽ hiển thị chính xác số lượng lon bia được sản xuất trong mỗi ca làm việc.

cam bien tiem can la gi 5
Đếm lon bia – nước giải khát sản xuất trong ngày

4.4 Phát hiện/đếm vật kim loại

Cảm biến E2EV được sử dụng để phát hiện có hoặc không có vật kim loại mà không cần phân biệt loại kim loại nào.

4.5 Giám sát hoạt động của khuôn dập

Sử dụng cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ E2E hoặc E2B của Omron để phát hiện và đếm số lần khuôn dập trong ngày một cách chính xác.

Giám sát tốc độ động cơ kết hợp với bộ chuyển đổi xung sang analog 4-20mA Z111.

cam bien tiem can la gi 6
Giám sát hoạt động của khuôn dập

4.6 Kiểm tra gãy mũi khoan

Sử dụng cảm biến tiệm cận, đặc biệt là cảm biến với bộ khuếch đại rời, để xuất tín hiệu báo khi mũi khoan bị gãy. Đây là giải pháp thích hợp khi mũi khoan có kích thước nhỏ.

4.7 Phát hiện mức nước chất lỏng trong ống nghiệm

Sử dụng cảm biến tiệm cận để phát hiện mức nước chất lỏng trong các ống nghiệm như nước, hoá chất, đây là giải pháp hiệu quả và an toàn nhất.

5. Lưu ý khi sử dụng cảm biến tiệm cận

Ta cần xác định mình đang đo cái gì?

Cần xem xét tốc độ xử lý của cảm biến, liệu nó có nhanh hay chậm; và độ chính xác của khu vực đo, xem có cần độ chính xác cao hay không.

Nên kiểm tra sức ảnh hưởng của môi trường xung quanh khu vực đo, đặc biệt là xem có có lượng từ trường lớn như nam châm không. Điều này để tìm biện pháp xử lý, vì đây là một trong những nguyên nhân gây sai số trong quá trình đo của cảm biến.

Cần xem xét xem khu vực đo có sự rung hay không.

Cần xem xét nhiệt độ môi trường, xem có cao không, vì nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến hoạt động của cảm biến.

Cần xác định khoảng cách từ cảm biến đến vật cần đo là bao nhiêu.

Tùy vào nhu cầu của các nhà máy khác nhau, ta nên kiểm tra kỹ và chọn mua những loại cảm biến thích hợp, đáp ứng tốt nhu cầu đo đạc.