Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang

1.  Cảm biến quang là gì

Cảm biến quang được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các nhà máy công nghiệp để phát hiện từ xa vật thể, đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng. Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.

Có thể hiểu cảm biến quang  là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng chiếu vào bề mặt của nó, chúng sẽ thay đổi tính chất.

Hiện nay, có các loại cảm biến quang như:

– Cảm biến quang thu phát.

– Cảm biến quang phản xạ gương.

– Cảm biến quang khuếch tán.

E3Z-R61 2M

2.  Cấu tạo của cảm biến quang

Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

– Bộ Phát sáng

– Bộ Thu sáng

– Mạch xử lý tín hiệu ra.

+ Bộ phát sáng:

– Hiện nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED .

– Ánh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm   biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng).

– Các loại đèn LED thường được sự dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED laze. Một số dòng cảm biến   đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá. Ngoài ra cũng có LED vàng.

+ Bộ thu sáng:

– Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay các hãng sản xuất sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit) cho nhiều loại cảm biến. Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC). Tất cả các dòng cảm biến quang Omron ra mắt gần đây (như E3Z, E3T, E3F2) đều sử dụng ASIC.

– Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán).

+ Mạch sử lý tín hiệu

– Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang / ASIC thành tín hiệu On / Off được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt.

– Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ le vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN).

– Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu cho các ứng dụng đo đếm, tính toán…

3.  Điều chỉnh độ nhậy

Có 2 cách chỉnh độ nhậy

+ Chỉnh ngưỡng

– Người sử dụng có thể điều chỉnh mức ngưỡng, là mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra. Khi ánh sáng thu được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng, sẽ có tín hiệu xuất ra. Trong thực tế, thay đổi ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện.

– Cách chỉnh ngưỡng này có thể giúp cảm biến nhạy hơn, phát hiện được vật nhỏ hơn hoặc các vật trong mờ. Cảm biến quang của hãng Omron thường có một biến trở vặn vít để điều chỉnh ngưỡng. Một số cảm biến còn có nút đặt ngưỡng (teach) để có ngưỡng thích hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể.

+ Công tắc chuyển Light-On/Dark-On

Công tắc L-On/D-On thay đổi tình trạng đầu ra cảm biến.

4.  Các loại Đèn báo

Phần lớn cảm biến quang Omron có 2 đèn báo:

– Đèn xanh – báo mức ổn định

Đèn LED xanh cho biết cảm biến đang ở tình trạng phát hiện ổn định, nghĩa là tín hiệu ON (có) hay OFF (không có) rõ ràng. Đèn này cũng giúp cho việc cài đặt, chỉnh cảm biến dễ dàng.

– Đèn báo tín hiệu ra vàng cam / đỏ.

Đèn LED vàng cam hay đỏ bật khi có vật thể được phát hiện và có tín hiệu đầu ra.

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ ĐIỆN HOÀNG PHONG

Địa chỉ: 94/46 Tân Hương, P.Tân Quý, Q.Tân Phú, TP.HCM
VPGD: 187 Tây Sơn, P.Tân Quý, Q.Tân Phú, TP.HCM
MST: 0313361149
ĐT: 08 62757198
Hotline: 0976.984.107 - 0989.282.407
Email: diencn.vn@gmail.com