Trả lời trực tiếp: 4 loại cảm biến tiệm cận phổ biến trong tự động hóa công nghiệp là cảm ứng từ (inductive) — chỉ phát hiện được vật liệu kim loại, điện dung (capacitive) — phát hiện được hầu hết vật liệu kể cả phi kim loại, quang điện (photoelectric) — khoảng cách phát hiện xa nhất trong 4 loại, và từ tính (magnetic) — chuyên dùng để phát hiện vị trí piston trên xy lanh khí nén/thủy lực. cokhi.net đã có bài mạch điện-khí nén đề cập cảm biến từ trên xy lanh — bài này tổng hợp đầy đủ cả 4 loại và tiêu chí chọn theo ứng dụng.
Nội dung thuộc chuyên trang Tự động hóa – Robot của cokhi.net.
4 loại cảm biến tiệm cận
| Loại | Nguyên lý | Vật liệu phát hiện được | Khoảng cách phát hiện điển hình |
|---|---|---|---|
| Cảm ứng từ (inductive) | Từ trường dao động tạo bởi cuộn dây bị suy giảm khi vật kim loại tiến gần, mạch điện tử nhận biết sự suy giảm này | CHỈ kim loại (không phát hiện nhựa, gỗ, chất lỏng...) | Ngắn (thường vài mm đến vài chục mm) |
| Điện dung (capacitive) | Điện dung của một bản tụ điện thay đổi khi vật thể (bất kỳ vật liệu nào, kể cả chất lỏng) tiến gần | Hầu hết vật liệu — kim loại, nhựa, gỗ, chất lỏng, bột | Ngắn đến trung bình, nhạy với độ ẩm môi trường |
| Quang điện (photoelectric) | Phát và thu tia sáng (hồng ngoại/laser), phát hiện vật cản chắn hoặc phản xạ tia sáng | Hầu hết vật liệu có bề mặt phản xạ hoặc cản sáng đủ | Xa nhất trong 4 loại (từ vài cm tới hàng chục mét tùy kiểu) |
| Từ tính (magnetic/reed switch) | Phát hiện từ trường của nam châm gắn sẵn trên vật cần theo dõi (thường là piston xy lanh) | CHỈ phát hiện được nam châm đã gắn sẵn, không phải vật thể bất kỳ | Rất ngắn, chính xác tại vị trí lắp cảm biến |
Cách chọn theo ứng dụng
- Phát hiện vật kim loại đơn giản, chi phí thấp: chọn cảm ứng từ — phổ biến nhất cho phát hiện chi tiết kim loại trên băng tải, kiểm tra vị trí chi tiết gia công.
- Phát hiện vật phi kim loại (nhựa, gỗ, chất lỏng trong bồn): chọn điện dung — duy nhất trong 4 loại phát hiện được cả chất lỏng qua thành bồn không kim loại.
- Cần khoảng cách phát hiện xa hoặc phát hiện vật có hình dạng/màu sắc đa dạng: chọn quang điện — linh hoạt nhất về khoảng cách và loại vật thể.
- Phát hiện vị trí piston xy lanh khí nén/thủy lực: dùng cảm biến từ chuyên dụng lắp trực tiếp trên thân xy lanh (xem bài mạch điện-khí nén) — đây là ứng dụng chuyên biệt không thay thế bằng 3 loại kia.
FAQ
Cảm ứng từ có phát hiện được kim loại không nhiễm từ (như nhôm, đồng) không? Có — cảm ứng từ dựa trên nguyên lý dòng điện xoáy (eddy current) sinh ra trong bất kỳ vật liệu dẫn điện nào khi có từ trường dao động, không giới hạn chỉ vật liệu nhiễm từ như sắt thép; tuy nhiên khoảng cách phát hiện với kim loại không nhiễm từ thường ngắn hơn so với sắt thép.
Cảm biến điện dung có bị ảnh hưởng bởi độ ẩm môi trường không? Có — vì nguyên lý dựa trên thay đổi điện dung, độ ẩm không khí hoặc hơi nước bám trên bề mặt cảm biến có thể gây tín hiệu nhiễu/sai, cần cân nhắc môi trường lắp đặt khi chọn loại này.
Cảm biến quang điện kiểu phản xạ (reflective) và kiểu thu-phát riêng (through-beam) khác nhau thế nào? Kiểu thu-phát riêng có bộ phát và bộ thu đặt 2 bên đối diện, độ tin cậy cao và khoảng cách xa hơn nhưng cần lắp 2 thiết bị; kiểu phản xạ chỉ cần 1 thiết bị (tia phát ra phản xạ lại từ vật thể hoặc gương phản xạ), lắp đặt đơn giản hơn nhưng khoảng cách và độ tin cậy thường kém hơn.
Thuật ngữ
- Eddy current (dòng điện xoáy): dòng điện cảm ứng sinh ra trong vật dẫn điện khi đặt trong từ trường biến thiên — nguyên lý cơ bản của cảm biến cảm ứng từ.
- Through-beam (thu-phát riêng): kiểu cảm biến quang điện có bộ phát và bộ thu tách rời ở 2 vị trí đối diện nhau.
- Reed switch (công tắc lưỡi gà): loại cảm biến từ tính cơ bản dùng phổ biến trên xy lanh khí nén.
Tài liệu tham khảo
- Pepperl+Fuchs, Proximity Sensors — Technology Overview: https://www.pepperl-fuchs.com/
- Balluff, Sensor Technology Basics — Inductive, Capacitive, Photoelectric: https://www.balluff.com/
Xem thêm
Mạch điện-khí nén cơ bản → · Cơ cấu chấp hành: phân loại khí nén/thủy lực/điện →