Cảm biến là những linh kiện quan trọng, giúp xác định thông số liên quan đến môi trường vật chất xung quanh. Nhiều loại cảm biến ra đời, với đặc trưng kỹ thuật khác nhau, tạo nên tính ứng dụng cao.
Cảm biến quang là một trong những linh kiện được sử dụng phổ biến nhất, trong nhiều thiết bị. Vậy, thực tế cảm biến quang là gì? Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến này như thế nào? Bạn đọc quan tâm, hãy cùng Batiea tìm hiểu về cảm biến quang qua bài viết dưới đây nhé!
Cảm biến quang và chức năng hoạt động như thế nào?
Cảm biến quang được sử dụng trong nhiều thiết bị kỹ thuật, nhằm xác định vật thể. Vậy, cảm biến quang là gì? Đặc điểm của loại cảm biến này như thế nào?
Cảm biến quang là gì?
Cảm biến quang (Photoelectric sensor) là tổ hợp các linh kiện quang điện, dùng để phát hiện vật thể hay sự thay đổi bề mặt hoặc màu sắc, sau đó báo về trung tâm điều khiển. Cảm biến quang được coi là mắt thần của các hệ thống sản xuất công nghiệp.
Chức năng của cảm biến quang như thế nào?
Cảm biến quang được thiết kế từ nhiều chi tiết, thu và phát tín hiệu để nhận diện vật thể. Các loại cảm biến sánh sáng này trở nên đa dạng, được cải tiến mang lại nhiều chức năng phục vụ người dùng:
- Cảm biến quang có thể phát hiện vật thể trong phạm vi bán kính 10m. Tuy nhiên, trong môi trường từ trường hay có sóng siêu âm thì không thể phát hiện vật thể.
- Cảm biến quang có thể phát hiện được hầu hết các loại vật thể, vật chất như: Nước, bụi, kim loại, gõ, chất lỏng…
- Với đặc trưng của tốc độ ánh sáng, cảm biến quang có tốc độ phát hiện vật thể nhanh.
- Độ phân giải của cảm biến ánh sáng cao, khả năng nhận bề mặt và xác định vật thể chính xác vượt trội.
- Nhờ đặc trưng khả năng hấp thụ ánh sáng, nên loại cảm biến này rất nhạy để nhận biết màu sắc.
- Khoảng cách nhận diện vật thể ở khoảng cách xa, nên cảm biến ánh sáng không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể.
- Thiết kế cảm biến ánh sáng cho phép người dùng điều khiển chùm tia một cách dễ dàng, linh hoạt để nhận diện nhiều vật thể khác nhau.
▷ Xem thêm: Cảm biến hồng ngoại là gì? Nguyên lý, ứng dụng và những điều cần lưu ý.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến quang
Hiểu biết về cấu tạo cũng nhưng nguyên lý hoạt động sẽ giúp bạn nắm rõ về loại cảm biến ánh sáng này.
Cấu tạo cảm biến ánh sáng gồm những gì?
Hiện nay, nhiều loại Sensor quang học được phát triển với đặc điểm cấu tạo có nhiều cải tiến. Tuy nhiên, cấu tạo chung của Sensor quang sẽ bao gồm 3 bộ phận sau:
- Bộ phận phát ánh sáng: Thường sử dụng đèn led bán dẫn, tạo ra chùm ánh sáng dạng xung. Chùm ánh sáng cảm biến thường màu đỏ xanh hoặc vàng…
- Bộ phận thu ánh sáng: Thường là một tranzitor quang, có nhiệm vụ cảm nhận xung ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu. Ngoài ra, một số cảm biến sử dụng mạch tích hợp ASIC, sẽ nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phận phát sáng hoặc phản xạ từ vật thể.
- Board mạch xử lý tín hiệu đầu ra: Chức năng xử lý và chuyển đổi tín hiệu thành thông tin chuyển về bộ điều khiển.
▷ Xem thêm: Cảm biến tiệm cận là gì? Phân loại và ứng dụng trong công nghiệp.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến ánh sáng như thế nào?
Nguyên lý hoạt động của sensor ánh sáng khá đơn giản. Bạn có thể hiểu như sau: Bộ phận phát sánh sáng sẽ truyền tia sáng trong vùng xác định. Nếu vật thể xuất hiện trong vùng quan sát, sẽ có sự phản xạ ánh sáng trở lại bộ phận thu và chuyển đến phần board xử lý. Từ đó, cảm biến có thể tiếp nhận và xác định vật thể ở khoảng cách xa, độ nhạy cao và chính xác.
Phân loại cảm biến quang hiện có
Hiện nay, nhu cầu sử dụng cảm biến ánh sáng rất lớn, các sản phẩm cũng được cải tiến với nhiều chức năng và phạm vi hoạt động cao. Phân loại Sensor ánh sáng thành các loại cụ thể sau:
- Sensor quang thu phát chung: Ứng dụng phương pháp cảm biến xuyên tia. Tại đó, bộ phát và thu sẽ được lắp đặt đối nhau, giúp tia sáng dễ dàng đi từ vị trí phát và thu. Đặc điểm cảm biến thu phát chung: ổn định, có thể hoạt động ở phạm vi vài chục m, không bị ánh hưởng bởi màu sắc, độ bóng hay độ nghiêng của vật thể.
- Sensor quang phản xạ khuếch tán: Bộ thu phát đều được lắp đặt ở vị trí trên vỏ, ánh sáng nhận được sẽ là phản xạ từ vật thể. Đặc điểm hoạt động ở phạm vi vài m, dễ điều chỉnh cường độ và lắp đặt. Tuy nhiên, tùy theo môi trường và bề mặt đối tượng mà khoảng cách và tín hiệu nhận được có sự thay đổi.
- Sensor quang phản xạ ngược: Khác đôi chút với sensor phản xạ khuếch tán, ánh sáng sẽ quay trở lại cả bộ thu và bộ phát. Nếu xuất hiện vật thể, ánh sáng sẽ bị ngắt. Phạm vi hoạt động vài m, hoạt động không chịu ảnh hưởng của màu sắc/ vật sắc nhọn, cấu tạo nhỏ gọn, vùng chết của cảm biến ở khoảng cách gần…
▷ Xem thêm: Cảm biến chuyển động là gì? Phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Ứng dụng thực tế của cảm biến quang như thế nào?
Tính ứng dụng của sensor quang là rất lớn, cụ thể chúng sẽ được ứng dụng trong những lĩnh vực sau:
- Cảm biến nhận diện hàng hóa trên băng tải, băng chuyền sản xuất, nhiệm vụ như một máy đếm.
- Ứng dụng sensor quang trong việc phát hiện vật thể có màu sắc, góc cạnh, nhận diện hình dạng.
- Ứng dụng sensor quang đo khoảng cách của các vật thể trong môi trường.
- Sensor quang giám sát an ninh trong một khoảng cách nhất định.
Hy vọng những thông tin trên đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về cảm biến quang, chức năng nhiệm vụ và ứng dụng thực tế của chúng.
