Khái niệm cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là “PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors ) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến. Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm.
Độ chính xác cao ngay cả trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ: môi trường ngoài trời hoặc môi trường dầu mỡ). Cảm biến tiệm cận thường phát hiện vị trí cuối của chi tiết máy ( vật thể ) và tín hiệu đầu ra của cảm biến khởi động một chức năng khác của máy.

Các lợi ích chính của cảm biến tiệm cận công nghiệp là:

Vận hành/cài đặt đơn giản và dễ dàng
Mức giá hấp dẫn (ví dụ: rẻ hơn Cảm biến quang điện)

Ngày nay, cảm biến tiệm cận có mặt trong nhiều loại hình công nghiệp và ứng dụng như:

Công nghiệp chế tạo ô tô,
Công nghiệp máy công cụ,
Công nghiệp chế biến thực phẩm,
Xe đa dụng (ví dụ: xe tải, máy nông nghiệp),
Máy rửa xe,…

: Cảm biến tiệm cận

Phân loại Cảm biến Tiệm cận

Có 2 loại cảm biến tiệm cận công nghiệp chính là:

Cảm biến tiệm cận điện cảm phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện từ. Dĩ nhiên, thiết bị chỉ phát hiện được vật bằng kim loại
Cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện dung tĩnh điện. Do đó, thiết bị này có thể phát hiện mọi loại vật.

Mặc dù cảm biến điện cảm chỉ phát hiện được các vật kim loại nhưng chúng phổ biến hơn nhiều trong công nghiệp. Những cảm biến này ít chịu ảnh hưởng của các thiết bị có thể gây nhiễu bên ngoài hơn như EMC và – cuối cùng không kém phần quan trọng – những cảm biến này rẻ hơn cảm biến điện dung.
Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu một số lý thuyết kỹ thuật về cách vận hành của cảm biến tiệm cận.

Cách vận hành của Cảm biến điện cảm / điện từ

Cảm biến từ tiệm cận bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ở đầu cảm ứng. Sóng cao tần đi qua lõi dây này sẽ tạo ra một trường điện từ dao động quanh nó. Trường điện từ này được một mạch bên trong kiểm soát.
Khi vật kim loại di chuyển về phía trường này, sẽ tạo ra dòng điện (dòng điện xoáy) trong vật.
Những dòng điện này gây ra tác động như máy biến thế, do đó năng lượng trong cuộn phát hiện giảm đi và dao động giảm xuống; độ mạnh của từ trường giảm đi.

Cách vận hành cảm biến điện cảm – điện từ

Mạch giám sát phát hiện ra mức dao động giảm đi và sau đó thay đổi đầu ra. vật đã được phát hiện.
Vì nguyên tắc vận hành này sử dụng trường điện từ nên cảm biến tiệm cận vượt trội hơn cảm biến quang điện về khả năng chống chịu với môi trường. Ví dụ: dầu hoặc bụi thường không làm ảnh hưởng đến sự vận hành của cảm biến.
Đầu ra của Cảm biến Cảm ứng
Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng đều có đặc điểm đầu ra tranzito có logic NPN hoặc PNP. Những loại này còn được gọi là kiểu DC-3 dây.
Trong một số trường hợp cài đặt, người ta sử dụng cảm biến tiệm cận có 2 kết nối (âm và dương). Chúng được gọi là kiểu DC-2 dây (xem sơ đồ bên dưới).

Cấu tạo và đầu ra Cam biến tiệm cận Thường Mở/Thường Đóng

Cảm biến tiệm cận được chia theo chế độ hoạt động thường mở (NO) và thường đóng (NC) mô tả tình trạng có tín hiệu đầu ra của cảm biến sau khi có hoặc không phát hiện được vật.

Thường mở: Tín hiệu điện áp cao khi phát hiện ra vật; tín hiệu điện áp thấp khi không có vật
Thường đóng: Tín hiệu cao khi không có vật; tín hiệu thấp khi phát hiện ra vật.

Ví dụ minh họa ở bên trái trình bày cảm biến tiệm cận DC-2 dây có đầu ra thường mở (NO). Đầu ra hoạt động khi vật di chuyển gần cảm biến.

Di chuyển chuột (=vật) của bạn qua cảm biến để làm bóng đèn sáng, hãy xem ví dụ minh họa tương tự với đầu ra thường đóng (NC). Bóng đèn tắt ngay khi vật (chuột) di chuyển đến gần cảm biến.
Cảm biến tiệm cận có cả hai đầu ra NO và NC được gọi là kiểu đối lập.
Lưu ý: Kiểu NO/NC dùng cho cả cảm biến điện cảm và cảm biến điện dung. Hình này trình bày cảm biến điện dung.
Cảm biến Cảm ứng Được bảo vệ / Flush / Shielded

Cảm biến tiệm cận được bảo vệ có cấu tạo gồm một tấm chắn quanh lõi từ. Tấm này có tác dụng dẫn trường điện từ đến trước phần đầu.
Cảm biến tiệm cận được bảo vệ có thể được lắp chìm bằng mặt trên bề mặt kim loại, nếu không gian chật hẹp. Điều này cũng có lợi là có thể bảo vệ cảm biến về mặt cơ học.
Tuy nhiên, phạm vi phát hiện bị hạn chế, nhưng có thể lắp cảm biến dễ dàng với các kim loại xung quanh mà không gây ra ảnh hưởng nào.
Cảm biến Cảm ứng Không được bảo vệ / Non-Flush / UnShielded
Cảm biến không được bảo vệ, không có lớp bảo vệ quanh lõi từ. Sự khác biệt giữa cảm biến được bảo vệ và không được bảo vệ có thể quan sát được một cách dễ dàng.

2 loại gồm có bảo vệ và không có bảo vệ

Thiết kế này cho khoảng cách phát hiện lớn hơn cảm biến tiệm cận được bảo vệ. Cảm biến không được bảo vệ có khoảng cách phát hiện gần gấp đôi so với loại được bảo vệ có cùng kích thước đường kính.
Không thể lắp Cảm biến tiệm cận không được bảo vệ chìm bằng mặt với bề mặt kim loại Do đó, khả năng bảo vệ về mặt cơ học thấp hơn. Vì từ trường mở rộng ra tới cạnh của cảm biến, nên có thể bị ảnh hưởng của những kim loại trong khu vực này. Cảm biến tiệm cận không được bảo vệ cũng nhạy cảm hơn với giao thoa hỗ tương.

Chọn Cảm biến Cảm ứng

Kết luận: Nếu muốn chọn đúng cảm biến tiệm cận cho một ứng dụng, cần phải lưu ý đến một số điều sau:

Nguồn cấp,
Kích thước, đường kính cảm biến,
Tín hiệu ra ( PNP, NPN, NC, NO )
Dạng được bảo vệ ( flush ) hay không có bảo vệ đầu dò ( Non-flush )
Kết nối dạng dây hay plug M12
Hiện tại trên thị trường có nhiều hãng cung cấp dạng cảm biến tiệm cận như Omron, Autonics, Keyence, Astech, Steute, Rechner, Xecro,…

Hi vọng bài viết sẽ giúp bạn đọc hiểu thêm về cảm biến tiệm cận, vui lòng truy cập Website: https://auvietco.net/ để được tư vấn cụ thể nhất.

Cập nhật lúc 14:08 – 17/10/2023