Cảm biến là gì? Một vài cảm biến hiện nay trên thị trường

Cảm biến là một thiết bị cảm ứng được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu chuyển biến từ nền công nghiệp sử dụng sức lao động của con người, sang nền công nghiệp tự động hóa.

Các cảm biến được thiết kế và chế tạo, nhằm nhận biết,phát hiện và truyền tín hiệu về các bộ xử lý để tạo ra một quy trình khép kín.

Quy trình này có thể đóng vai trò trong sản xuất, đảm bảo an toàn, cũng như trong đời sống của con người.

Để hiểu thêm về cảm biến, hãy cùng với chúng tôi Tiến Phát Automation tìm hiểu thêm qua bài viết phía dưới nhé.

Cấu tạo chung của cảm biến hiện nay:

Bằng cách ứng dụng những tính chất vật lý về sóng, nhiệt độ, tần số, điện,... con người đã chế tạo ra rất nhiều loại cảm biến để đáp ứng các điều kiện của môi trường làm việc khác nhau.

Về cấu tạo chung thì cảm biến sẽ bao gồm một vài thiết bị chính như sau để cấu tạo thành một bộ cảm biến tiêu chuẩn:

Bộ phát tín hiệu cảm biến: Còn được biết đến với tên gọi là đầu dò, nó có nhiệm vụ nhận biết, phát hiện theo chức năng mà nó được thiết kế, như thu nhận tín hiệu sóng hồng ngoại, thu phát sóng siêu âm, phát hiện chuyển động,...

Bộ xử lý tín hiệu: Đây sẽ là nơi tiếp nhận tín hiệu từ bộ phát tín hiệu để chuyển đổi sang dạng tín hiệu điện như 4-20mA, tín hiệu on-off.

Mạch truyền tín hiệu: Ở bộ phần này sẽ truyền tín hiệu đã thu được ở bộ xử lý về bộ xử lý trung tâm để tiếp nhận và phát tín hiệu điều khiển cho các thiếu bị khác.

Vỏ bảo vệ: Có vai trò đảm bảo cho các thiết bị của cảm biến như bộ xử lý tín hiệu, bộ phát tín hiệu khỏi những tác động của môi trường.

Phân loại của các loại cảm biến:

Dựa trên các đặc tính hoạt động của cảm biến ta có thể chia thành ba nhóm chính như sau:

Cảm biến vật lý: Là những cảm biến hoạt động dựa trên những tính chất vật lý như sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại, hồng ngoại, tia X, tia gamma, hạt bức xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, chuyển động, tốc độ, từ trường,... Đây là những thiết bị hoạt động thiên về cơ học, thường được sử dụng nhiều trong đời sống hằng ngày.

Cách thức hoạt động của nó thường dựa vào việc nhận biết để hoạt động.

Cảm biến hóa học: Là những cảm biết được thiết kế với cơ chế đo đạc các tính chát hóa học như độ ẩm, độ PH, các ion, các hợp chất đặc hiệu, khói,...

Những loại cảm biến này thường được sử dụng nhiều trong các phòng nghiên cứu, ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp.

Cảm biến sinh học: Đây là loại cảm biến được sử dụng nhận biết các chất như đường glucose huyết, DNA/RNA, protein đặc hiệu của các loại bệnh, vi khuẩn, virust, đấu ấn sinh học của con người như mắt, dấu vân tay,...

Loại cảm biến này thường ứng dụng rộng rãi trong y tế, cũng như trong an ninh.

Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ, cũng như nhiều phát minh mới và đội ngũ khoa học kỹ thuật ngày càng cao, các loại cảm biến được ra đời càng nhiều, khiến cho việc phân loại cũng trở nên khó khăn và phức tạp vì khó có thể đưa ra đủ các tiêu chí phân loại cho tập hợp đã dạng.

Các đặc trưng của một cảm biến:

Để có thể được sử dụng, các cảm biến cần đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật như sau:

Độ nhạy: Gia số nhỏ nhất có thể phát hiện được.

Mức tuyến tính: Khoảng giá trị được biến đổi có hệ số biến đổi cố định.

Dải biến đổi: Khoảng giá trị biến đổi sử dụng được.

Ảnh hưởng ngược: Khả năng gây thay đổi môi trường.

Mức nhiễm ồn: Tiếng ồn riêng và ảnh hưởng của tác nhân khác lên kết quả.

Sai số xác định: Phụ thuộc vào độ nhạy và mức nhiễu.

Độ trôi: Sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ hoặc thời gian tồn tại.

Độ trễ: Mức độ đáp ứng với thay đổi của quá trình.

Độ tin cậy: Khả năng làm việc ổn định, chịu những biến động lớn của môi trường như sốc các loại,..

Điều kiện môi trường: Dải nhiệt độ, độ ẩm, áp suất,... làm việc được.

Một số cảm biến phổ biến hiện nay:

Cảm biến nhiệt độ:

Cảm biến nhiệt độ, còn được biết đến với nhiều tên gọi khác như cảm biến đo nhiệt độ, sensor nhiệt độ, sensor cảm biết nhiệt độ, dây cảm biến nhiệt độ, dây dò nhiệt, cảm biến nhiệt độ công nghiệp, bộ cảm biến nhiệt độ, thiết bị cảm biến nhiệt độ.

Được sử dụng để đo nhiệt độ, khi nhiệt độ của nó thay đổi thì các cảm biến sẽ phát ra một dạng tín hiệu mà từ tín hiệu này các bộ đọc sẽ đọc được và quy ra nhiệt độ.

Cảm biến khói (Đầu dò khói):

Cảm biến khói hay là đầu dò khói là loại thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống phòng cháy chữa cháy, nó giúp phát hiện khói xuất hiện trong vị trí lắp đặt, và phát ra cảnh bảo cho các thiết bị khác trong hệ thống PCCC.

Cấu tạo của nó thường được đặt trong vỏ nhựa hình đĩa.

Nguyên lý hoạt động của nó thường có 2 cách như:

• Quang điện: Dùng LED phát sáng chếu qua buồng thử và thu nhận bằng Photodiode để xác định mức trong suốt, loại này phản ứng tốt với khỏi trước khi đám cháy bùng phát.

• Ion hóa: Dùng nguồn phóng xa như chất Americe là một chất được tổng hợp dựa trên quá trình bắn phá plutino bằng các hạt neutron, nó là một nguyên tố siêu Urani, loại đường sử dụng ở đây là Am²⁴¹ ion hóa bường khí, để các hạt khói nếu có sẽ nhiễm điện và tụ lại. 

Cảm biến tốc độ:

Cảm biến tốc độ hay bộ mã hóa quang học là đĩa mã mà ở trên có khắc vạch ánh sáng có thể đi qua được.

Phía sau đĩa mã đặt Phototransistor chịu tác dụng của một nguồn sáng. Động cơ và đĩa mà được lắp đặt trên 1 trục, khi quay ánh sáng chiếu đến phototransistor lúc bị che đi và lúc không bị che làm cho tín hiệu ở cực colecto tạo thành một chuỗi xung.

Cảm biến mức chất lỏng:

Cảm biến mức chất lỏng trong tiếng anh được gọi là Level Sensor nó được sử dụng để hiện mức chất lỏng hoặc chất rắn lỏng hóa bao gồm bùn, vật liệu dạng hạt và bột thể hiện bề mặt tự do phía trên.

Các chất lỏng về cơ bản đều có phương nằm ngang trong vật chứa dưới tác dụng của trọng lưu hầu hết chúng sẽ có 1 đỉnh cao nhất.

Cảm biến mức liên tục đo mức trong phạm vi được cài đặt sẵn, và xác định chính xác lượng chất ở một vị trí nhất đỉnh, nhưng cảm biến mức điểm thì chỉ cho phép cảm nhận được vị trí tương đối của chất.

Cảm biến áp suất:

Là loại cảm biến được thiết kế chuyên dùng cho việc đo áp suất áp lực của vật cần đo, nhiệm vụ của nó là giám sát áp suất, áp lực và truyền những dữ liệu đó về bộ phận hiển thị hoặc bộ điều khiển dưới dạng tín hiệu.