Cảm biến là gì? Có những loại cảm biến nào

Cảm biến là gì

Cảm biến là một công cụ điện tử giúp thu nhận những trạng thái, biến động từ môi trường, có thể là vật lý, hóa học hoặc sinh học. Các tín hiệu được thu nhận này sẽ được truyền vào một thiết bị đo để chuyển hóa thành tín hiệu điện và hiển thị lên màn hình để con người có thể đọc được số liệu từ trạng thái đã thu được

Cảm biến có độ nhạy rất cao, thường hoạt động liên tục trong môi trường, đôi khi là môi trường độc hại (ô nhiễm) do đó chúng cần có một lớp vỏ bảo vệ, giúp thao tác dễ dàng hơn khi đó chúng còn được gọi đầu dò hoặc que đo. Nên đâu đó bạn sẽ bắt gặp người ta gọi luôn những que đo (đầu dò) với tên gọi chung là cảm biến

Làm thế nào để cảm biến hoạt động

Để hoạt động, cảm biến không thể đơn thuần hoạt động một mình, nó là một công cụ sử dụng điện nên ít nhất cần phải có nguồn cấp để hoạt động. Thông thường, dòng điện sẽ được cung cấp bởi thiết bị đo được kết nối với chúng hoặc từ chính nguồn tín hiệu mà chúng nhận (như ánh sáng chẳng hạn)

Sơ đồ kết nối để cảm biến hoạt động đơn giản sẽ cần những bộ phận sau đây

– Cảm biến: phù hợp với ứng dụng
– Dây dẫn: nhận và truyền các tín hiệu từ cảm biến đưa vào thiết bị đo
– Thiết bị đo: sẽ gồm bộ chuyển đổi tín hiệu thu từ cảm biến thành tín hiệu điện, màn hình hiển thị dữ liệu để ta có thể đọc được và các phím điều chỉnh chức năng cho cảm biến

Cảm biến có rất nhiều loại khác nhau, sẽ có những cách hoạt động riêng tuy nhiên sơ đồ kết nối này vẫn được xem là cơ bản nhất để chúng ta có thể nhận tín hiệu từ cảm biến

Phân loại cảm biến

Ngày nay, với sự phát triển và yêu cầu sử dụng đa dạng hơn trong hầu hết mọi ngành công nghiệp, trong phòng thí nghiệm và ngay cả tại nhà của chúng ta… Cảm biến xuất hiện để đảm nhận vị trí trong nhiều công việc khác nhau, do đó bạn có thể phân loại nó thành nhiều nhóm khác nhau

– Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, các loại tia, hạt bức xạ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động…
– Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ pH, ion, khói….
– Cảm biến sinh học: đường glucose, DNA/RNA, Protein đặc biệt, vi khuẩn, virus…

Ngoài ra, bạn cũng có thể phân loại cảm biến dựa trên chức năng

– Cảm biến phát hiện vật lý: ngọn lửa, kim loại, rò rỉ khí hóa chất
– Cảm biến dùng để cảm nhận: nhiệt độ, áp suất, bức xạ, chuyển động…

Cảm biến chủ động và cảm biến thụ động

– Cảm biến chủ động: không cần sử dụng điện năng bổ sung để chuyển tín hiệu thu được sang tín hiệu điện. Điện hình là các cảm biến làm bằng vật liệu gốm, chuyển áp suất thành điện tích bề mặt. Các antenna cũng được xem là cảm biến chủ động
– Cảm biến thụ động: cần sử dụng điện áp bổ sung để chuyển hóa tín hiệu thành  tín hiệu điện. Điển hình là các photodiode khi có ánh sáng chiếu vào thì có sự thay đổi của điện trở tiếp giáp p-n được phân cực ngược. Các cảm biến bằng điện trở thường là cảm biến bị động

Cảm biến tiếp xúc và cảm biến không tiếp xúc (tham khảo ở phần bên dưới)

Các loại cảm biến thông dụng

Chắc hẳn sau khi tìm hiểu qua về các thông tin trên, bạn cũng nhận thấy có nhiều loại cảm biến đến mức nào phải không. Để tiện cho bạn có thể tìm hiểu, Lidinco sẽ liệt kê một số loại cảm biến được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống hiện nay

Tìm hiểu công dụng của một số loại cảm biến

Cảm biến hình ảnh và tầm nhìn

Cảm biến hình ảnh hay cảm biến thị giác là thiết bị điện tử giúp bạn phát hiện sự hiện diện của các đối tượng hoặc màu sắc trong phạm vi tầm nhìn của chúng và chuyển đổi thông tin này thành hình ảnh hiển thị để người dùng có thể quan sát. Các thông số kỹ thuật chính của loại này bao gồm loại cảm biến hình ảnh, ứng dụng cần quan sát, một số tính năng cụ thể của bộ chuyển đổi

Cảm biến nhiệt độ

Loại này thường được thiết kế dưới dạng đầu dò nhiệt độ, nó giúp phát hiện các thông số nhiệt và truyền tín hiệu đến đầu vào của thiết bị đo nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ thường dựa vào RTD hoặc điện trở nhiệt để thu nhận nhiệt độ và đi qua thiết bị đo để chuyển nó thành giá trị nhiệt mà bạn có thể theo dõi trên màn hinh

Các thông số kỹ thuật của loại này bao gồm, dải đo nhiệt độ tối đa và tối thiểu, đường kính, chiều dài của cảm biến. Cảm biến nhiệt độ thường được sử dụng để đo các đặc tính nhiệt của khí, chất lỏng và chất rắn trong nhiều ngành công nghiệp chế biến, thông số môi trường

Cảm biến gia tốc

Cảm biến gia tốc hay còn gọi là accelerometer loại này biến các tín hiệu gia tốc vật lý hoặc độ rung của các vật thể và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Bạn có thể bắt gặp loại gia tốc kế này trong các máy đo độ rung, bộ thu thập dữ liệu độ rung.

Các thông số cần quan tâm của cảm biến gia tốc là giá trị đo, hệ số, trục đo…

Tìm hiểu về cảm biến gia tốc và các thương hiệu chất lượng

Cảm biến bức xạ

Cảm biến đo bức xạ sẽ cảm nhận sự hiện diện, mật độ của các hạt alpha, beta hoặc gamma và cung cấp tín hiệu đến và hiển thị trên các máy đo bức xạ. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến và năng lượng bức xạ tối đa và tối thiểu có thể phát hiện

Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là loại cảm biến được sử dụng khá phổ biến, công dụng chính là để phát hiện sự hiện diện của các vật thể gần đó mà không cần phải tiếp túc. Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện sự hiện diện của các đối tượng trong phạm vi vài mm. Khi có vật thể tiến đến gần, cảm biến tạo ra tín hiệu vào báo về bộ điều khiển

Cảm biến tiệm cận nói chung là một thiết bị giúp phát hiện ở tầm ngắn, tuy nhiên các nhà khoa học cũng đã có những cải tiến tối ưu giúp thiết bị có thể cảm nhận được ở phạm vi đến vài cm. Nhờ vào ứng dụng đặc biệt hữu ích này, cảm biến tiệm cận được sử dụng trong vô số hoạt động sản xuất và rất nhiều thiết bị ngày nay

Thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, khoảng cách phát hiện tối đa, nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa, kích thước đường kính và chiều dài.

Loại cảm biến tiệm cận thường được sử dụng là cảm biến tiệm cận điện dung. Nó sử dụng sự thay đổi điện dung do giảm khoảng cách tách biệt giữa các bản của tụ điện. Một bản tụ điện được gắn cố định vào đối tượng đang được giám sát, để làm phương tiện xác định chuyển động và vị trí của đối tượng từ vị trí gắn cảm biến

Công nghệ cảm biến laser trong cảm biến tiệm cận
 

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất là thiết bị cơ điện gúp phát hiện lực trên một đơn vị diện tích trong chất khí, chất lỏng. Tín hiệu thu được sẽ được truyền đến đầu vào của thiết bị điều khiển và hiển thị gọi là máy đo áp suất

Cảm biến/đầu dò áp suất thường sử dụng màng ngăn và cầu đo biến dạng để đo lực tác động lên một đơn vị diện tích.

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm chức năng cảm biến, áp suất làm việc tối thiểu và tối đa, độ chính xác và một số chức năng cho những ứng dụng riêng. Cảm biến áp suất được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần thông tin về áp suất của chất khí hoặc chất lỏng để kiểm soát hoặc đo lường

Tìm hiểu chi tiết về cảm biến áp suất

Cảm biến vị trí

Cảm biến vị trí/đầu dò vị trí là thiết bị điện tử được sử dụng để cảm nhận vị trí của van, cửa, van tiết lưu, v.v. Loại cảm biến này thường  được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần thông tin vị trí trong vô số các ứng dụng điều khiển. Một bộ chuyển đổi vị trí phổ biến là cái gọi là dây-nồi, hoặc dây chiết áp

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, chức năng cảm biến, phạm vi đo và các tính năng dành riêng cho loại cảm biến.

Cảm biến quang điện

Cảm biến quang điện giúp cảm nhận các vật thể đi qua trong trường phát hiện của chúng, Loại này cũng có thể dùng phát hiện màu sắc, độ sạch và vị trí nếu cần.

Các cảm biến này hoạt động dựa vào việc đo lường những thay đổi trong ánh sáng mà chúng phát ra bằng cách sử dụng bộ phát và bộ thu

Cảm biến hạt

Cảm biến hạt là thiết bị điện tử được sử dụng để cảm nhận bụi và các hạt khác trong không khí và cung cấp tín hiệu cho đầu vào của thiết bị điều khiển hoặc hiển thị. Loại cảm biến này thường thấy trong các máy đếm hạt bụi, máy đếm hạt không khí, máy dò hạt

Ứng dụng chính là để giám sát lượng bụi trong các thùng, nhà kho, môi trường, công trường… Cảm biến được sử dụng trong kỹ thuật hạt nhân được gọi là cảm biến bức xạ (như đã giới thiệu ở trên)

Thông số kỹ thuật cần chú ý bao gồm loại đầu dò, kích thước hạt tối thiểu có thể phát hiện được, phạm vi nhiệt độ hoạt động, khối lượng mẫu và thời gian phản hồi.

Cảm biến chuyển động

Cảm biến chuyển động là thiết bị điện tử có thể cảm nhận chuyển động hoặc dừng lại của các bộ phận cơ khí, máy móc, thậm chí con người, v.v. và truyền tín hiệu về cho thiết bị điều khiển

Các ứng dụng điển hình của cảm biến này là phát hiện sự ngừng trệ của băng tải, quá trình làm viêc của các ổ trục, cảm nhận chuyển động và tự mở cửa như ở các siêu thị, trung tâm thương mại. Thông số kỹ thuật cần lưu ý bao gồm ứng dụng dự kiến, loại cảm biến, chức năng cảm biến, tốc độ tối thiểu và tối đa có thể cảm nhận

Cảm biến kim loại

Thường xuất hiện dưới dạng máy dò kim loại là thiết bị điện tử hoặc cơ điện sử dụng để cảm nhận sự hiện diện của kim loại trong nhiều tình huống khác nhau. Cảm biến kim loại được tích hợp với nam châm điện là một đôi khá hiệu quả

Các ứng dụng cụ thể mà bạn có thể thấy sự xuất hiện của loại cảm biến này như việc dò kim loại trong hoàng hóa hoặc cơ thể người ở sân bay, máy dò vàng, dò kim loại trong thực phẩm, dùng trong xưởng cưa hoặc đúc phun…

Các thông số kỹ thuật chính cần lưu ý khi chọn thiết bị bao gồm ứng dụng dự kiến, khoảng cách phát hiện tối đa và các tính năng cần thiết nhất định.

Cảm biến mức

Cảm biến hay còn gọi là cảm biến mực nước thường được sử dụng để xác định chiều cao của chất khí, chất lỏng hoặc chất rắn trong bể hoặc thùng có đạt đến ngưỡng cho phép hay chưa, nếu đã chạm mức cảnh báo tín hiệu sẽ được cảm biến truyền về thiết bị điều khiển

Cảm biến mức điển hình sử dụng phương tiện siêu âm, điện dung, rung hoặc cơ học để xác định chiều cao sản phẩm. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, chức năng cảm biến và khoảng cách phát hiện tối đa. Cảm biến / máy dò mức có thể là loại tiếp xúc hoặc không tiếp xúc

Tìm hiểu về cảm biến siêu âm để đo mức nước

Cảm biến rò rỉ

Cảm biến rò rỉ (thường xuất hiện dưới dạng máy phát hiện rò rỉ) là thiết bị điện tử được sử dụng để xác định hoặc theo dõi sự phóng điện không mong muốn của chất lỏng hoặc khí,  một số dựa vào siêu âm để phát hiện rò rỉ không khí.

Một dạng thiết bị phát hiện rò rỉ khác dựa vào các chất tạo bọt đơn giản để đo độ bền của các mối nối đường ống và thường được dùng để kiểm tra sự rò rỉ từ các vết nứt, các khớp nối, hàn gắn, sự không chặt chẽ của các lớp vỏ đảm bảo tiêu chuẩn chống nước

Cảm biến độ ẩm

Cảm biến/đầu dò độ ẩm là công cụ sử dụng để đo lượng nước trong không khí, sau đó chúng sẽ chuyển các tín hiệu này đến máy đo độ ẩm và hiển thị dữ liệu cho người dùng

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm thời gian đáp ứng, nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa

Xem danh mục thiết bị đo nhiệt độ/độ ẩm

Cảm biến khí và hóa chất

Cảm biến khí (thiết bị cảnh báo khí và hóa chất) là các thiết bị điện tử thường được gắn cố định để giám sát độ an toàn trong nhà xưởng, gia đình…. được sử dụng để cảm nhận sự hiện diện của các loại khí hoặc hóa chất khác nhau. Đôi khi được thiết kế di động để kiểm tra ở từng khu vực cụ thể

Nó thường được sử dụng để phát hiện và cảnh báo sớm các loại khí độc hại, dễ cháy đảm bảo an toàn cho con người như: khí gas, chất làm lạnh, các loại khí dễ cháy, hóa chất độc hại….

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm ứng dụng dự kiến, loại cảm biến / máy dò, dải đo và các tính năng bổ sung khác.

Cảm biến lực

Cảm biến lực thường xuất hiện trong các máy đo lực căng, kéo nén là thiết bị đo giúp kiểm tra các thông số khác nhau liên quan đến lực như trọng lượng, mô-men xoắn, tải, v.v..

Cảm biến hoạt động dựa trên động cơ áp điện có điện trở thay đổi khi tải biến dạng. Các phương pháp khác có thể được tích hợp để đo mô-men xoắn và biến dạng.

Các thông số kỹ thuật chính bao gồm chức năng cảm biến, số lượng trục, tải tối thiểu và tối đa (hoặc mômen), nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa, kích thước của cảm biến.

Cảm biến dòng chảy

Cảm biến đo dòng chảy là thiết bị được sử dụng để cảm nhận chuyển động của chất khí, chất lỏng, cung cấp tín hiệu đầu vào cho các thiết bị đo dòng chảy. Một cảm biến dòng chảy có thể thiết kế hoàn toàn là điện tử – sử dụng khả năng phát hiện siêu âm từ bên ngoài đường ống, hoặc một phần cơ học – chẳng hạn như bánh cánh khuấy nằm và quay trực tiếp trong chính dòng chảy.

Các thông số kỹ thuật chính cần lưu ý khi mua thiết bị bao gồm chức năng cảm biến, lưu lượng tối đa, áp suất làm việc tối đa và nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa. Cảm biến lưu lượng được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp chế biến

Cảm biến khuyết tật

Là loại cảm biến thường thấy trong các máy siêu âm kiểm tra khuyết tật là thiết bị điện tử được sử dụng trong nhiều quy trình sản xuất khác nhau để phát hiện ra những điểm không nhất quán trên bề mặt hoặc trong các vật liệu cơ bản như mối hàn.

Đúng với tên gọi của nó, máy dò khuyết tật ứng dụng dựa trên sóng siêu âm, âm thanh hoặc các phương tiện khác để xác định các khuyết tật trong vật liệu, có thể được lắp đặt di động hoặc cố định. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm loại cảm biến, phạm vi độ dày kiểm tra loại khuyết tất có thể dò được

Cảm biến ngọn lửa

Cảm biến ngọn lửa hay còn gọi là đầu báo cháy, là thiết bị quang điện tử được sử dụng để cảm nhận sự hiện diện và chất lượng của ngọn lửa. Đầu báo cháy hoạt động trên nguyên lý phát hiện tia cực tím hoặc tia hồng ngoại về sự hiện diện của ngọn lửa và được sử dụng trong nhiều ứng dụng kiểm soát quá trình đốt cháy như đầu đốt.

Thiết bị phát hiện ngọn lửa cũng tìm thấy trong các ứng dụng kiểm tra an toàn, chẳng hạn như trong hệ thống dập lửa dưới mui xe

Cảm biến điện

Cảm biến điện/Que đo điện là loại phụ kiện dùng để cảm nhận dòng điện, điện áp, v.v. và cung cấp tín hiệu đến đầu vào của thiết bị cơ bản nhất là các đồng hồ vạn năng, đến các bị đo lường điện nâng cao, thiết bị giám sát chất lượng điện.

Loại này được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần thông tin về trạng thái của hệ thống điện và được sử dụng trong mọi thứ từ hệ thống đường sắt đến giám sát quạt, máy bơm và lò sưởi…

Các thông số kỹ thuật chính khi chọ mua que đo hoặc cảm biến điện là chức năng đo, phạm vi đo tối thiểu, tối đa,phạm vi nhiệt độ hoạt động.

Cảm biến tiếp xúc

Cảm biến tiếp xúc là tên gọi chung để đề cập đến bất kỳ loại thiết bị cảm biến nào có chức năng nhận tín hiệu bằng cách dựa vào chạm hoặc tiếp xúc vật lý giữa cảm biến và đối tượng cần được theo dõi theo dõi.

Một loại cảm biến tiếp xúc đơn giản được sử dụng trong các hệ thống báo động để giám sát cửa ra vào, cửa sổ hoặc cửa khác. Khi cửa ra vào hoặc cửa sổ bị đóng lại, cảm biến sẽ nhận tín hiệu và truyền đến công tắc từ hoặc thiết bị điều khiến tín hiệu cửa đã được đóng

Tương tự, khi cửa hoặc cửa sổ được mở, cảm biến tiếp xúc sẽ cảnh báo cho bộ điều khiển về trạng thái tại điểm đó và có thể kích hoạt một hành động chẳng hạn như còi báo động âm thanh.

Cảm biến không tiếp xúc

Ngược lại với cảm biến tiếp xúc, cảm biến không tiếp xúc là thiết bị không yêu cầu chạm vật lý giữa cảm biến và đối tượng được giám sát.

Một ví dụ quen thuộc của loại cảm biến này là máy dò chuyển động được sử dụng trong đèn an ninh. Việc phát hiện các đối tượng trong phạm vi của máy dò chuyển động được thực hiện bằng cách sử dụng các phương tiện như  hồng ngoại, vi sóng, radar v.v.

Súng bắn tố độ được cơ quan thực thi pháp luật sử dụng để theo dõi tốc độ của xe cộ là một ví dụ về dạng cảm biến không tiếp xúc

Ngoài ra, còn rất nhiều loại cảm biến khác được sử dụng tùy vào trường hợp cụ thể như cảm biến đo rung, cảm biến đo độ ồn, cảm biến đo biến dạng….

Thế giới cảm biến ngày nay được phát triển ra đa dạng nhiều chủng loại, nếu được hãy được hiểu thêm các bài viết chi tiết về chúng. Trong khuôn khổ bài viết này, Lidinco chỉ có thể giới thiệu sơ bộ để bạn có thể nắm được những kiến thức cơ bản về cảm biến

Các thông số cần lưu ý khi chọn mua cảm biến

Mặc dù mỗi loại cảm biến sẽ có những thông số đặc trung riêng, nhưng bạn cũng cần nắm được các thông số chung của cảm biến để linh động hơn khi mua thiết bị điện tử này

– Độ nhạy: số liệu nhỏ nhất mà cảm biến có thể thu được
– Mức tuyến tính: Khoảng giá trị được biến đổi có hệ số biến đổi cố định
– Dải biến đổi: khoảng giá trị mà cảm biến có thể chuyển đổi thành tín hiệu điện (hay còn gọi là dải đo của cảm biến)
– Độ nhiễu tín hiệu: độ nhiễu ảnh hướng khá lớn đến chất lượng và giá trị của cảm biến. Cảm biến có độ nhiễu càng thấp càng chất lượng
– Sai số kỹ thuật: mức sai số tín hiệu mà cảm biến nhận được, phụ thuộc vào độ nhiễu và độ nhạy
– Độ trôi: Sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ hoặc thời gian tồn tại
– Độ trễ: tốc độ thu thập dữ liệu của cảm biến khi môi trường biến đổi
– 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.

Để được tư vấn hơn về việc chọn mua các loại cảm biến sử dụng trong công nghiệp vui lòng liên hệ cho Lidinco theo địa chỉ bên dưới, để được hỗ trợ tư vấn tốt nhất

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG

HCM: 028.39778269 – 028.36016797 –  (Zalo) 0906.988.447
Skype: Lidinco – Email: sales@lidinco.com
Bắc Ninh: 0222.7300180 – Email: bn@lidinco.com