Cảm biến quang học: định nghĩa, phân loại và áp dụng thực tế

1. Optical Sensor là gì?

Optical Sensor là các cảm biến quang học, thiết bị chuyển đổi ánh sáng hoặc sự thay đổi ánh sáng thành tín hiệu điện tử có thể đọc được bởi một đầu thu. 

Cảm biến quang học được dùng để phát hiện, đếm hoặc định vị các bộ phận mà không cần tiếp xúc. 

Bản chất của cảm biến quang học là phát ra một tia sáng hoặc một chùm tia sáng, khi có vật cản thì cảm biến sẽ phát ra một tín hiệu để báo về trung tâm điều khiển.

Cảm biến quang học thường được tích hợp trong một hệ thống thiết bị đo lường lớn hơn.

2. Phân loại cảm biến quang học

Có nhiều loại cảm biến quang học khác nhau, một số loại thường được sử dụng dưới đây:

- Thiết bị quang dẫn: được dùng để đo điện trở bằng cách chuyển đổi sự thay đổi của ánh sáng tới thành sự thay đổi của điện trở.

- Quang điện: hay còn gọi là pin mặt trời, chuyển đổi một lượng ánh sáng tới thành một điện áp ở đầu ra.

- Điốt quang: chuyển đổi một lượng ánh sáng tới thành dòng điện ở đầu ra.

- Phototransistor: là một transistor lưỡng cực có mối nối với đầu thu và được phơi sáng. Loại này hoạt động rưa rứa như điốt quang nhưng có nhiều ưu điểm hơn.

>> Xem thêm: Sensor quang Autonics; Cảm biến tiệm cận quang

3. Cấu tạo và nguyên lý của một số loại Optical Sensor

Cảm biến phản xạ khuếch tán:

- Bộ thu và bộ phát nằm chung trong một vỏ.

- Cảm biến truyền ánh sáng đến đối tượng cần phát hiện, sau đó phản xạ ngược lại đến đầu thu của cảm biến.

- Thường được sử dụng để giám sát lắp ráp bộ phận trong hệ thống máy móc tự động hóa.

- Bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc và có khoảng cách tối đa là 2m.

Cảm biến quang học phản xạ gương:

- Bộ thu và bộ phát trong cùng một thiết bị.

- Thông qua một gương phản xạ, chùm sáng phát ra được hướng trái lại máy thu.

- Chưa có vật cản đi qua, cảm biến luôn báo trạng thái ON. Khi cho vật cản đi qua, tín hiệu phản hồi về bị mất và cảm biến sẽ chuyển sang trạng thái OFF.

- Tín hiệu ở ngõ ra ON – OFF thường được quy định theo tín hiệu điện PNP, NPN và Namur.

- Loại này lặp đặt thuận tiện, tiết kiệm dây dẫn và phát hiện được đối tượng trong suốt hoặc mờ. Khoảng cách tối đa là 15m.

Cảm biến quang học thu phát:

- Bộ phát và bộ thu được đặt biệt lập và đối diện nhau. Là loại cảm biến quang học không phản xạ.

- Ánh sáng vẫn sẽ phát ra từ bộ phát nhưng bộ thu sẽ không thu được ánh sáng vì bị vật cản che khuất.

- Loại này không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc và có khoảng cách tối đa lên tới 60m.

4. Cảm biến quang học được sử dụng để làm gì?

Optical Sensor là thành phần không thể thiếu trên nhiều thiết bị. Chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

- hợp trong các thiết bị điện tử (điện thoại, máy tính, đèn ngủ,…).

- Đếm sản phẩm và kiểm tra sản phẩm lỗi trong dây chuyền sản xuất tự động.

- Đo mực nước có trong các lon nước cà phê, nước ngọt, hộp,…

- Kiểm tra lắp ráp các chi tiết máy.

- Tích hợp trên các cửa ra vào để nhận biết người đi qua.

- Tích hợp trong các bãi giữ xe tự động.

- Ngoài ra còn nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày.

- Trong y tế, cảm biến quang học cấy trong cơ thể người để kiểm soát bệnh tiểu đường.

link