Cảm biến quang là gì ? Vai trò và công dụng của cảm biến quang?

Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) thực chất là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.

Hiện nay, có các loại cảm biến quang như:
-Cảm biến quang thu phát.
-Cảm biến quang phản xạ gương.
-Cảm biến quang khuếch tán.

Cấu trúc thiết kế

Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

1. Bộ Phát sáng
Cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED. Ánh sáng được phát ra theo xung. Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng). Các loại LED thông dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer. Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá. Ngoài ra cũng có LED vàng.

2. Bộ Thu sáng
Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang). Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ. Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit). Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC). Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán).

3. Mạch xử lý tín hiệu ra
Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF được khuếch đại. Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt. Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN). Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm.

Vai trò và công dụng của cảm biến quang

Công dụng chủ yếu của cảm biến quang là để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau, từ việc phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem tay robot đã gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa.
Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa. Nếu không có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa, giống như làm việc mà không nhìn được vậy.

Điều chỉnh độ nhạy

Các loại cảm biên quang tiêu chuẩn thường có 2 khả năng chỉnh độ nhạy:

1. Chỉnh ngưỡng
Người sử dụng có thể điều chỉnh mức ngưỡng, là mức ánh sáng đủ để kích hoạt đầu ra. Khi ánh sáng thu được bằng hoặc lớn hơn ngưỡng, sẽ có tín hiệu xuất ra. Trong thực tế, thay đổi ngưỡng sẽ dẫn đến tăng hoặc giảm khoảng cách phát hiện. Việc chỉnh ngưỡng cũng có thể giúp cảm biến nhạy hơn, phát hiện được vật nhỏ hơn hoặc các vật trong mờ. Một vài nhãn hiệu cảm biến quang có một biến trở vặn vít để điều chỉnh ngưỡng. Một số khác còn có nút đặt ngưỡng (teach) để có ngưỡng thích hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể.

2. Công tắc chuyển Light-On/Dark-On
Công tắc L-On/D-On thay đổi tình trạng đầu ra cảm biến.

Ưu điểm của cảm biến quang so với các cảm biến khác

• Không tiếp xúc với vật thể cần phát hiện
• Có thể phát hiện vật từ khoảng cách xa
• Không bị hao mòn/ có tuổi thọ cao
• Có thời gian đáp ứng nhanh
• Có thể phát hiện mọi vật thể/ vật chất.

Cảm biến quang là gì? Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) thực chất là do các linh kiện quang điện tạo thành.