Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận cảm ứng từ (Inductive Proximity Sensors)

Nguyên lý hoạt động

Cấu tạo cảm biến cảm ứng từ bao gồm 4 phần chính: cuộn dây điện từ, bộ tạo dao động, mạch trigger, khối output.

Bộ tạo dao động sẽ tạo ra tần số cao, thông qua cuộn dây điện từ sẽ tạo ra vùng từ trường biến thiên nằm ở đầu cảm biến, nếu có một vật bằng kim loại nằm trong vùng đường sức của từ trường, trong kim loại sẽ hình thành dòng điện xoáy, dòng điện xoáy này tạo ra từ trường mới ngược với từ trường ban đầu, làm cho biên độ dao động của từ trường giảm. Như vậy năng lượng của bộ dao động sẽ giảm, dòng điện xoáy sẽ tăng khi vật càng gần cuộn dây điện từ.

Mạch trigger có nhiệm vụ giám sát biên độ dao động của từ trường, nếu có sự thay đổi về biên độ từ trường, mạch trigger sẽ tác động đến output, làm thay đổi trạng thái ngõ ra của tải

Một số mẫu thực tế của cảm biến tiệm cận cảm ứng từ

Ứng dụng

Cảm biến cảm ứng từ được sử dụng để nhận biết các vật kim loại ở gần

Lưu ý: Khoảng cách tác dụng của cảm biến cảm ứng từ đối với đồng, nhôm, thau sẽ gần hơn so với sắt, thép.

Một số ứng dụng thực tế

Cảm biến tiệm cận điện dung

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến tiệm cận điện dung có cấu tạo tương tự cảm biến tiệm cận cảm ứng từ nhưng khác nhau ở bề mặt cảm biến.

Bề mặt cảm biến điện dung có cấu tạo bởi ba vòng kim loại đồng tâm. Hai vòng tròn kim loại ở trong cùng là hai điện cực tạo thành tụ điện, vòng tròn thứ ba ngoài cùng gọi là điện cực bù. Điện cực bù có tác dụng làm giảm độ nhạy của cảm biến đối với bụi bẩn, dầu mỡ…giúp cho cảm biến hoạt động chính xác hơn.

Khi một vật đến gần bề mặt của cảm biến, đi vào vùng tĩnh điện của điện cực, sẽ làm cho hệ số điện môi thay đổi, dẫn đến điện dung thay đổi ở bộ tạo dao động. Bộ tạo dao động bắt đầu hoạt động.. Mạch trigger sẽ kiểm tra biên độ dao động cho đến khi đạt bằng ngưỡng biên độ dao động tác động thì trạng thái ngõ ra output sẽ thay đổi. Khi vật đi ra xa bề mặt cảm biến sẽ làm cho biên độ dao động giảm, trạng thái ngõ ra output sẽ trở về trạng thái ban đầu.

Một số mẫu thực tế của cảm biến tiệm cận điện dung

Ứng dụng

Cảm biến tiệm cận điện dung có khả năng nhận biết được các vật cản kim loại cũng như là phi kim loại như là giấy, thủy tinh, chất lỏng, và vải….

Lưu ý khi sử dụng:

Do mỗi vật thể có hằng số điện môi khác nhau cho nên khoảng cách tác dụng của cảm biến điện dung đối với mỗi vật thể cũng khác nhau. Để hiểu rõ hơn chúng ta hãy xem xét bản đồ thị sau:

Nhìn đồ thị ta thấy rằng vật thể có điện môi càng cao thì khoảng cách tác dụng của cảm biến càng xa. Bảng sau đây sẽ cung cấp cho ta hằng số điện môi của một số vật liệu:

Tên vật liệu	Hằng số điện môi	Tên vật liệu	Hằng số điện môi
Rượu	25.8	Sành sứ	4.4
Nhựa bakelite	3.6	Teflon	2
Thủy tinh	5	Dầu nhựa thông	2.2
Mica	6	Dẩu máy biến áp	2.2
Không khí	1	Nước	80
Đá cẩm thạch	8	Nylon	4 – 5
Giấy	2.3	Sơn	5 – 8
Paraffin	2.2	Gỗ khô	2 – 7
Dầu hỏa	2.2	Gỗ ướt	10 – 30
Đường	3	Muối	6

Ví dụ: Một cảm biến dung có khoảng cách tác dụng tối đa là 10mm, lấy rượu làm vật cản, hằng số điện môi của rượu là 25.8 tra bản đồ thị ta thấy tỉ lệ phần % khoảng cách tác dụng của cảm biến Sr là khoảng 85% tương đương khoảng cách tác dụng 8,5mm.

Một số ứng dụng thực tế