Cảm biến là gì? Các loại cảm biến thông dụng hiện nay
Cảm biến (tên tiếng Anh: Sensor) là một thiết bị có khả năng phát hiện và phản hồi một số loại đầu vào (ánh sáng, nhiệt độ, âm thanh, độ ẩm,…) từ môi trường. Đầu ra sẽ là tín hiệu đã được chuyển đổi và hiển thị trên màn hình điều khiển.
Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong Internet vạn vật (IoT), giúp tạo ra một hệ sinh thái để thu thập và xử lý các tín hiệu khác nhau từ môi trường. Từ đó, các tính hiệu này được theo dõi, quản lý và kiểm soát một cách dễ dàng và hiệu quả hơn.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Cần một nguồn cấp điện để các cảm biến có thể hoạt động bình thường. Thông thường, nguồn điện này đến từ một thiết bị đo được kết nối với cảm biến. Một số trường hợp nguồn tín hiệu có thể cung cấp điện năng để thiết bị này hoạt động như: ánh sáng mặt trời, sức gió,…
Mô-đun cảm biến phải được đặt gần đối tượng thử nghiệm. Các phần tử cảm biến trong mô-đun này phát ra một từ trường nhỏ và xoay chiều. Từ trường này có thể đi xuyên qua bề mặt của đối tượng thử nghiệm mà không để lại bất kỳ ảnh hưởng nào. Sau đó, từ trường này quay trở lại cảm biến và được nhận thông qua phần tử cảm biến. Tín hiệu nhận về được chuyển đến nơi xử lý tiếp theo trong cảm biến.
Phân loại cảm biến
Các cảm biến thường được phân loại dựa trên nguyên lý hoạt động, dữ liệu đầu vào hoặc phạm vi ứng dụng. Do đó, các loại cảm biến có thể được phân thành ba loại dựa trên các nguyên tắc hoạt động như sau: cảm biến vật lý, cảm biến hóa học và cảm biến sinh học.
- Cảm biến vật lý: Được chế tạo từ các đặc tính vật lý của thành phần biến đổi cụ thể. Ngoài ra, cảm biến vật lý còn phụ thuộc tính chất vật lý của vật liệu chức năng.
- Cảm biến hóa học: Đây là một phản ứng điện hóa, giúp chuyển đổi thành phần, nồng độ của các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ thành tín hiệu điện.
- Cảm biến sinh học: Bằng cách sử dụng các hóa chất hoạt tính sinh học, cảm biến sinh học có khả năng phát hiện và đo được các hợp chất sinh hóa.
Một số các loại cảm biến thông dụng
Hiện nay, có nhiều loại cảm biến khác nhau được nghiên cứu và phát triển. Mỗi loại có những điểm đặc biệt riêng. Do đó, VTECH sẽ tổng hợp một số loại cảm biến phổ biến hiện nay để khách hàng có thể nắm được thông tin cụ thể.
1. Cảm biến hình ảnh
Cảm biến hình ảnh hay còn được gọi là cảm biến thị giác. Đây là loại cảm biến có khả năng phát hiện một đối tượng cụ thể hoặc màu sắc trong phạm vi nhất định. Các tín hiệu này được chuyển thành hình ảnh đến hệ thống điều khiển để khách hàng có thể quan sát.
2. Cảm biến nhiệt độ
Loại cảm biến này thường được thiết kế dưới dạng một đầu dò nhiệt độ. Từ đó, các thông số nhiệt được tiếp nhận và truyền tín hiệu đến thiết bị đo nhiệt. Cảm biến nhiệt độ thường được dùng để đo các đặc tính nhiệt độ của chất lỏng, rắn và khí trong một số ngành công nghiệp chế biến, môi trường hiện nay.
Các loại cảm biến nhiệt độ thông dụng hiện nay như: nhiệt kế bức xạ, cảm biến nhiệt bán dẫn, điện trở oxit kim loại, nhiệt điện trở,…
3. Cảm biến gia tốc
Cảm biến gia tốc (tên tiếng Anh: accelerometer) là cảm biến tiếp nhận tín hiệu gia tốc hoặc độ rung của các vật thể. Sau đó, tín hiệu này được chuyển đổi thành tín hiệu điện để hiển thị lên màn hình. Cảm biến gia tốc thường được sử dụng trong các loại máy đo độ rung và bộ thu thập dữ liệu độ rung.
4. Cảm biến bức xạ
Được sử dụng để xác định sự hiện diện và mật độ của các hạt bức xạ như: hạt alpha, beta hoặc gamma. Các tín hiệu này được mã hóa rồi truyền đến màn hình điểu khiển của máy đo bức xạ sau khi đã được giải mã. Các loại cảm biến này thường được ứng dụng trong các lĩnh vực như: y tế, quân sự, quốc phòng,…
5. Cảm biến tiệm cận
Đây là loại cảm biến được sử dụng khá phổ biến, giúp phát hiện sự hiện diện của các vật thể trong phạm vi nhất định mà không cần phải tiếp xúc. Khi các vật thể này tiến gần lại, một cảm biến sẽ được tạo ra và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển. Loại cảm biến tiệm cận được sử dụng phổ biến nhất là cảm biến tiệm cận điện dung. Nhờ sự thay đổi điện dung do giảm khoảng cách giữa các tụ điện mà có thể xác định chuyển động và vị trí của vật thể tốt hơn.
6. Cảm biến áp suất
Thực chất, cảm biến áp suất là một thiết bị cơ điện giúp phát hiện lực trong một diện tích chất khí hoặc lỏng nhất định. Máy đo áp suất sẽ tiếp nhận tín hiệu đầu vào và hiển thị trên màn hình điều khiển. Thông thường, màng ngăn và cầu đo biến dạng sẽ được sử dụng để xác định lực tác động.
7. Cảm biến vị trí
Cảm biến vị trí hay đầu dò vị trí là thiết bị điện tử thường được sử dụng để xác định vị trí của van, van tiết lưu,… Đúng như tên gọi, loại cảm biến này được ứng dụng chủ yếu trong các trường hợp cần thông tin về vị trí. Cảm biến vị trí cơ bản được cấu tạo bởi dây nồi hoặc dây chiết áp.
8. Cảm biến quang điện (Photoelectric sensor)
Chủ yếu được sử dụng để phát hiện các đối tượng hoặc sự thay đổi trong trên bề mặt thông qua đặc tính quang học. Cấu tạo cơ bản của các loại cảm biến quang điện bao gồm bộ phát (dùng để phát ánh sáng) và bộ thu (dùng để nhận ánh sáng).
9. Cảm biến khói
Đây là thiết bị được thiết kế chuyên biệt để kịp thời nhận biết khói. Thông thường, các loại cảm biến khói được sử dụng trong hệ thống phòng cháy chữa cháy tại các trung tâm thương mại, văn phòng, tòa nhà,…Cảm biến này sẽ phát hiện khói trong không gian và truyền tín hiệu về bộ điều khiển để phát thông báo đến mọi người.
Một số lưu ý khi chọn mua cảm biến
Khách hàng cần phải tham khảo một số lưu ý sau đây để có thể sở hữu một cảm biến phù hợp:
- Dải đo của cảm biến: Mỗi sản phẩm sẽ có dải đo khác nhau, Do đó, tùy vào nhu cầu sử dụng, khách hàng nên lựa chọn sản phẩm phù hợp.
- Tín hiệu output của cảm biến: Tín hiệu chuẩn thường vào khoảng 4 – 20mA để có thể truyền được xa hơn, nhưng vẫn đảm bảo độ ổn định.
- Ren kết nối của cảm biến: Lựa chọn đúng ren kết nổi để đảm bảo sự tương thích với nơi cần đo áp suất. Một số ren kết nối phổ biến như: G1/4”, G1/2 , 1/2” NPTM và 1/4” NPTM.
- Nhiệt độ của môi trường: Mỗi loại cảm biến sẽ có biên độ chịu nhiệt khác nhau. Do đó, khách hàng cần lựa chọn cảm biến có biên độ nhiệt thích hợp với nhiệt độ môi trường để đảm bảo hiệu quả vận hành.
Sưu tầm