Cảm biến quang

Sản phẩm được cập nhật lần cuối vào ngày 13/01/2025 lúc 11:09 sáng

Giới thiệu về cảm biến quang

Cảm biến quang là thiết bị sử dụng ánh sáng quang học để phát hiện và đo các tính chất hoặc hiện tượng vật lý khác nhau. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, bao gồm viễn thông, tự động hóa công nghiệp, thiết bị y tế, giám sát môi trường và điện tử tiêu dùng.

Về cơ bản thì thiết bị này hoạt động bằng cách tương tác với ánh sáng, nó phát ra ánh sáng hoặc bằng cách phát hiện những thay đổi mà ánh sáng trải qua khi tương tác với môi trường. Chúng chuyển đổi các tín hiệu quang này thành tín hiệu điện để có thể xử lý và phân tích.

Có nhiều loại cảm biến quang, mỗi loại được thiết kế để đo các thuộc tính hoặc hiện tượng cụ thể.

Cung cấp một số ưu điểm với các loại cảm biến khác. Chúng rất nhạy cảm, đo đạc nhanh chóng và có độ chính xác cao. Chúng thường là các dạng cảm biến không tiếp xúc, nghĩa là có thể đo mà không cần chạm vào vật thể hoặc vật liệu được quan sát. Chúng cũng có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, bao gồm nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, áp suất cao và điều kiện nguy hiểm.

Nhìn chung, cảm biến quang học đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng, cho phép đo lường và giám sát các thông số vật lý khác nhau với độ chính xác và độ tin cậy.

Cấu tạo của cảm biến quang

Cấu tạo của cảm biến quang có thể khác nhau tùy thuộc vào loại và ứng dụng cụ thể của nó. Tuy nhiên, có một số bộ phận chủ chốt phổ biến mà không thể thiếu.

• Nguồn quang: Nguồn quang có nhiệm vụ phát ánh sáng vào hệ thống cảm biến. Đó có thể là diode phát quang (LED), diode lazer hoặc bất kỳ thiết bị nào khác tạo ra ánh sáng trong dải bước sóng mong muốn.
• Đường dẫn quang: Đường dẫn quang là đường mà ánh sáng đi vào trong cảm biến. Nó bao gồm các thành phần quang học như thấu kính, gương, bộ lọc và ống dẫn sóng. Các thành phần này được sử dụng để kiểm soát lan truyền, hướng và đặc tính của ánh sáng, đảm bảo ánh sáng tương tác với mục tiêu hoặc môi trường theo cách mong muốn.
• Phần tử cảm biến: Đây là một phần tương tác với mục tiêu đo để đo tham số mong muốn. Nó có thể là một bộ tách sóng quang, như đi ốt quang hoặc bóng bán dẫn quang, giúp chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện. Ngoài ra, nó có thể được làm vật liệu trải qua những thay đổi để đáp ứng với tham số được đo, chẳng hạn như sợi cảm biến với lực căng hoặc lớp phủ phản ứng với hóa chất.
• Xử lý tín hiệu: Sau khi tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện bởi phần tử cảm biến, nó thường được xử lý và điều hòa để trích xuất thông tin hữu ích. Điều này có thể liên quan đến kỹ thuật khuếch đại, lọc, điều chế hoặc các kỹ thuật xử lý tín hiệu khác để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của dữ liệu đo được.
• Đầu ra tín hiệu: Phần đầu ra chịu trách nhiệm trình bày kết quả đo. Nó có thể bao gồm một màn hình để trực quan hóa dữ liệu, cũng như các giao diện giao tiếp như đầu ra analog hoặc kỹ thuật số, giao diện nối tiếp hoặc kết nối không dây, cho phép cảm biến giao tiếp với các thiết bị trong hệ thống.
• Nguồn điện: Thiết bị này yêu cầu nguồn điện để hoạt động. Nguồn năng lượng có thể là pin, bộ đổi nguồn bên ngoài hoặc các phương pháp thu hoạch năng lượng tùy thuộc vào thiết kế và ứng dụng của nó.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang

Nguyên lý làm việc của cảm biến quang phụ thuộc vào loại cụ thể của nó và thông số mà nó được thiết kế để đo. Tuy nhiên, nhìn chung, thiết bị này hoạt động dựa trên sự tương tác giữa ánh sáng và mục tiêu hoặc môi trường được cảm nhận.

Hệ thống cảm biến quang bắt đầu bằng cách phát ra ánh sáng, chẳng hạn như đèn LED hoặc đi-ốt laze. Ánh sáng phát ra có thể có bước sóng cụ thể hoặc một loạt các bước sóng tùy thuộc vào ứng dụng.

Ánh sáng phát ra tương tác với mục tiêu hoặc môi trường theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào cơ chế cảm biến. Sự tương tác có thể là sự hấp thụ, phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ hoặc truyền dẫn.

Ánh sáng đã biến đổi sau đó được phát hiện bởi một phần tử cảm biến nó chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Bộ tách sóng quang tạo ra điện áp hoặc dòng điện đầu ra tỷ lệ với cường độ ánh sáng tới.

Tín hiệu điện từ bộ tách sóng quang được xử lý và phân tích để trích xuất thông tin mong muốn và hiển thị lên màn hình cho chúng ta quan sát.

Các loại cảm biến quang

Cảm biến quang thu phát độc lập

Là một cảm biến quang học sử dụng cấu hình chùm tia xuyên qua để phát hiện sự hiện diện hay vắng mặt của một vật thể. Nó bao gồm hai thành phần riêng biệt: bộ phát và bộ thu. Bộ phát phát ra một chùm ánh sáng, điển hình là tia hồng ngoại (IR) , trong khi bộ thu phát hiện chùm ánh sáng.

Nó thường hoạt động như sau:

• Bộ phát (Transmitter): Bộ phận phát tạo ra một chùm ánh sáng liên tục, hướng về phía bộ phận thu.
• Bộ thu: Bộ thu được đặt đối diện với bộ phát và chức năng chính của nó là phát hiện chùm sáng. Khi chùm sáng không gián đoạn thì máy thu được toàn bộ cường độ của chùm sáng.
• Phạm vi cảm biến: Phạm vi cảm biến tương đối dài, được xác định bởi công suất của bộ phát và độ nhạy của bộ thu. Phạm vi cảm biến là khoảng cách tối đa mà cảm biến có thể phát hiện trùm sáng.
• Phát hiện vật thể: Khi một đối tượng đi vào vùng cảm biến và cản trở chùm sáng, bộ thu không còn nhận được cường độ ánh sáng đầy đủ. Sự gián đoạn này được cảm biến phát hiện, cho biết sự hiện diện của đối tượng khác.

Loại cảm biến này có ưu điểm về độ chính xác cao, có khả năng miễn nhiễm với các ánh sáng xung quanh, phạm vi hoạt động dài, ứng dụng linh hoạt.

Cảm biến quang thu phát chung

Tích hợp cả chức năng bộ phát và bộ thu vào một bộ thu phát duy nhất. Cấu hình này cho phép cảm biến phát và nhận tín hiệu ánh sáng bằng cách sử dụng cùng một thành phần quang học.

Trong thiết lập này, bộ thu phát chung đóng vai trò là bộ phát và bộ thu, loại bỏ sự cần thiết của các thành phần riêng biệt. Bộ thu phát có thể phát ra tín hiệu ánh sáng và cũng phát hiện sự phản xạ hoặc biến điệu của tín hiệu đó, cho phép cảm biến thực hiện chức năng cảm của nó.

Việc tích hợp máy phát và máy thu vào một máy thu phát giúp nó nhỏ gọn, thiết kế đơn giản và dễ dàng tích hợp vào các hệ thống khác nhau. Nó làm giảm số lượng các thành phần cần thiết và đơn giản hóa hệ thống dây và kết nối.

Các cảm biến quang dựa trên bộ thu phát phổ biến được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm cảm biến tiệm cận, phát hiện đối tượng, đo khoảng cách và cảm biến phản xạ. Chúng có thể được tìm thấy trong các thiết bị như công tắc quang, bộ mã hóa quang, cảm biến tiệm cận và cảm biến quang điện phản xạ.

Cảm biến quang khuếch tán

Còn được gọi là cảm biến tiệm cận hoặc công tắc cảm biến tiệm cận, là một cảm biến quang phát hiện vật thể dựa trên sự phản xạ ánh sáng. Nó hoạt động bằng cách phát ra một chùm ánh sáng lên đối tượng mục tiêu và cảm biến sẽ phát hiện ánh sáng phản xạ để xác định sự hiện diện của đối tượng.

Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp như trên băng tải, dây chuyền lắp ráp tự động, hệ thống đóng gói, đếm và phát hiện mở hoặc đóng cửa. Nó cung cấp một giải pháp đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí.

Cảm biến quang phản xạ gương

Cho phép phát hiện vật thể dựa trên phản xạ ngược của ánh sáng từ chính vật thể đó. Nó hoạt động bằng cách phát ra một chùm ánh sáng và phát hiện ánh sáng được phản xạ trực tiếp trở lại cảm biến từ bề mặt của vật thể.

Một số tính năng và ứng dụng chính của cảm biến quang học phản xạ ngược bao gồm:

• Phạm vi cảm biến: Phạm vi cảm biến của nó có thể khác nhau tùy thuộc vào độ phản xạ của đối tượng và kiểu máy cụ thể.
• Bề mặt phản chiếu: Các cảm biến này được thiết kế để phát hiện các vật thể có bề mặt phản chiếu, chẳng hạn như vật thể kim loại hoặc vật thể có lớp phủ phản chiếu.
• Độ nhạy định hướng: Nó rất nhạy với hướng của bề mặt phản chiếu. Nếu đối tượng không được định hướng chính xác về phía cảm biến, nó có thể dẫn đến khả năng phát hiện bị giảm.
• Ứng dụng: Cảm biến quang phản xạ ngược được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm phát hiện sự hiện diện, đếm bộ phận và kiểm soát chất lượng trong tự động hóa công nghiệp, hệ thống đóng gói, băng tải và dây chuyền lắp ráp.

Cảm biến quang màu sắc

Cảm biến quang màu sắc hay còn gọi là cảm biến màu là một thiết bị điện tử có khả năng phát hiện và phân biệt màu sắc. Nó sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để phân tích ánh sáng phản xạ từ một vật thể và xác định các thuộc tính màu sắc của nó.

Cảm biến màu có thể sử dụng các kỹ thuật khác nhau để phát hiện màu, bao gồm:

• Phân tích RGB (Đỏ, Lục, Lam): Cảm biến RGB đo cường độ ánh sáng đỏ, lục và lam phản xạ từ vật thể.
• Kết hợp màu: Các cảm biến màu có thể so sánh ánh sáng phản xạ với các tiêu chuẩn hoặc cấu hình màu được xác định trước để xác định màu phù hợp nhất.
• Phân tích quang phổ: Một số cảm biến màu tiên tiến sử dụng các kỹ thuật phân tích quang phổ để thu và phân tích toàn bộ quang phổ ánh sáng phản xạ từ vật thể. Điều này cho phép đo và nhận dạng màu chính xác hơn.

Cảm biến quang màu được ứng dụng trong nhiều ngành và lĩnh vực, bao gồm:

• Tự động hóa công nghiệp
• In ấn và Dệt may
• Điện tử gia dụng
• Người máy và Tự động hóa…

Ưu điểm của cảm biến quang

• Cảm biến quang hoạt động mà không cần tiếp xúc vật lý với đối tượng được cảm nhận, giúp giảm hao mòn và giảm thiểu nguy cơ hư hỏng cảm biến và thiết bị sử dụng.
• Nó có độ chính xác cao trong các phép đo và phát hiện. Chúng có thể phát hiện những thay đổi nhỏ về cường độ ánh sáng, vị trí hoặc chuyển động, cho phép điều khiển và đo lường chính xác trong các ứng dụng khác nhau.
• Cung cấp thời gian phản hồi nhanh, cho phép chúng nhanh chóng phát hiện những thay đổi trong các tham số được cảm nhận. Phản ứng nhanh này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu giám sát thời gian thực hoặc điều khiển tốc độ cao.
• Nó có thể được thiết kế để cảm nhận các thông số khác nhau như cường độ ánh sáng, màu sắc, khoảng cách, vị trí, chuyển động, sự hiện diện… Tính linh hoạt này cho phép chúng được áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng.
• Nó không can thiệp vào đối tượng hoặc môi trường được theo dõi. Điều này đặc biệt thuận lợi trong các ứng dụng nhạy cảm hoặc tinh vi.
• Có thể được thiết kế để miễn nhiễm với các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu điện từ (EMI) và rung động. Điều này làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.
• Nó có kích thước nhỏ gọn, cho phép tích hợp chúng vào các thiết bị và hệ thống nhỏ gọn. Kích thước nhỏ của chúng làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng có không gian hạn chế hoặc khi cần tính di động.
• Có thể được điều chỉnh theo các nguyên tắc, cấu hình và công nghệ cảm biến khác nhau, khiến chúng trở nên linh hoạt cho nhiều ứng dụng.
• Chúng thường sử dụng các nguồn bức xạ không ion hóa như đèn LED, khiến chúng an toàn cho người vận hành và môi trường. Chúng không phát ra bức xạ có hại hoặc gây rủi ro liên quan đến nguồn phóng xạ.
• Chi phí mua thấp. Chúng bền, có tuổi thọ dài, yêu cầu bảo trì thấp .

Ứng dụng của cảm biến quang

Cảm biến quang được ứng dụng khá là rộng rãi trong đời sống, khoa học công nghệ, thiết bị công nghiệp, có thể kể đến một số ứng dụng phổ biến của nó như:

• Ứng dụng trong dân dụng, đời sống  như:
• Hình ảnh và Nhiếp ảnh
• Sinh trắc học, dấu vân tay, bảo mật
• Đo và giám sát môi trường
• Thiết bị theo dõi sức khỏe và y tế
• Quét mã vạch và mã QR
• Phát hiện chuyển động và tiệm cận
• Truyền thông sợi quang
• Chơi game và thực tế ảo
• Ứng dụng ô tô
• Công nghệ hiển thị
• Ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp như:
• Kiểm tra chất lượng sản phẩm
• Đếm và phân loại
• Điều khiển vị trí và vận hành
• Phát hiện chuyển động và hiện diện
• Đo khoảng cách thiết bị …

Một số thương hiệu cảm biến quang phổ biến

• Omron: Omron là một thương hiệu nổi tiếng được biết đến với nhiều loại sản phẩm cảm biến và điều khiển, bao gồm cả cảm biến quang học. Họ cung cấp nhiều loại như cảm biến quang điện, sợi quang và cảm biến màu. Đây là thương hiệu đến từ Nhật Bản có uy tín trên thị trường Việt Nam và thế giới
• Keyence: Keyence là công ty toàn cầu chuyên về các sản phẩm tự động hóa nhà máy. Họ cung cấp một loạt các cảm biến quang cho các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như cảm biến khoảng cách, cảm biến dịch chuyển và cảm biến tầm nhìn…
• Banner Engineering: Banner Engineering là nhà cung cấp hàng đầu các sản phẩm an toàn và tự động hóa công nghiệp. Họ cung cấp cảm biến quang điện, sợi quang, cảm biến màu sắc và cảm biến tầm nhìn, trong số những cảm biến khác.
• Sick: Sick là nhà sản xuất cảm biến và giải pháp cảm biến nổi tiếng cho các ứng dụng công nghiệp. Họ cung cấp cảm biến quang điện, cảm biến màu sắc và cảm biến khoảng cách, phù hợp với các ngành công nghiệp và nhiệm vụ tự động hóa khác nhau.
• Pepperl+Fuchs: Pepperl+Fuchs chuyên về công nghệ cảm biến và tự động hóa. Danh mục cảm biến quang của họ sản xuất bao gồm cảm biến quang điện, cảm biến tiệm cận và cảm biến tầm nhìn.
• Balluff: Balluff là nhà cung cấp toàn cầu các giải pháp cảm biến và tự động hóa, đồng thời họ cung cấp các cảm biến quang học cho các ứng dụng công nghiệp. Các cảm biến quang của họ bao gồm cảm biến quang điện, cảm biến sợi quang và cảm biến màu.
• Leuze: Leuze là nhà sản xuất các hệ thống và cảm biến quang điện tử. Họ sản xuất nhiều loại cảm biến chẳng hạn như cảm biến ánh sáng, rèm sáng và cảm biến khoảng cách, phục vụ cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
• Baumer: Baumer là thương hiệu nổi tiếng trong lĩnh vực công nghệ cảm biến và đo lường. Họ cung cấp nhiều loại cảm biến quang điện, cảm biến laser và cảm biến tầm nhìn, được thiết kế cho các ứng dụng kiểm soát chất lượng và tự động hóa công nghiệp.

Giá cảm biến quang

Như chúng ta đã biết thì cảm biến quang là một thiết bị để đo đếm bằng quang học, giá thành của các loại cảm biến quang cũng khác nhau tuy nhiên nó thường có mức giá từ 80.000đ đến 550.000đ tùy vào loại và xuất xứ của sản phẩm.

Các bạn đang có nhu cầu mua cảm biến quang hoặc các thiết bị điện khác có thể liên hệ trực tiếp đến công ty cổ phần kỹ thuật và thiết bị công nghiệp Viva để mua hàng và tham khảo giá. Công ty Viva hiện đang là nhà nhập khẩu và phân phối trực tiếp các sản phẩm cảm biến quang Omron, autonics, Kenyence… Chúng tôi cam kết cung cấp đến tay quý khách hàng các sản phẩm chính hãng, chất lượng cao, đầy đủ CO ,CQ , bảo hành 12 tháng, giấy tờ chứng chỉ đầy đủ. Xem thêm các mục cảm biến khác ở danh mục thiết bị khác .

Xem thêm: Công tắc dòng chảy