Cảm biến công nghiệp là thiết bị điện đo đạc các tín hiệu như nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, tốc độ, những hiện tượng thay đổi bên ngoài chuyển thành tín hiệu điện tiêu chuẩn để cung cấp cho các bộ điều khiển phân tích.

Cấu tạo cảm biến công nghiệp

Hiện nay trên thị trường có hàng trăm ngàn cảm biến nhiệt độ phục vụ các mục đích khác nhau. Nhưng nó có mẫu số chung là được làm từ các sensor phần tử điện thay đổi tính chất theo sự biến đổi của môi trường gọi là đầu dò.

Cấu tạo gồm các phần tử mạch điện tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh. Được đóng gói nhỏ gọn trong một vỏ hộp. Các tín hiệu phát ra được quy chuẩn theo các mức điện áp. Và dòng điện thông dụng nhất phù hợp với các bộ điều khiển.

Các loại cảm biến công nghiệp

Cảm biến nhiệt độ

Nó được dùng để đo đạc nhiệt độ môi trường, nước,vv .Dưới đây là một hình ví dụ về cảm biến nhiệt độ công nghiệp.

Nó được bao bọc cẩn thận bằng lớp vỏ kim loại bên ngoài, rất công nghiệp, mục đích để đo sự thay đổi tín hiệu nhiệt độ từ môi trường sau đó cung cấp cho bộ điều khiển  bằng tín hiệu điện.

Cấu tạo

  • Gồm hai đây kim loại khác nhau, được hàn lại.  Xong bọc trong vỏ bảo vệ được gọi là đầu nóng, chính là nơi tiếp xúc với môi trường cần đo nhiệt độ. Còn một đầu được đấu dây ra phía ngoài cho bộ điều khiển được gọi là đầu lạnh.
  • Nguyên lý hoạt động của can nhiệt này là khi có sự thay đổi nhiệt độ môi trường cần đo. Dẫn đến thay đổi nhiệt độ của đầu nóng và đầu lạnh. Sẽ xuất hiện hiệu điện thế ở đầu lạnh. Vậy tín hiệu thay đổi này sẽ cung cấp cho bộ điều khiển phân tích như plc.

Sự ổn định và dải sức điện động đo đạc phụ thuộc vào chất liệu đầu do nóng. Do vậy nên mới có nhiều loại can nhiệt với tên gọi khác nhau như E, J, K, R vv. Tương ứng xuất ra các sức điện động khác nhau. Mục đích này để đa dạng hóa lựa chọn cảm biến nhiệt tương thích với bộ điều khiển khác nhau.

Thường thì cảm biến nhiệt độ được cấu tạo từ Platium. Có giá trị nhiệt độ là 100 ôm khi nhiệt độ là 0 độ C. Và khi nhiệt độ biến đổi thì điện trở cũng tỷ lệ biến đổi theo.

Một lưu ý để sử dụng can nhiệt là phải cung cấp một nguồn điện đúng như thông số và ổn định liên tục. Đầu cảm biến này được bọc trong vỏ bằng kim loại đồng, sứ dẫn nhiệt hay thủy tinh để bảo vệ đầu dò.

Cảm biến quang

Cảm biến quang ( Photoelectric Sensor ) là được cấu tạo bởi linh kiện bán dẫn quang điện. Khi có anh sáng chiếu vào bề mặt bán dẫn sẽ thay đổi tính chất của light sensor . Tín hiệu quang này được chuyển đổi sang tín hiệu điện quy chuẩn. Thông qua một bảng mạch điện tử, nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot.

Thường thì cảm biến quang có một đầu thu và phát tín hiệu quang. Và được chia làm nhiều loại theo nguyên lý làm việc.

  • Loại cảm biến quang thu phát gồm một bộ phát ánh sáng như hồng ngoại, laze vv. Và bộ thu là sensor quang rất nhạy, để chuyển đổi tính hiệu quang sang tín hiệu điện
  • Cảm biến quang phản xạ gương tức là nó thu phát và nhận tín hiệu qua chiếc gương được đặt đối diện. Nguyên lý là nếu không có vật chạy qua thì tín hiệu từ đầu phát sẽ phản xạ lại vào đầu thu. Tín hiệu thường xuất ra NPN or PNP.

Cảm biến quang dạng khuếch tán

Về thiết bị cảm biến quang điện này có nhiều nhà cung cấp tên tuổi, điển hình là cảm biến quang omron.

Thường được dùng cho các máy dây chuyển đếm sản phẩm. Đếm hàng hóa chạy trên các băng tải, vvv… Rất phổ biến trong môi trường công nghiệp.

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất dùng để đo áp suất trong các bình hơi. Thiết bị khí nén trong công nghiệp, chuyển áp lực hơi thành tín hiệu điện. Dòng điện với các định mức quy chuẩn công nghiệp  4-20mA và 0-20mA theo dòng điện hoặc 0-10V hay 0.5-4.5V  1-5V  theo mức điện áp.

Trên thị trường hiện nay cảm biến áp suất được chia làm ba loại.

  • Cảm biến áp suất dạng cầu ( Strain gage based )
  • Cảm biến áp suất biến dung (Variable capacitance)
  • Áp cảm biến suất ( Piezoelectric)

Trong tất cả, dạng cầu là phổ biến nhất. Nguyên lý là khi có áp lực tác động lên làm thay đổi điện trở dẫn đến điện áp thay đổi (mV). Và có thể chuyển đổi sang mA qua bộ khuếch đại thích hợp. Ưu điểm của Wheatstone sensor có độ chính xác, tuổi thọ cao và giá thành sản xuất thấp.

Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận ( Proximity Sensors ) được sử dụng rất nhiều trong máy móc công nghiệp. Đặc biệt trong các dây chuyền sản xuất đếm và phân loại sản phẩm. Với chức năng phát hiện vật di chuyển qua đầu cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện cho bộ điều khiển.

Cảm biến phát tra trường điện từ dùng để phát hiện ra vật bằng kim loại. Nó gồm cuộn copper coil ở đầu cảm ứng. Một mạch điện điều khiển phát ra sóng cao tần móc vòng với cuộn dây.

Tạo ra trường điện từ dao động quanh nó. Khi vật bằng kim loại lướt qua, làm dao động dòng điện trong cuộn dây giảm đi, tín hiệu đầu ra sẽ thay đổi trang thái. Cảm biến này có ưu điểm hơn nhiều so với cảm biến quang. Bởi đặc tính chống chịu dầu mỡ, hoạt động trong môi trường bụi bẩn.