Giới thiệu chung
Trong chương này chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu 4 chế độ hoạt động cơ bản của cảm biến quang:
- Chế độ thu phát
- Chế độ phản xạ (gương)
- Chế độ phản xạ khuếch tán
- Chế độ chống ảnh hưởng của nền
Ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về 4 chế độ này: các ưu việt, nhược điểm cũng như một số ví dụ ứng dụng.
Thu phát
Cảm biến dạng thu phát có bộ phát và thu sáng tách riêng. Bộ phát truyền ánh sáng đi và bộ thu nhận ánh sáng. Nếu có vật thể chắn nguồn sáng giữa hai phần này thì sẽ có tín hiệu ra của cảm biến.
Ưu điểm:
- Khoảng cách phát hiện xa (ví dụ E3Z-T82 được tới 30m), phát hiện tốt trong môi trường nhiều bụi.
- Khả năng xác định vị trí chính xác của vật thể.
- Độ tin cậy cao, phát hiện được mọi loại vật thể (trừ loại trong suốt)
Nhược điểm:
- Mất nhiều thời gian để chỉnh vị trí lắp đặt.
- Mất nhiều thời gian nối dây vì có 2 dây riêng biệt
- Giá thành sản phẩm cao
Ví dụ ứng dụng:
1. Kiểm soát cổng ra vào: Thông thường cổng ra vào có kính mờ / tối che ngoài. Bởi vậy cần loại thu phát có cường độ sáng cao để xuyên qua lớp kính. Omron đi đầu trên thế giới về loại cảm biến quang sử dụng trong các ứng dụng này.
2. Môi trường khắc nghiệt: ví dụ trạm rửa xe, hoặc môi trường nhiều bụi, cần có cảm biến cường độ sáng cao.
3. Các ứng dụng rộng rãi khác trong tự động hóa công nghiệp, đặc biệt trong trường hợp cần xác định vị trí của vật thể.
Phản xạ gương
Bộ phát truyền ánh sáng tới một gương phản chiếu lăng kính đặc biệt, và phản xạ lại tới bộ thu sáng của cảm biến. Nếu vật thể xen vào luồng sáng, cảm biến sẽ phát tín hiệu ra.
Ưu điểm:
- Giá thành thấp hơn loại thu phát
- Lắp đặt dễ hơn loại thu phát
- Chỉnh định dễ dàng
- Với vật thể có bề mặt sáng bóng có thể làm cảm biến không phát hiện được, có thể dùng kính lọc phân cực. Nhấn VÀO ĐÂY để hiểu rõ hơn về chức năng này.
Nhược điểm:
- Khoảng cách phát hiện ngắn hơn loại thu phát (E3Z-R: chỉ được 4-5m).
- Vẫn cần 2 điểm lắp đặt cho cảm biến và gương
- Cảm biến phản xạ gương loại 2 thấu kính thường không phát hiện được vật ở một số khoảng cách ngắn nhất định. Nhấn VÀO ĐÂY để tìm hiểu thêm.
Phản xạ gương là dạng cảm biến quang phổ biến nhất trong công nghiệp. Loại này có sự kết hợp tốt các yếu tố như phát hiện tin cậy, khoảng cách vừa đủ và giá thành hợp lý.
Ví dụ ứng dụng:
- Phát hiện vật trên băng chuyền
- Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy
- Phát hiện chai nhựa trong (khi dùng loại thích hợp)
- Kiểm soát cửa / cổng ra vào trong các tòa nhà
Phản xạ khuếch tán
Cảm biến dạng này truyền ánh sáng từ bộ phát tới vật thể. Vật này sẽ phản xạ lại một phần ánh sáng (phản xạ khuếch tán) ngược trở lại bộ thu của cảm biến, kích hoạt tín hiệu ra.
Ưu điểm:
- Lắp đặt đơn giản, dễ dàng
- Chỉ cần 1 điểm lắp đặt duy nhất.
Nhược điểm:
- Khoảng cách phát hiện ngắn (do chỉ phát hiện được một phần ánh sáng phản xạ). Ví dụ loại E3Z-D: có khoảng cách phát hiện tối đa 1m.
- Tỉ lệ lỗi đen / trắngcao; khoảng cách phát hiện phụ thuộc nhiều vào màu sắc, kích thước, tính chất bề mặt của vật thể. Nhấn VÀO ĐÂY để xem sự khác biệt trong khoảng cách phát hiện tối đa của E3Z-D với vật màu đen, màu trắng và vật kim loại không gỉ (SUS).
- Bởi vậy việc phát hiện vật có thể khó khăn nếu có nền màu đen sau vật.
- Độ nhạy và độ tin cậy kém hơn loại Thu phát và Phản xạ gương.
Thông thường, nếu không cần độ chính xác cao, hoặc khó khăn trong việc lắp đặt gương, người ta sẽ dùng loại phản xạ khuếch tán.
Ví dụ ứng dụng:
- Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy: như phát hiện vật trên băng chuyền
- Công nghiệp chế tạo gạch men (dùng loại nguồn sáng rộng)
Hạn chế nhiễu của nền(BGS)
Đây là cảm biến phản xạ khuếch tán đặc biệt. Trong khi loại thường phát hiện tổng lượng ánh sáng nhận được, loại BGS phát hiện góc của ánh sáng phản xạ. Công nghệ này có tên là triangulation (phép đạc tam giác). Bởi vậy, độ nhạy của cảm biến sẽ không phụ thuộc vào màu sắc vật hay nền sau vật.
Để làm điều này, cảm biến dùng 2 điôt cho bộ thu (như hình bên) hoặc 1 mạch điôt/PSD.
Ưu điểm:
- 1 điểm lắp đặt duy nhất
- Chính xác và tin cậy hơn loại phản xạ thường (bị lỗi trắng/đen)
- Có thể chỉnh khoảng cách phát hiện ở 1 mức nhất định
Nhược điểm:
- Khoảng cách phát hiện ngắn; ví dụ E3Z-LS: chỉ được tối đa 200mm
Diendantudonghoa 