Cảm biến tiệm cận dạng siêu âm

cảm biến tiệm cận siêu âm

Cảm biến tiệm cận siêu âm là gì?

Như ta đã biết, cảm biến siêu âm là dòng cảm biến chuyên dùng để đo khoảng cách giữa các vật thể, chất lỏng bằng cách sử dụng 1 chùm sóng siêu âm để xác định khoảng cách.

Trong các bài viết trước đây, mình đã từng đề cập đến loại cảm biến siêu âm này, cụ thể là trong bài viết:

 Cảm biến siêu âm là gì?

Sử dụng cảm biến siêu âm để đo mức chất lỏng trong các bồn chứa hiện nay đang là phương pháp sử dụng khá nhiều trong công nghiệp. Đặc biệt là đối với các môi trường cháy nổ, môi trường hoá chất ăn mòn. Bởi vì ưu điểm của dòng cảm biến này là khả năng đo chính xác mà không cần tiếp xúc với môi trường đo.

cảm biến tiệm cận siêu âm
Cảm biến tiệm cận siêu âm

Ngoài ứng dụng này, người ta cũng có thể dùng cảm biến siêu âm để xác định vị trí vật thể hoặc báo khi sản phẩm lỗi chẳng hạn.

Trong bài viết hôm nay, hãy cùng mình tìm hiểu thêm một ứng dụng của cảm biến siêu âm là dòng cảm biến tiệm cận dạng siêu âm (proximity ultrasonic sensor). Đây là dòng cảm biến thường dùng nhất trong các hệ thống băng chuyền sản xuất trong nhà máy hiện nay.

Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận siêu âm:

Về nguyên lý hoạt động, thì loại cảm biến này cũng có cách hoạt động tương tự như dòng cảm biến siêu âm đo mức thông thường.

Đầu tiên cảm biến sẽ phát ra 1 chùm sóng siêu âm xuống bề mặt cần đo. Khi sóng siêu âm chạm vào vật thể thì sóng sẽ bị phản xạ lại.

Lúc này cảm biến sẽ thu lại chùm sóng này. Dựa vào thời gian phát sóng và vận tốc, cảm biến sẽ tính ra được khoảng cách từ cảm biến đến vật thể.

Diễn đạt ra thì thấy dài, chứ thời gian cảm biến sẽ rất là nhanh, ta gần như không cảm nhận được.

Vậy thì dòng cảm biến tiệm cận siêu âm này khác loại cảm biến siêu âm đo mức ra sao?

  • Thứ nhất là ở chỗ độ rộng góc phát sóng; cảm biến tiệm cận là 8 độ, cảm biến đo mức siêu âm là 13 độ.
  • Thứ hai là ngoài tín hiệu analog, thì loại này còn có tín hiệu ouput dạng PNP để báo on/off

Cấu tạo:

Về phần cấu tạo thì cảm biến sẽ bao gồm những phần chính như hình sau:

Cấu tạo cảm biến tiệm cận siêu âm
Cấu tạo cảm biến tiệm cận siêu âm

Đầu tiên là phần chân cấp nguồn cho cảm biến. Ở đây cảm biến sẽ dùng loại kết nối kiểu PIN. Dây cáp kèm theo thiết bị mặc định thường là 2m.

Phần ren thì thông thường cảm biến sẽ dùng ren kiểu M12x1, M30x1,5

Bộ phận phát/thu sóng: đây là thành phần quan trọng nhất của cảm biến; nó đóng vai trò phát ra sóng siêu âm và thu nhận lại phần sóng phản xạ lại. Phần này có kích thước đường kính 26mm.

Ứng dụng cảm biến tiệm cận siêu âm:

Sau đây là một vài những ứng dụng của dòng cảm biến này mà ta có thể áp dụng:

Ứng dụng cảm biến tiệm cận dạng siêu âm
Ứng dụng cảm biến tiệm cận dạng siêu âm

Đo khoảng cách giữa các sản phẩm:

Ứng dụng của dòng cảm biến siêu âm là để đo khoảng cách từ cảm biến đến vị trí cần đo. Nhưng ở đây, cảm biến siêu âm dạng tiệm cận sẽ phát 1 chùm sóng xuống bề mặt vật cần đo với 1 góc là 8 độ so với loại cảm biến siêu âm đo mức nước là 13 độ.

Bởi vì góc nhỏ hơn, nên cảm biến loại này sẽ có độ chính xác cao hơn.

Người ta thường dùng loại cảm biến này để xác định hình dạng của vật thể thông qua việc đo chiều dài x chiều rộng x chiều cao.

Ứng dụng đo hình dạng sản phẩm
Ứng dụng đo hình dạng sản phẩm

Như hình trên, ta có thể thấy, cảm biến tiệm cận dạng siêu âm sẽ được lắp đặt ở 3 vị trí để đo chiều rộng, chiều dài và chiều cao của vật thể.

Từ các kích thước này, người ta có thể xác định được thể tích của đồ vật, cũng như hình dạng của vật thể.

Báo động va chạm:

Ứng dụng cảnh báo va chạm trên ô tô
Ứng dụng cảnh báo va chạm trên ô tô

Một ứng dụng khác của cảm biến này là để cảnh báo va chạm. Cụ thể là người ta sẽ lắp 1 cái cảm biến ở phía sau xe nâng hoặc xe ô tô chẳng hạn. Khi nào cảm biến đo được khoảng cách giữa xe và tường gần quá thì nó sẽ báo động cho người lái biết.

Kiểm soát chất lượng sản phẩm:

Để tìm hiểu ứng dụng này, ta hãy xem video sau:

Theo như video, cảm biến tiệm cận dạng siêu âm sẽ được lắp phía trên băng chuyền. Sau đó cảm biến sẽ phát sóng xuống từng chai sản phẩm bên dưới.

Nếu những chai này được đổ đầy thì khoảng cách từ cảm biến đến mức chất lỏng trong chai sẽ nhỏ.

Còn nếu những chai này chưa được đổ đầy thì khoảng cách này sẽ khá lớn.

Sau khi đo xong thì căn cứ vào khoảng cách, hệ thống sẽ xử lý.

Những chai không đạt yêu cầu sau đó sẽ được loại ra khỏi dây chuyền.

Ưu và nhược điểm:

Sau đây sẽ là những ưu điểm cũng như nhược điểm của loại cảm biến này như sau:

Ưu điểm:

  • Đo chính xác, độ phân giải 2mm
  • Góc bắn sóng 8 độ, cho khả năng đo chính xác.
  • Tín hiệu output đa dạng: 4-20mA, 0-10V, PNP
  • Kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt, giá thành phải chăng.

Nhược điểm:

Cũng giống như các loại cảm biến siêu âm khác; loại cảm biến tiệm cận siêu âm này có khả năng chịu được nhiệt độ khá thấp. Nhiệt độ hoạt động chỉ từ -20 đến 70 độ C. Nên nếu vị trí lắp đặt của bạn có nhiệt độ trên 70 độ; thì nên cân nhắc chọn dòng sản phẩm khác.

Ngoài ra thì loại cảm biến tiệm cận này chỉ có thể đo được khoảng cách 6m trở lại. Nếu cần đo khoảng cách trên 6m, ta phải dùng loại khác chuyên dụng hơn.

Trên đây là những chia sẻ của mình về dòng cảm biến tiệm cận dạng siêu âm.

Cần tìm hiểu thêm về sản phẩm, hãy liên hệ với mình qua thông tin bên dưới.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *