Cảm biến tiệm cận là gì? Đặc điểm và nguyên lý hoạt động

Cảm biến tiệm cận là gì? – Nghe có vẻ lạ lẫm nhưng thực tế lại rất quen thuộc, bởi vì chúng xuất hiện ngay trong chiếc điện thoại bạn sử dụng mỗi ngày. Vậy cảm biến tiệm cận là gì và cơ chế hoạt động của chúng như thế nào? Hãy cùng RX Tradex khám phá chi tiết qua bài viết này.

1. Cảm biến tiệm cận là gì?

Cảm biến tiệm cận (được gọi là Công tắc tiệm cận hay PROX – Proximity Sensors) là loại cảm biến phản ứng khi có vật thể tiến gần, khoảng cách chỉ trong vài milimet. Cảm biến tiệm cận chủ yếu được sử dụng để xác định vị trí cuối cùng của các chi tiết máy, và tín hiệu đầu ra của cảm biến sẽ kích hoạt một chức năng khác của máy. Đặc biệt, loại cảm biến này hoạt động tốt ngay cả trong môi trường khắc nghiệt.

Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu qua sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Quá trình này được thực hiện thông qua 3 hệ thống phát hiện chính: hệ thống sử dụng dòng điện xoáy trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ, hệ thống dựa trên sự thay đổi điện dung khi tiếp cận vật thể cần phát hiện, và hệ thống sử dụng nam châm cùng cơ chế chuyển mạch cộng từ.

2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận

Đây là loại cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng và phản ứng với những thay đổi trong môi trường xung quanh. Nguyên lý hoạt động có thể khác nhau tùy theo loại cảm biến tiệm cận, chúng thường được chia thành 3 loại chính: cảm ứng điện từ, cảm ứng cơ học và quang học.

Hoạt động của từng loại cảm biến như sau:

• Cảm ứng điện từ: Cảm biến tiệm cận dựa vào cảm ứng điện từ hoạt động dựa trên sự thay đổi trong trường điện từ để phát hiện vật thể. Cảm biến này tạo ra một trường điện từ xung quanh nó, và khi một vật thể tiến gần, trường điện từ sẽ thay đổi, dẫn đến sự biến đổi trong điện áp hoặc dòng điện đầu ra. Qua đó, cảm biến xác định được sự hiện diện và khoảng cách của vật thể.
• Cảm ứng quang học: Cảm biến tiệm cận dựa trên cảm ứng quang học sử dụng sự phản xạ hoặc hấp thụ ánh sáng để phát hiện vật thể. Cảm biến phát ra một chùm ánh sáng (infrared laser) và đo lượng ánh sáng phản xạ hoặc bị hấp thụ khi chạm vào vật thể. Sự thay đổi trong ánh sáng phản xạ giúp cảm biến nhận biết được sự hiện diện và khoảng cách của vật thể.
• Cảm ứng cơ học: Cảm biến tiệm cận cơ học hoạt động dựa trên nguyên tắc thay đổi về cơ học để phát hiện sự tiếp xúc hoặc sự hiện diện của vật thể. Loại cảm biến này có thể sử dụng các yếu tố cơ học như sự nén hoặc sự tách rời để kích hoạt cảm biến. Khi vật thể tiếp xúc hoặc cách ly, sự thay đổi về áp lực hoặc vị trí sẽ kích hoạt cảm biến.

Thông tin từ tất cả các loại cảm biến tiệm cận được gửi đến mạch điện tử để xử lý và đưa ra kết quả. Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện sự hiện diện hoặc khoảng cách của vật thể, và thông tin này có thể được sử dụng để kích hoạt các hệ thống điều khiển, cảnh báo hoặc thay đổi hoạt động của các thiết bị liên quan.

3. Các loại cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận gồm 2 loại:

• Cảm ứng từ

Cảm ứng từ có bảo vệ (Shielded): Ở loại này, từ trường được tập trung trước mặt sensor, giúp giảm thiểu sự nhiễu loạn từ các kim loại xung quanh. Tuy nhiên, khoảng cách đo lại ngắn.

Cảm biến không bảo vệ (Un-Shielded): Từ trường không được bảo vệ xung quanh mặt sensor, cho phép cảm biến đo ở khoảng cách xa hơn. Tuy nhiên, loại này dễ bị nhiễu bởi các kim loại xung quanh.

• Cảm biến cảm ứng điện dung

Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên tắc tĩnh điện, phát hiện sự thay đổi điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor. Loại cảm ứng điện dung có khả năng phát hiện tất cả vật thể.

4. Tác dụng của cảm biến tiệm cận trên điện thoại

Lợi ích của cảm biến tiệm cận trên điện thoại

• Tiết kiệm pin, vì màn hình là một trong những thành phần tiêu tốn nhiều năng lượng nhất trên điện thoại.
• Giúp duy trì nhiệt độ ổn định, từ đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị và đảm bảo an toàn cho người dùng khi sử dụng.
• Ngăn ngừa việc người dùng vô tình chạm vào nút kết thúc cuộc gọi khi đang nói chuyện điện thoại.

5. Một số ứng dụng khác của cảm biến tiệm cận trong đời sống

Hiện nay, cảm biến tiệm cận được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp sản xuất, ô tô và điện thoại,…

• Kiểm soát số lượng kim loại.
• Giám sát mức chất lỏng trong bể chứa.
• Phát hiện các đối tượng như Palette, Ion nhôm,…
• Kiểm tra tình trạng gãy của mũi khoan.
• Theo dõi và đếm số lần hoạt động của khuôn dập.

6. Lưu ý khi sử dụng cảm biến tiệm cận

Khi sử dụng cảm biến tiệm cận, có một số yếu tố quan trọng cần lưu ý để đảm bảo hiệu suất và độ bền

• Phạm vi và khoảng cách: Hiểu rõ phạm vi và khoảng cách hoạt động cảm biến để đảm bảo hoạt động chính xác.
• Môi trường hoạt động: Xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố môi trường khác đến cảm biến.
• Cài đặt đúng cách: Đảm bảo cảm biến được đặt ở vị trí và góc đúng để phát hiện và phản ứng với thay đổi của môi trường một cách chính xác.
• Kiểm tra định kỳ: Cần kiểm tra định kỳ để duy trì ổn định và độ tin cậy của cảm biến.
• Chất lượng nguồn cung cấp: Đảm bảo nguồn điện ổn định để không ảnh hưởng đến hoạt động của cảm biến.
• Chọn loại cảm biến phù hợp: Chọn cảm biến thích hợp với ứng dụng cụ thể. Có nhiều loại tiệm cận khác nhau dựa trên nguyên tắc hoạt động và tính chất vật thể cần phát hiện.
• Bảo trì và vệ sinh: Vệ sinh định kỳ để loại bỏ bụi bẩn và tạp chất gây nhiễu tránh ảnh hưởng đến các hoạt động của cảm biến.
• Khả năng chống nhiễu: Sử dụng cảm biến có tính năng chống nhiễu trong môi trường có nhiều nhiễu điện từ.
• Thiết lập lại và cân chỉnh: Sau thời gian sử dụng dài cảm biến có thể cần được thiết lập lại hoặc cân chỉnh theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Hiểu rõ độ chính xác và độ phân giải: Nắm rõ khả năng chính xác và độ phân giải của cảm biến về khả năng thu thập dữ liệu.
• An toàn: Đảm bảo cảm biến và các thiết bị liên quan được lắp đặt an toàn để tránh nguy cơ cho con người và tài sản.

7. Tổng kết

Cảm biến tiệm cận được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Với khả năng phát hiện sự hiện diện của vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp, cảm biến tiệm cận giúp tối ưu hóa quy trình, nâng cao độ an toàn, và hỗ trợ phát triển các sản phẩm và dịch vụ thông minh hơn. Ngoài ra, nếu quý doanh nghiệp quan tâm đến các giải pháp tự động hóa hiện đại hoặc muốn cập nhật những xu hướng mới nhất trong ngành sản xuất điện tử, hãy tham gia triển lãm quốc tế NEPCON Việt Nam – sự kiện triển lãm duy nhất tại Việt Nam về SMT, Công nghệ kiểm tra, Thiết bị và Công nghiệp hỗ trợ cho sản xuất điện tử được RX Tradex Vietnam tổ chức. Đăng ký tham gia ngay tại đây.