Phân loại cảm biến khoảng cách và ứng dụng thực tiễn

Cảm biến khoảng cách đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí, đo khoảng cách và phát hiện vật cản. Nhờ khả năng đo lường nhanh, chính xác và không tiếp xúc mà chúng được ứng dụng rộng rãi từ dây chuyền sản xuất, robot công nghiệp đến các thiết bị thông minh.

1. Cảm biến khoảng cách là gì?

Có thể hiểu đơn giản rằng cảm biến khoảng cách là một loại bộ chuyển đổi năng lượng có chức năng biến đổi từ dạng năng lượng này sang dạng khác. Chúng hoạt động bằng cách phát ra tín hiệu hướng đến vật thể cần đo và phân tích sự thay đổi của tín hiệu sau khi phản xạ trở lại.

Khác với phương pháp đo truyền thống sử dụng thước, cảm biến khoảng cách không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt cần đo. Khoảng cách được xác định dựa trên các yếu tố như thời gian tín hiệu truyền đi và quay về, cường độ tín hiệu phản xạ hoặc sự thay đổi pha của tín hiệu sau khi dội lại.

Một cảm biến khoảng cách thường được tạo thành từ ba phần chính: cảm biến vị trí, diode hồng ngoại và mạch xử lý tín hiệu. Điểm mạnh của loại cảm biến này là hoạt động ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi loại vật thể, nhiệt độ hay môi trường xung quanh. Ngoài ra, với ưu điểm giá thành rẻ, khả năng đo nhanh và độ chính xác cao nên chúng được dùng phổ biến trong ngành công nghiệp.

Có thể bạn quan tâm: Danh mục linh kiện thay thế cho cánh tay robot công nghiệp

2. Các nhầm lẫn phổ biến về cảm biến khoảng cách

Cảm biến khoảng cách thường dễ bị nhầm lẫn với cảm biến tiệm cận do có chức năng có vẻ tương tự nhau. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của hai loại này lại khác biệt rõ rệt.

Cảm biến tiệm cận chỉ phát hiện xem có vật thể nào nằm trong vùng cảm ứng mà nó được thiết kế để hoạt động hay không, chứ không xác định được chính xác khoảng cách đến vật thể đó. Trong khi đó, cảm biến khoảng cách có khả năng đo chính xác khoảng cách giữa vật thể và thiết bị đo thông qua dòng điện đầu ra, các dòng điện này được tạo ra nhờ các dạng sóng khác nhau như sóng siêu âm, laser hoặc tia hồng ngoại.

3. Phân loại và ứng dụng của cảm biến khoảng cách

Có nhiều loại cảm biến khoảng cách hoạt động dựa trên các cơ chế vật lý khác nhau như quang học, âm học, điện dung, điện cảm và quang điện. Nhìn chung, các cảm biến này được chia thành hai nhóm: cảm biến thụ động và cảm biến chủ động.

Cảm biến thụ động chỉ đo sự thay đổi của trường vật lý xung quanh mà không phát tín hiệu. Ngược lại, cảm biến chủ động vừa phát tín hiệu vừa đo sự thay đổi của trường vật lý để tính toán khoảng cách. Dưới đây là các loại cảm biến khoảng cách phổ biến hiện nay được ứng dụng trong nhiều ngành:

1. Cảm biến âm học: Chủ yếu là cảm biến siêu âm, hoạt động theo nguyên lý sonar tức là phát ra sóng siêu âm và nhận tín hiệu dội về để tính khoảng cách dựa trên tốc độ âm thanh trong không khí. Ứng dụng phổ biến của loại cảm biến này gồm đo mức độ đầy của bồn chứa, đo tốc độ gió hoặc tốc độ trong không khí.

2. Cảm biến hồng ngoại (IR): Cảm biến hồng ngoại xác định khoảng cách đến một vật thể bằng cách phát ra tia sáng hồng ngoại và phân tích góc phản chiếu của nó. Phương pháp này gọi là tam giác học (triangulation), cho phép cảm biến đo khoảng cách một cách nhanh chóng và chính xác mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể. Nhờ ưu điểm đo nhanh, không gây tiếng ồn và hiệu quả trong phạm vi ngắn, cảm biến hồng ngoại thường được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị điện tử và các sản phẩm gia dụng.

3. Cảm biến laser: Cảm biến khoảng cách bằng laser, điển hình là loại sử dụng công nghệ LiDAR có khả năng đo khoảng cách cực nhanh và chính xác. Nhờ khả năng cực kỳ chính xác, loại cảm biến này không chỉ nhận biết được vật thể nhỏ mà còn đo lường cả hình dạng 3D. Công nghệ này giúp máy móc sở hữu “thị giác” nhạy bén, nhanh chóng và tin cậy để quan sát.

4. Cảm biến tiệm cận: Nhiều người dễ nhầm lẫn cảm biến tiệm cận với cảm biến khoảng cách vì cả hai đều dùng để phát hiện vật thể. Nhưng điều khác biệt quan trọng là cảm biến tiệm cận chỉ cho biết có hay không một vật thể trong vùng nhận biết, chứ không cho thông tin về khoảng cách chính xác đến vật thể đó.

Đọc thêm: Rủi ro từ việc bôi trơn quá mức cho robot và cách xử lý

Kết luận

Cảm biến khoảng cách là một trong những công nghệ cốt lõi giúp nâng cao hiệu quả tự động hóa và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Với ưu điểm đo lường nhanh, chính xác và đặc tính không tiếp xúc, chúng không chỉ hỗ trợ robot công nghiệp di chuyển an toàn, dây chuyền sản xuất hoạt động ổn định mà còn góp mặt trong nhiều thiết bị thông minh đời sống.

Việc lựa chọn đúng loại cảm biến khoảng cách không chỉ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo năng suất, chất lượng và an toàn trong vận hành.

Thiết Bị Robot là kênh phân phối trực tuyến các bộ phận, thiết bị robot mới hoặc đã qua sử dụng, dầu mỡ robot và các linh kiện cơ khí. Tại đây, chúng tôi tự hào cung cấp khối lượng lớn vật tư từ các thương hiệu và nhà cung cấp lớn, bao gồm: FANUC, ABB, Kuka, Yaskawa, Mitsubishi, Staubli, Hyundai, CKD, v.v.

Liên hệ ngay để được Thiết bị robot tư vấn trực tiếp:

Hotline: 091 9225 197

Địa chỉ: 97/2 Kha Vạn Cân, phường Hiệp Bình, TP.HCM

=============

Facebook: Linh kiện robot.