{ Tìm Hiểu } Các loại cảm biến đo chiều dài trong công nghiệp

Cảm biến đo chiều dài dùng để ám chỉ các loại cảm biến đo hành trình của một vật hay thiết bị nào đó. Chúng thường được thiết kế nhỏ gọn, phù hợp với không gian lắp đặt. Cũng như thuận tiện cho việc đo chiều dài hay độ cao của thiết bị. Vậy hiểu thế nào về loại cảm biến đo chiều dài này. Trong bài viết chia sẻ kiến thức dưới đây, các bạn sẽ được hiểu rõ thêm về đặc điểm kỹ thuật chung của các loại cảm biến này.

 Hiện nay, có rất nhiều hãng thiết bị cảm biến sản xuất nhiều loại thiết bị chuyên dùng để đo chiều dài hoặc hành trình. Chính vì thế, ngoài kiến thức về chuyên môn ra mình sẽ mách bảo cho các bạn thêm về cách chọn loại cảm biến như nào để phù hợp cho việc đo chiều dài.

Cảm biến đo chiều dài là gì?

Hành trình, vị trí, chiều cao, chiều dài, khoảng cách và một số thuật ngữ khác. Đây là những thuật ngữ thường hay dùng kèm với một số loại cảm biến đo chiều dài. Chúng là những loại cảm biến giúp bạn xác định được khoảng cách hay vị trí của thiết bị sau khi chuyển động là bao nhiêu.

Trên thực tế, đây cũng là phương pháp hữu hiệu nhất khi dùng để đo khoảng cách có kết quả tương đối chính xác nhất. Hiện nay, có một số lĩnh vực ngành nghề người ta sẽ phải sử dụng loại cảm biến này cho việc đo khoảng cách như:

• Dùng để đo hành trình di chuyển của Xi lanh trong xe nâng công nghiệp. Hay một số máy ép thủy lực/nâng thủy lực.
• Đo đạc chiều dài khi cắt phôi của máy cưa để bàn.
• Dùng để đo khoảng cách mực nước trong chai của hệ thống chiết rót tự động xem có đúng mực nước như nhau không.
• …

Việc sử dụng cảm biến đo chiều này sẽ giúp cho bạn hoặc hệ thống điều khiển và giám sát. Biết được chính xác thiết bị đang di chuyển với hành trình là bao nhiêu. Với mục đích trên, thì họ dùng cảm biến này thường cho 2 tiêu chí sau:

• Xác định và cho biết rõ quãng đường hành trình của thiết bị.
• Dùng làm tín hiệu điều khiển trong hệ thống.

Cách chọn cảm biến đo chiều dài

Hẳn các bạn cũng biết rằng trên thị trường hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều loại cảm biến được sử dụng cho việc đo chiều dài. Điển hình như một số hãng: Omron, SICK, Heidenhain, Keygence, Waycon…

Đấy là những hãng hay cung cấp các loại cảm biến đo khoảng cách. Chính vì vậy, sẽ thật khó khi chọn lựa thiết bị để phù hợp với nhu cầu bài toán mà bạn cần giải. Thế nên, để có thể chọn lựa được loại cảm biến mà bạn cần. Trước tiên, bạn nên hiểu rõ những ứng dụng của một số loại cảm biến hay dùng.

Cảm biến đo chiều dài bằng dây rút

Cảm biến đo chiều dài bằng dây rút là loại cảm biến đo chiều dai hay khoảng cách thông qua sợi dây. Sợi dây này của cảm biến có thể thay đổi hình dạng từ 50 đến 1250mm, 80…3000mm và 120…5000mm. Ngoài, ra còn có một số loại có sợi dài lên đến 15m chuyên dùng cho việc đo chiều dài của một số động cơ lớn.

Nguyên lý làm việc của loại cảm biến này cũng khá là đơn giản. Đầu tiên, đối với cảm biến này nó sẽ có 3 cụm cơ cấu như sau:

• Bộ phận dây rút
• Biến trở hoặc là encoder
• Bộ phận phân tích tín hiệu từ biến trở hoặc Encoder

Khi dây rút bị kéo ra khỏi cảm biến, nó sẽ làm chuyển động phần con quay bên trong cảm biến. Lúc này, con quay này sẽ làm cho bộ phận biến trở hoặc Encoder sẽ chuyển động. Cơ cấu sử dụng bằng biến trở sẽ dùng cho các loại cảm biến đo chiều dài ở phạm vi ngắn. Có thể là 0-5m.

Đối với dạng Encoder thì sẽ dài hơn, như là 0-15m. Nhìn chung, biến trở hay encoder sẽ có giá trị tăng hoặc giảm dựa vào sự di chuyển của dây rút. Và tín hiệu của loại cảm biến này sẽ là dạng tín hiệu tuyến tính 4-20mA. Lúc dây chưa được rút ra, thì tín hiệu sẽ là 4mA còn khi dây rút được rút ra tối đa. Tìn tín hiệu lúc này sẽ là 20mA.

Trường hợp nào chúng ta nên dùng loại cảm biến dây rút sao cho hiệu quả?

Đối với ứng dụng của loại cảm biến dây rút này. Chúng sẽ được lắp dùng cho một số trường hợp như sau:

• Dùng để đo chiều dài cho một số bộ phận nâng hạ. Điển hình thực thế đó chính là xe Forklift, xe nâng, động cơ trục khủy bằng xi lanh…
• Đo hành trình tại một số các bàn nâng trong nhà máy.

Vì là dạng cảm biến cho ra tín hiệu tuyến tính 4-20mA/0-10V hoặc Biến trở (1kΩ, 5kΩ, 10kΩ). Thế nên nguồn cấp cho loại cảm biến này chủ yếu sẽ dùng nguồn 24V. Do đó, chỉ cần dùng các bộ nguồn tín hiệu như là Z-Supply. Hay thậm chí là dùng bộ nguồn tổ ong loại xịn.

Không chỉ là dạng tín hiệu tuyến tính. Cảm biến dây rút còn có thêm một số loại tín hiệu ngõ ra dạng digital như: CANopen, Profibus, TTL, HTL, SSI, EtherCAT, Profinet.

Cảm biến đo bằng Lasers

Cảm biến đo bằng Laser, đây là cảm biến có cơ cấu dùng tia Laser (dạng ánh sáng có cường độ cao…). Cảm biến Lasers thường hay dùng phục vụ cho việc đo khoảng cách, vị trí hay hành trình của thiết bị nào đó.

Đối với Laser, chúng chỉ sử dụng để đo khoảng cách trong phạm vi nhỏ. Bù lại, độ chính xác của nó sẽ tương đối cao. Thông thường, đối với Laser đo hành trình này thường sẽ có những dãy đo như:

• Từ 10 … 800mm
• Từ 10…30…70…160…400mm
• Từ 4…300mm
• …

Độ phân giải của loại cảm biến bằng Laser từ nhỏ nhất 0,06 um đến 10um. Vì vậy, độ chính xác của loại cảm biến này tương đối cao. Bên cạnh đó, dùng để đo khoảng cách như vậy, tín hiệu loại nó thường sẽ là dạng tuyến tính 0-10V hoặc 4-20mA.

Không chỉ xuất ra tín hiệu tuyến tính, loại cảm biến Laser này còn thêm dạng tín hiệu: NPN, PNP, ModBus RTU, SSI, Profinet, Ethernet/IP… Như vậy, không chỉ truyền tín hiệu 4-20mA. Mà một số loại cảm biến này còn có thể truyền thông tín hiệu đến các bộ Master.

Đối với loại cảm biến Laser, quá trình đo đạc hành trình của nó sẽ bắn ra tia Laser có tần số cao. Khi gặp một vật cản, tia laser đó sẽ bị phản lại cùng phương cùng chiều với tia tới. Có một số loại Laser, tia tới với tia phản xạ cùng với cảm biến sẽ tạo thành một hình tam giác. Nguyên lý của laser cũng tương đồng với loại cảm biến siêu âm.

Vậy, đối với cảm biến Laser thì chúng ta có thể dùng ứng dụng như thế nào?

• Dùng đo kích thước chiều dài trong máy cưa để bàn. Tăng độ chính xác khi cắt vật liệu.
• Dùng báo On-Off khi có một vật thể di chuyển qua tia Laser.

Một số loại cảm biến Laser này còn có thêm phần hiển thị. Sẽ có thêm màn hình hiển thị Led ở trên cảm biến. Như vậy, ngoài việc truyền tín hiệu về PLC, thì nó còn cho phép kỹ sư nhìn kết quả đo trực tiếp.

Cảm biến cảm ứng từ

Thế nào là cảm biến cảm ứng từ? Hiểu đơn giản, đây là loại cảm biến với nguyên lý sử dụng nam chân dùng để đo chiều dài. Tuy nhiên, để có đo lường được chiều dài. Cảm biến cần phải kèm thêm phụ kiện đó là dạng dây có từ tính. Như vậy, cảm biến mới có thể dùng để đi đo chiều dài được.

Dạng miếng dán này là kiểu loại thiết bị kèm theo khi mua cảm biến. Một mặt được làm bằng nam châm dùng để phát ra từ tính, mặt sau là mặt dán dùng cho việc dán cứng trên bề mặt.

Dạng cảm biến bằng từ tính này có thể đo được chiều dài từ 0 cho đến 100m là dài nhất. Tương đương với tín hiệu ngõ ra của nó sẽ là thường 4-20mA hay 0-10V. Ngoài dạng tín hiệu này ra, còn có thêm dạng tín hiệu Digital/Xung: NPN, PNP.

Loại cảm biến cảm ứng từ này khi lắp đặt phải được lắp kèm với bộ phận chuyển động. Nếu là cảm biến laser hay dây rút, thì chúng ta có thể lắp đặt cố định. Nhưng đối với cảm biến cảm ứng từ này, thì bắt buộc có thể là cảm biến sẽ lắp cùng với bộ phẩn chuyển động. Để có thể đo được chiều dài hành trình.

Cảm biến siêu âm không tiếp xúc

Đối với cảm biến siêu âm không tiếp xúc đã rất quen thuộc với nhiều kỹ sư. Đây là loại cảm biến đo mức bằng sóng siêu âm tần số cao. Loại sóng siêu âm này hoạt động tương tự như loài dơi, hay cá heo mà chúng ta thường biết.

Cảm biến siêu âm cũng được thường hay ứng dụng trong việc đo mức nước liên tục, đo chiều cao…Điển hình một số loại cảm biến siêu âm UML-70N, ULM-53N của Dinel, hay loại cảm biến siêu âm Arduino…

Tuy nhiên, ngoài ứng dụng cho việc đo mức trên. Cũng có một số loại cảm biến siêu âm dùng để phục vụ cho việc đo chiều dài. Để có thể làm được như vậy, cảm biến siêu đo chiều dài này sẽ được thiết kế nhỏ gọn. Phù hợp đo khoảng cách trong không gian hẹp.

Trung bình, đối với cảm biến này chúng ta sẽ đo được trong những phạm vi như: 25…250mm, 30…400mm, 60…500mm, 200…2000mm, 350…3500mm, 600…6000mm… Cũng giống như một vài tín hiệu của các loại siêu âm khác là 4-20mA.

Đối với loại cảm biến siêu âm đo chiều dài còn có thêm dạng tín hiệu NPN hoặc PNP. Ứng dụng của loại cảm biến đo chiều dài này có một số ứng dụng thú vị như:

• Dùng để đo mức nước (chiều cao mức nước)
• Dùng để báo mức nước PNP, NPN bằng siêu âm. Hay dùng để báo mức nước trong chai trong hệ thống chiết rót.

Tham khảo bài viết: Ứng dụng loại cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng | ULM – DINEL

Mua các loại cảm biến đo chiều dài ở đâu?

Đối với việc sử dụng đo chiều dài, thì trên đây là một số loại cảm biến hay dùng để đo chiều dài. Trên là 4 dạng cảm biến đo khoảng cách thường hay được dùng  trong các nhà máy hay trên một số phương tiện di chuyển.

Mỗi loại cảm biến đều có một số ứng dụng riêng. Để có thể chọn lựa được loại cảm biến đo sao cho phù hợp thì bắt buộc các bạn phải rõ mình dùng như thế nào. Thêm vào đó, khi mua hàng bạn cần phải nắm rõ một vài thông tin như:

• Dùng để đo chiều dài bao nhiêu mm/cm/m?
• Dạng tín hiệu ngõ ra là tuyến tính hay digital?
• Cần đo khoảng cách như thế nào trong thực tế?

Đấy là một số thông tin cơ bản khi bạn cần đi mua các loại cảm biến đo hành trình. Nếu như bạn không rành về tính kỹ thuật hay đang cần thông tin về sản phẩm để lắp đặt. Thì các bạn hãy liên hệ thông tin bên dưới để mình tư vấn giải pháp cũng như sản phẩm chi tiết hơn nhé!

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của mình. Chúc các bạn một ngày tốt lành.