Cảm biến tiệm cận từ đo khoảng cách

Cảm biến tiệm cận tên tiếng anh là Proximity Sensor. Chúng là các loại cảm biến dùng để phát hiện vật thể ở khoảng cách gần. Trong hầu hết các loại cảm biến tiệm cận có nhiều loại. Và điển hình là loại cảm biến tiệm cận từ. Hầu hết, các loại cảm biến tiệm cận thường sẽ có tín hiệu On-Off. PNP, NPN là hai dạng tín hiệu điển hình đối với loại cảm biến này. Tuy nhiên, đối với bài viết hôm nay có một loại cảm biến tiệm cận từ dùng để đo khoảng cách. Và nó sẽ cho ra tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V.

Trên thị trường Việt Nam hiện nay, các bạn sẽ dễ dàng tìm hiểu được về một số loại cảm biến tiệm cận như:

• Cảm biến tiệm cận quang: Dùng ánh sáng để báo mức khoảng cách.
• Cảm biến tiệm cận điện dung: Sử dụng dung môi để báo mức.
• Cảm biến tiệm cận 2, 4 dây…: Cảm biến có 2 dây hoặc 4 dây.

Tuy nhiên, xét về loại cảm biến tiệm cận từ đo khoảng cách từ 0 đến 4.5 mm này sẽ khác. Vì nó sẽ xuất tín hiệu tuyến tính Analog 4-20mA hoặc 0-10V đến PLC… Vậy cùng mình tìm hiểu thêm về loại cảm biến này nhé!

Cảm biến tiệm cận từ

Cảm biến tiệm cận từ là loại cảm biến dùng để đo hoặc phát hiện vật liệu bằng kim loại. Với việc sử dung nguyên lý đo hoặc phát hiện kim loại dựa vào từ điện trường của cuộn dây. Trong tiếng anh, thì loại cảm biến tiệm cận này sẽ có tên gọi khác là Eddy Current Sensor.

Không giống như một số loại cảm biến tiệm cận báo ON-OFF. Thì loại cảm biến tiệm này cũng sẽ dùng để phát hiện các vật liệu bằng kim loại. Tuy nhiên, chúng sẽ dùng với mục đích để đo khoảng cách hoặc xác định vị trí. Và chỉ trong phạm vi rất nhỏ từ 0 đến 4.5 milimet. Sau đó tín hiệu sẽ được truyền về PLC dạng 0-10V hoặc 4-20mA.

Nguyên lý làm việc

Cảm biến này sẽ bao gồm hai thành phần chính:

• Cuộn dây dẫn – cuộn coil
• Một thanh nam châm hoặc là đoạn thép hình trụ ngắn.
• Phần chuyển đổi tín hiệu sang tín hiệu Analog

Cảm biến sẽ được cấp nguồn hoạt động. Bộ phận đầu của cảm biến, ngay chỗ đấy cuộn coils sẽ tạo ra các từ điện trường. Từ tính của nam châm và từ điện trường khi tiếp xúc gần với kim loại. Nó sẽ được gọi là Eddy current – dòng điện hình cầu.

Thì lúc này, từ tính với từ điện trường tác động vào kim loại sẽ hình thành nên dòng điện hình cầu. Khi đó, sẽ làm cho từ trường và từ tính này bị thay đổi. Nên dẫn đến, tín hiệu ngõ ra của cảm biến sẽ thay đổi tương ứng.

Thông số kỹ thuật cảm biến

Nguồn cấp: 24V

Phạm vi khoảng cách: 0,8mm; 1,25mm; 2,5mm…4mm; 4,5mm

Nhiệt độ hoạt động: -20…+125

Cấp bảo vệ: IP65 hoặc IP67

Vật liệu: thép không rỉ

Tín hiệu output: 0-10V hoặc 0/4-20mA

Dây tín hiệu: Cable (FEP) with LEMO connection

Độ tuyến tính lên đến: +/- 0,025mm

Cảm biến sẽ gồm có hai phần khi đi dùng. Phần đầu sẽ bao gồm cảm biến tiệm cận từ cùng với dây dẫn LEMO. Phần thứ hai là bộ chuyển đổi tín hiệu của cảm biến ra 4-20mA và 0-10V. Đây là hai phần khi sử dụng bộ cảm biến này sẽ đi kèm cùng với nhau.

Hướng dẫn nối dây cảm biến

Quá trình đấu nối dây cho cảm biến tương đối dễ dàng. Đối với loại cảm biến tiệm cận từ Waycon sẽ gồm có bộ chuyển đổi tín hiệu cảm biến và cảm biến tiệm cận từ.

Riêng cảm biến tiệm cận từ này có một dây tín hiệu ngõ ra loại LEMO. Bạn chỉ cần gắn trược tiếp với bộ chuyển đổi cảm biến là xong. Tiếp đến phần đấu nối dây cho bộ chuyển đổi.

Thông thường, bộ chuyển đổi cảm biến sẽ có 6 cổng:

• Chân nguồn (+) (-): Dùng để đối nối nguồn 24V-0,25A
• Cặp chân tín hiệu 4-20mA và chân 0V
• Cặp chân tín hiệu 0-10V và chân 0V

Như vậy, bạn chỉ cần cấp nguồn 24V từ các bộ nguồn tín hiệu đến bộ chuyển đổi này. Còn các ngõ ra của cảm biến sẽ đối với trực tiếp về PLC hoặc bộ hiển thị nào đó đã có trong tủ điện của bạn.

Ưu và nhược điểm cảm biến tiệm cận từ

Mọi loại cảm biến tiệm cận luôn luôn đều có những ưu và nhược điểm riêng đối với nó. Như là cảm biến tiệm cận quang, ưu điểm của loại này nằm ở giá thành rẻ và có nhiều trên thị trường. Không những vậy còn dễ sử dụng, dễ lắp đặt…

Tuy nhiên, nhược điểm của nó chỉ dùng được trong môi trường không khí sạch. Tức là không có bụi bẩn…nếu có thì cảm biến sẽ dễ bị báo ảo. Bên cạnh đó, hầu hết các loại cảm biến được làm từ nhựa nên tuổi thọ của mấy loại này sẽ không được cao.

Do đó, đối với loại cảm biến tiệm cận từ dùng đo khoảng cách của các vật thể kim loại này có những ưu và nhược điểm riêng.

Ưu điểm của cảm biến

• Tiêu chuẩn IP65 hoặc IP67 nên lắp đặt trực tiếp ở ngoài trời được.
• Dùng để đo phạm vi của kim loại trong môi trường dầu, nước và bụi bẩn.
• Tín hiệu ngõ ra 0-10V hoặc 4-20mA kết nối trực tiếp với PLC.
• Có tiêu chuẩn phòng chống cháy nổ ATEx, IEC-Ex
• Hoạt động được trong môi trường có nhiệt độ cao (lên đến 180 độ)
• Bộ chuyển đổi đi kèm với cảm biến lắp trực tiếp trong tủ điện.

Nhược điểm của cảm biến

• Chỉ sử dụng trong phạm vi từ 0 đến 4.5mm.
• Quá trình lắp đặt cần có yêu cầu.

Ứng dụng cảm biến tiệm cận từ

Cảm biến tiệm cận từ dùng làm gì? Hẳn các bạn cũng biết rằng, chúng ta sẽ có hai dạng cảm biến tiệm cận:

• • Cảm biến tiệm cận phát hiện kim loại
  • Cảm biến tiệm cận đo khoảng cách kim loại

Đối với dạng cảm biến tiệm cận phát hiện kim loại. Chủ yếu dùng để báo khi nào có kim loại sẽ sáng lên, từ đó sẽ truyền tín hiệu đến PLC. Để PLC điều khiển đến những bộ phận khác.

Tuy nhiên đối với loại cảm biến tiệm cận từ đo pham vi thì hoàn toàn khác. Nếu xét cách sử dụng thì hai cảm biến này hoàn toàn tương đồng nhau. Đều sử dụng cho mỗi vật liệu bằng kim loại. Và dùng cho việc phát hiện kim loại luôn.

Nhưng, việc sử dụng cảm biến tiệm cận đo phạm vi này sẽ còn nhiều ứng dụng đa dạng hơn. Trong số đó là:

• • Dùng đo sự rung động cơ cấu chấp hành trong nhà máy mạ thép.
  • Chuyển động xi lanh trong động cơ đốt trong
  • Đo chuyển động của xilanh thủy lực
  • Sử dụng trong máy bay để đo chuyển động của công tắc khóa cửa và nắp bộ phận hạ cánh.

Tổng kết lại, việc sử dụng loại cảm biến đo khoảng cách này sẽ giúp mình giám sát được phạm vi khoảng cách kim loại. Như vậy, thay vì báo on-off thì việc xác định được khoảng cách 0 tương ứng 4mA và 4.5mm sang 20mA.

Mua cảm biến tiệm cận từ đo khoảng cách ở đâu?

Cảm biến dạng tiệm cận điện từ này đã không còn xa lạ gì với các bạn hiện nay. Nhưng chỉ riêng với loại cảm biến tiệm cận tuyến tính đo khoảng cách này sẽ đo khoảng cách ra 0-10V hoăc 4-20mA.

Để có thể hiểu rõ thêm ứng dụng lắp trong nhà máy. Các bạn hãy liên hệ thông tin bên dưới để mình tư vấn rõ giải pháp kỹ thuật về loại cảm biến này hơn nhé. Cảm ơn các bạn đọc bài của mình!

Kỹ sư cơ điện – tử

Nguyễn Thành Đạt