Trong cuộc sống chúng ta dùng rất nhiều loại cảm biến để phục vụ cuộc sống ngày càng hiện đại hơn dù bạn có biết chúng có tồn tại hay không. Các nhà máy sản xuất lại dùng càng nhiều các loại cảm biến khác nhau phục vụ quá trình giám sát, điều khiển, theo dõi quá trình hoạt động giúp dây chuyền hoạt động liên tục & chính xác.

Trong bài viết này tôi sẽ chia sẻ mô tả các khái niệm cơ bản :

• Sensor là gì
• Sensor nghĩa là gì
• Cảm biến là gì
• Temperature sensor là gì
• Ultrasonic sensor là gì
• Capacitive sensor là gì

……

• Tất nhiên , còn rất nhiều loại cảm biến khác mà chúng tôi sẽ giới thiệu trong bài viết này

Sensor là gì – Sensor nghĩa là gì ?

Chúng ta hay nghe các cụm từ sensor, cảm biến, thiết bị đo, đầu dò … thế sensor nghĩa là gì ?

….

Thực ra , sensor chính là cảm biến .

Như vậy, khi chúng ta nghe nói tới sensor cũng chính là nói tới cảm biến. Hai khái niệm này là một cùng nói về một thiết bi đo hoặc phát hiện theo chức năng của nó.

Thế bạn lại hỏi “cảm biến là gì ? “

• Cảm : chính là sự cảm nhận của thiết bị đo trong môi trường cần đo
• Biến : chính là sự biến đổi của môi trường đo

Như vậy, cảm biến có nghĩa là một thiết bị cảm nhận sự biến đổi của môi trường tại vị trí cần đo.

Điều này dẩn đến có 1001 loại cảm biến khác nhau được nghiên cứu và sản xuất ra để phục vụ con người.

….

Sau đây là các loại cảm biến chúng ta thường gặp nhất trong đời sống và trong sản xuất công nghiệp mà bạn phải biết.

Temperature sensor là gì ?

Dịch sát nghĩa temperature sensor thì

• Temperature : nhiệt độ ;
• Sensor : cảm biến

Temperature sensor chính là đang nói tới cảm biến nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ là một trong những cảm biến gặp nhiều nhất trong tất cả các lĩnh vực : y tế, khí tượng thuỷ văn, đo nhiệt độ cơ thể, cảm biến nhiệt độ nước, đo nhiệt độ độ ẩm không khí …

Nhiệt độ cơ thể người lớn giao động từ 36.5 đến 37.1 độ C, trong khi nhiệt độ của trẻ em thì cao hơn nhiệt độ người lớn một tí với giao động từ 37 đến 38oC và thay đổi theo giờ trong ngày & nhiệt độ của nữ cao hơn nam.

Nhiệt kế thuỷ ngân là một dạng cảm biến thô sơ nhất mà con người tìm ra được để đo nhiệt độ môi trường và con người.

Độ ẩm rất quan trọng trong đời sống của con người và trong sản xuất , lưu trữ nhưng lại ít được quan tâm đúng mức mà chỉ quan tâm tới nhiệt độ.

Độ ẩm cao gây ra :

• Sự khó chịu , toát mồ hôi
• Mốc các vật liệu
• Trơn trượt
• Gây hôi trong không khí
• Gây cháy hoặc hư hỏng các thiết bị điện khi độ ẩm tăng cao

—-

Ẩm kế hay còn gọi là cảm biến nhiệt độ độ ẩm được sử dụng để đo nhiệt độ độ ẩm trong phòng sạch, kho chứa hàng, nhà xưởng …Các cảm biến độ ẩm thường tích hợp màn hình hiển thị độ ẩm & nhiệt độ để dể dàng cho người sử dụng theo dõi.

Độ ẩm không khí tốt nhất từ 39…65% phù hợp cho điều kiện sống và lưu trữ. Việc giữ độ ẩm không quá cao hoặc không quá thấp cần phải sử dụng quạt thông gió và điều hoà ở chế độ khô hoặc sương cho phù hợp với từng vị trí đị lý.

Các nhà xưởng lưu trữ nguyên vật liệu hoặc các thư viện lưu trữ sách cần giữ độ ẩm từ 45-55% tại nhiệt độ 18-22oC . Để duy trì được điều này cần kết hợp quạt thông gió và máy điều hoà trung tâm với thiết bị giám sát nhiệt độ độ ẩm truyền về trung tâm để điều khiển tự động.

Các cảm biến nhiệt độ độ ẩm phải vừa hiển thị vừa có khả năng truyền tín hiệu về trung tâm để điều khiển hệ thống thông gió và điều hoà với lưu lượng gió 3m/giây. Lưu lượng gió phải được luân chuyển ít nhất 1-8 lần thể tích kho chứa trong một giờ.

Trong công nghiệp đo lường nhiệt độ, cảm biến nhiệt độ Pt100 3 dây được sử dụng phổ biến để đo nhiệt độ từ -80…600oC cho độ chính xác cao, sai số tiêu chuẩn 0,15oC. Cảm biến nhiệt độ công nghiệp đo nhiệt độ nước cũng dùng cảm biến nhiệt độ pt100 2 dây hoặc 3 dây.

Thân cảm biến làm bằng Inox 316 được dùng cho công nghiệp thực phẩm với chuẩn vi sinh CIP / SIP với tín hiệu ngõ ra 4-20mA hoặc 0-10V đưa vào PLC hoặc biến tần.

Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc mang tới giải pháp đo lường nhiệt độ bằng laser mà không cần tiếp xúc với môi chất cần đo. Các ngành luyện thép, thuỷ tinh, nấu nhôm nóng chảy, cán nguội … không cho phép đo trực tiếp thì đo nhiệt độ không tiếp là giải pháp duy nhất.

Ultrasonic sensor là gì ?

Ultrasonic sensor là tên gọi tiếng anh của cảm biến siêu âm. Với :

• Ultrasonic : siêu âm
• Sensor : cảm biến

Cảm biến siêu âm được dùng để phát hiện chất lỏng dựa trên nguyên lý sóng siêu âm phát hiện nước không tiếp xúc. Đây là loại cảm biến siêu âm công nghiệp vời khả năng chống nước thường được dùng trong ngành xử lý nước thải.

Ngoài ra, cảm biến vân tay siêu âm được tích hợp trên màn hình điện thoại của Samsung , Xiaomi , Huawei …mang tới trải nghiệm tuyệt vời cho người dùng.

Capacitive sensor là gì ?

Diển giải : Capacitive sensor là gì

• Capacitive : điện dung hay điện cực
• Sensor : cảm biến

Cảm biến điện dung hoạt động dựa trên nguyên tắc thay đổi giá trị điện cực để đưa ra kết quả báo ON hoặc OFF. Từ kết quả của cảm biến đo chúng ta có thể điều khiển các thiết bị khác hoạt động liên tục và đúng lúc.

Cảm biến điện dung mang tới giải pháp phát hiện các vật thể : kim loại , phi kim loại một cách chính xác bằng cách tiếp xúc hoặc không tiếp xúc với giữa hai vật thể với nhau.

Độ nhạy cao, dùng được cho hầu hết các vật thể mang tới nhiều giải pháp phát hiện vật thể cho các nhà chế tạo & sử dụng.

Cảm biến điện dung được dùng để đo tốc độ quay của động cơ

Một giải pháp đo tốc độ quay của động cơ chính là dùng cảm biến điện dung để đưa tín hiệu về dạng xung. Sau đó, các bộ chuyển đổi tín hiệu xung sẽ chuyển đổi thành tín hiệu 4-20mA đưa về PLC để xử lý.

Pressure sensor là gì ?

Cảm biến áp suất Georgin – Pháp

Dịch nghĩa :

• Pressure : áp suất
• Sensor : cảm biến

Như vậy , pressure sensor có nghĩa là cảm biến áp suất.

Để đo áp suất chúng ta thường dùng ba thiết bị :

• Đồng hồ áp suất
• Cảm biến áp suất
• Công tắc áp suất

Trong đó cảm biến áp suất được sử dụng để cảm nhận sự thay đổi áp suất nhưng truyền tín hiệu về để hiển thị hoặc đưa về PLC để xử lý. Khác với đồng hồ đo áp suất & công tắc áp suất, cảm biến áp suất luôn hoạt động dựa vào nguồn điện chứ không thể tự vận hành bằng cơ khí.

Độ chính xác, thời gian đáp ứng nhanh mang tới sự tin tưởng cao trong giám sát & điều khiển. Thang đo áp suất được sử dụng nhiều nhất là 0-6 bar, 0-10 bar, 0-16 bar dùng cho đo áp suất nước với tín hiệu ngõ ra 4-20mA hoặc 0-10V.

Hall sensor là gì ?

Dịch nghĩa :

• Hall effect : cảm ứng từ
• Sensor : cảm biến

Hiểu sát nghĩa là một loại cảm biến hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng từ. Cảm biến hall được sử dụng để phát hiện dòng điện đi qua hoặc để đo tốc độ quay của động cơ với tần số cao.

Một trong những ứng dụng được sử dụng nhiều nhất trong trong công nghiệp chính là đo dòng tải AC hoặc DC của dòng điện. Theo nguyên tắc từ trường tác động vuông góc lên thanh kim loại có dòng điện đi qua.

Bên trong các cảm biến hall luôn có mạch khuếch đại tín hiệu; để biến đổi giá trị dòng điện đi qua cảm biến Hall. Các loại tín hiệu thường được sử dụng :

• Tín hiệu Analog 4-20mA
• Analog 0-10V
• Ngõ ra dạng Modbus RTU

Ngoài ra, còn rất nhiều loại cảm biến khác như :

• Cảm biến tiệm cận
• Cảm biến hồng ngoại
• Oxy, thì có cảm biến oxy
• Cảm biến ánh sáng
• Cảm biến từ
• Hoặc cảm biến lưu lượng
• Cảm biến rung
• Cảm biến tốc độ
• Trong ngành sơn thì có cảm biến màu
• Trong ngành môi trường thì có cảm biến PH
• Cảm biến laser
• Cảm biến đo mức nước

…..

Tóm lại; cảm biến là một thiết bị được dùng để cảm nhận sự thay đổi trạng thái của vị trí cần đo. Một loại cảm biến sẽ tương ứng với một ứng dụng nhất định vì thế người sử dụng cần có kiến thức hoặc được tư vấn để sử dụng cho phù hợp.

Ứng dụng của các loại cảm biến

Ứng dụng của cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất nhận biết giá trị áp suất thay đổi để truyền về trung tâm để điều khiển & hiển thị giá trị áp suất cho người vận hành. Có khá nhiều loại cảm biến áp suất khác nhau như :

• Cảm biến áp suất nước
• Cảm biến áp suất khí nén
• Hay cảm biến áp suất dầu
• Cảm biến áp suất chân không
• Cảm biến áp suất thuỷ lực

….. tất nhiên còn có nhiều loại cảm biến áp suất khác với nhiều thang đo khác nhau.

Tương ứng với một loại cảm biến áp suất; chúng ta lại có một thang đo áp suất khác nhau như : cảm biến áp suất 0-10 bar; hay cảm biến áp suất 0-16 bar … với tín hiệu ngõ ra 4-20mA

Ứng dụng cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ có rất nhiều loại khác nhau như : cảm biến nhiệt độ pt100; cảm biến nhiệt độ thermocouple loại K; loại R , loại S nhưng có một loại cảm biến nhiệt độ khác chính là cảm biến nhiệt độ Camera quay lại quá trình đo và hiển thị chính xác nhiệt độ vùng qua cảm biến.

……… Đây còn được gọi là cảm biến nhiệt độ vùng hay camera nhiệt độ . Để chọn đúng loại cảm biến nhiệt độ chúng ta cần tham khảo thêm : “chọn cảm biến nhiệt độ sao cho đúng ”

Tôi hy vọng rằng …. chia sẻ của tôi dù ngắn, chưa chi tiết nhưng mang lại thông tin cần & đủ cho mọi người đang tìm hiểu về sensor là gì; cảm biến là gì … các câu hỏi liên quan về cảm biến.

Do có rất nhiều loại cảm biến khác nhau; nên tôi chỉ có thể lấy ví dụ minh hoạ một vài loại để mọi người hiểu hơn về khái niệm cảm biến cũng như ứng dụng của chúng trong thực tế.

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Mobi : 0937 27 55 66

Mail : [email protected]