Các loại cảm biến đo khoảng cách

Cảm biến đo khoảng cách là nhóm các cảm biến dùng để đo khoảng cách. Độ chính xác mà các thiết bị này mang lại có thể từ vài cm đến 3000 m. Loại cảm biến này thường được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là ở một số cảm biến và các trạm dầu khí

Để đo khoảng cách giữa các vật thể hoặc xác định vị trí của vật thể đó. Hay thậm chí là đo mức nước trong các bể chứa thì ta đều phải dùng cảm biến đo khoảng cách. Vậy, trong công nghiệp có những loại cảm biến đo khoảng cách nào và nguyên lý hoạt động của chúng ra sao? Hãy cùng tìm hiểu thông qua bài viết này nhé.

1. Cảm biến đo khoảng cách là gì?

Cảm biến đo khoảng cách là nhóm các cảm biến dùng để đo khoảng cách. Độ chính xác mà các thiết bị này mang lại có thể từ vài cm đến 3000 m. Loại cảm biến này thường được sử dụng  khá rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là ở một số cảm biến và các trạm dầu khí.

2. Phân loại cảm biến đo khoảng cách

Trên thị trường tồn tại khá nhiều loại cảm biến dùng trong việc đo khoảng cách giữa các vật như: cảm biến siêu âm đo khoảng cáchcảm biến quang đo khoảng cáchcảm biến hồng ngoại đo khoảng cáchcảm biến đo khoảng cách bằng laser,.... Tùy vào nhu cầu về tính chính xác, giá thành, mục đích sử dụng, môi trường xung quanh mà có những loại cảm biến đặc thù. Có 4 loại cảm biến thường được dùng để đo khoảng cách: 

  • Cảm biến Lase
  • Cảm biến siêu âm
  • Cảm biến từ
  • Cảm biến Encoder

3. Nguyên lý hoạt động của cảm biến khoảng cách

Chúng ta hãy tìm hiểu chi tiết về nguyên lí hoạt động cũng như một số ưu nhược điểm của các loại cảm biến đo khoảng cách này ngay dưới đây:

3.1. Cảm biến Lase

Cảm biến Laser

Hình 1. Cảm biến Lase

Nguyên lý cảm biến Laser dùng trong đo khoảng cách được ưa chuộng  bởi lẻ tính ứng dụng cao trong nhiều môi trường. Đây là loại cảm biến khá phổ biển vì độ chính xác cao, sai số nhỏ và có thể đo trên phạm vi diện rộng các vật. Cảm biến laser bạn có thể tham khảo của hãng Omron, Keyence,....

3.2. Cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm

Hình 2. Cảm biến siêu âm

Dùng cảm biến siêu âm đo khoảng cách là loại cảm biến có độ chính xác rất cao. Đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm có nhiều công dụng và mức độ sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ta có thể liệt kê đến một số ứng dụng khá phổ biến của cảm biến siêu âm như sau: Đo khoảng cách mức nước thải của nhà máy, đo khoảng cách từ miệng của bể chứa đến dung môi trong bể chứa (thường là xăng, dầu,…) với dòng sản phẩm này thì hãng Omron có cung cấp.

3.3. Cảm biến từ

Cảm biến từ

Hình 3. Cảm biến từ

Dòng điện sinh ra trong cảm biến từ (Autonics, Omron)  là dòng điện xoay chiều. Dòng điện này giúp phát hiện ra các vật thể kim loại. Do đó cảm biến từ chỉ thường dùng để tính khoảng cách của các vật thể được cấu thành bởi kim loại.

3.4. Cảm biến encoder

Cảm biến encoder

Hình 5. Cảm biến encoder

Độ chính xác phù hợp vào các Encoder mà ta lựa chọn. Ngoài ra, độ chính xác còn phù hợp vào bộ xung sang chiều dài. Cảm biến này thường không có tính phổ biến như 3 loại bên trên vì giá thành cũng như tính ứng dụng không được rộng rãi của nó.

4. Ứng dụng của cảm biến khoảng cách

Ứng dụng của cảm biến khoảng cáchỨng dụng của cảm biến khoảng cách

Như đã nói ở phần khái niệm, thì loại cảm biến đo khoảng cách này được sử dụng khá thường xuyên ở cảng biển hoặc khu công nghiệp với một số ứng dụng đặc biệt như sau:

Tránh va chạm cho các hệ thống (cần cẩu Gantry): Khi vận hành cần cẩu giàn, nó là rất quan trọng để có thông tin về vị trí hiện tại của cần cẩu. Trong trường hợp như vậy, cảm biến vật cản laser được sử dụng với sự hỗ trợ của gương phản xạ. Với độ chính xác lên đến ± 2 mm và một tỷ lệ lên đến 50 phép đo trên giây, thiết bị này là hoàn toàn phù hợp cho phép đo vị trí đáng tin cậy.

Đo khoảng cách (Ports, hệ thống docking): Cảm biến khoảng cách bằng laser loại LDM302A được sử dụng trong các hệ thống lắp ghép cho các tàu. Họ đo khoảng cách từ mép bến cho tàu đến và đảm bảo rằng các mục tiêu được thông báo về khoảng cách hiện tại giữa tàu và các bến tàu đổ bộ ở tất cả các lần đo. Các LDM302A sử dụng vô hình, xung laser IR đảm bảo an toàn cho mắt để đo khoảng cách tới gần như bất kỳ bề mặt tự nhiên với khoảng cách lên đến 300m. Đối với việc thực hiện trong hệ thống docking điều quan trọng là tất cả các loại hulks, cho dù họ là gỉ hoặc sơn mới, có thể được phát hiện đáng tin cậy. Điều này được đảm bảo bởi các cảm biến LDM302A. Các LDM302A cũng có thể đo tốc độ hiện tại của tàu dọc theo tia laser dựa trên khoảng cách đo được và  sự thay đổi  vị trí của nó.

- Đo mức xi măng, mực chất rắn trong bồn chứa, tháp cao (lưu trữ xi măng): Trong kho lưu trữ rất lớn xi măng được phân bổ từ một chuyến tàu đến một số tháp hoặc bồn lưu trữ lớn. Một số thiết bị đo khoảng cách laser của các loại LDM41P được triển khai để cung cấp cho các nhà điều hành cần cẩu với thông tin chính xác về số lượng xi măng mỗi chiếc tháp hoặc bồn. Các thông tin liên lạc thông qua truyền thông PROFIBUS để thu thập thông tin khoảng cách dễ dàng. Những nỗ lực cho hệ thống dây điện các điểm đo được giảm đáng kể. Bên cạnh đó, độ tin cậy chức năng của hệ thống đo đếm được tăng lên, ví dụ như, hệ thống kết nối bị lỗi hay bị lỗi của một thiết bị sẽ được phát hiện bởi các chẩn đoán cảnh báo và báo động theo chức năng thông qua PROFIBUS.

- Phát hiện vị trí (Lưu trữ tôn thép): Trong các nhà máy cán thép cuộn sản xuất ra được lưu trữ trên một vùng không gian rộng lớn. Khi tải xe tải được dùng để di chuyển các cuộn thép,  cảm biến khoảng cách laser LDS30A được sử dụng,  để xác định xem các cuộn dây đó di chuyển bằng cần cẩu có vào đúng vị trí hay không? Khi đó tỷ lệ đo cao của cảm biến lên đến 30 kHz cho phép phát hiện vị trí đủ chính xác khi các cuộn dây được di chuyển đến vị trí cần khi cuộn thép vẫn còn treo trên cần cẩu. Ngay cả động tác rất nhanh của người vận hành đều có thể được phát hiện một cách đáng tin cậy.

- Định vị container trong khu vực cần cẩu (Cảng container): Khi bốc xếp container trên tàu, cầu, cảng và các phương tiện vận chuyển cần phải biết vị trí chính xác của các container liên quan đến cần cẩu. Trong trường hợp này, cảm biến khoảng cách laser LDS30A đo khoảng cách giữa các phạm vi cẩu hoạt động và các container. Tia laser hồng ngoại do các cảm biến phát ra là hoàn toàn an toàn cho mắt  làm cho nó thích hợp cho việc sử dụng trong các ứng dụng mà mọi người đều có thể có mặt. Với mức tiêu thụ điện năng thấp của cảm biến laser có thể đo được trên mọi bề mặt vững chắc, cho dù đó là gỉ, bẩn hoặc bề mặt ẩm ướt.


(*) Xem thêm

Sản phẩm đã được thêm vào giỏ hàng