Cảm Biến Tiệm Cận Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý & Cách Đấu Nối Chuẩn

1. Giới thiệu về cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa để phát hiện sự hiện diện hoặc vị trí của vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện vật thể kim loại (với cảm biến điện cảm – inductive proximity sensor) hoặc phi kim loại (với cảm biến điện dung – capacitive proximity sensor).

2. Đặc điểm nổi bật của cảm biến tiệm cận

+ Phát hiện vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

+ Khoảng cách phát hiện có thể lên tới 30mm.

+ Hoạt động ổn định, chống rung động và shock tốt.

+ Tốc độ phản hồi nhanh và tuổi thọ cao hơn so với công tắc giới hạn (limit switch).

+ Đầu sensor nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau.

+ Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, chịu được tác động từ bụi bẩn, nhiệt độ cao, hoặc độ ẩm.

3. Phân loại cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận có thể được chia thành hai loại chính:

3.1. Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ (Inductive Proximity Sensor)

Nguyên lý hoạt động: Cảm biến này sử dụng từ trường do cuộn dây tạo ra để phát hiện sự thay đổi khi có vật thể kim loại đến gần. Chỉ có thể phát hiện vật thể kim loại, không nhận dạng được các vật liệu phi kim loại.

Bảo vệ (Shielded) và không bảo vệ (Un-shielded):

+ Shielded: Từ trường được tập trung trước mặt sensor, giúp giảm nhiễu từ các kim loại xung quanh, nhưng khoảng cách phát hiện bị rút ngắn.

+ Un-shielded: Không có bảo vệ từ trường, giúp tăng khoảng cách phát hiện, nhưng dễ bị nhiễu bởi kim loại xung quanh.

3.2. Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng điện dung (Capacitive Proximity Sensor)

Nguyên lý hoạt động: Cảm biến này phát hiện sự thay đổi điện dung giữa vật thể và đầu sensor, có thể phát hiện tất cả các vật thể, bao gồm cả kim loại và phi kim loại. Loại cảm biến này thường được sử dụng để phát hiện các vật thể không phải kim loại như nước, giấy, nhựa, vải, hoặc gỗ.

3.3. Hướng dẫn đấu nối và phân biệt ngõ ra NPN / PNP (Lưu ý quan trọng)

Trong thực tế thi công tủ điện và lập trình PLC, việc xác định đúng tín hiệu ngõ ra của cảm biến tiệm cận là bước bắt buộc để tránh đấu nhầm làm chập cháy ngõ vào PLC. Có 2 dạng tín hiệu xuất ra:

• Cảm biến ngõ ra PNP (Sourcing): Tín hiệu xuất ra là điện áp dương (+). Tải (hoặc chân X ngõ vào PLC) sẽ được đấu giữa dây Tín hiệu (thường là dây Đen) và chân 0V.

• Cảm biến ngõ ra NPN (Sinking): Tín hiệu xuất ra là điện áp âm (0V). Tải (hoặc chân X ngõ vào PLC) sẽ được đấu giữa dây Tín hiệu (Đen) và chân nguồn 24V.

4. Ứng dụng thực tế của cảm biến tiệm cận trong công nghiệp

4.1. Nhóm giải pháp kiểm đếm & phân loại sản phẩm

• Đếm sản phẩm: Sử dụng cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ như E2E và E2B của Omron để phát hiện các lon nhôm trong dây chuyền sản xuất. Các tín hiệu từ cảm biến sẽ được gửi đến bộ đếm (counter), hiển thị chính xác số lượng lon bia sản xuất trong mỗi ca.

• Phân loại vật liệu: Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện sản phẩm trong các pallet sắt, thường được sử dụng trong các ứng dụng phân loại vật kim loại hoặc giúp phân loại giữa lon nhôm và các vật liệu kim loại khác trong dây chuyền sản xuất.

4.2. Nhóm giải pháp giám sát vận hành máy móc

• Đếm chu trình máy: Phát hiện và đếm số lần khuôn dập được trong ngày. Sử dụng sensor tiệm cận loại cảm ứng từ E2E, E2B của Omron để phát hiện và đếm số lần khuôn dập trong ngày một cách chính xác.

• Bảo vệ an toàn: Cảm biến tiệm cận cũng có thể được sử dụng để phát hiện gãy mũi khoan. Trong trường hợp này, cảm biến với bộ khuếch đại rời sẽ phát hiện sự thay đổi nhỏ, đảm bảo an toàn trong quá trình gia công.

• Giám sát tốc độ: Cảm biến tiệm cận kết hợp với bộ chuyển đổi xung sang tín hiệu analog (4-20mA Z111) có thể giúp giám sát và điều khiển tốc độ động cơ.

4.3. Nhóm giải pháp quản lý mức chất lỏng

• Cảm biến tiệm cận loại điện dung có thể phát hiện mức chất lỏng trong bồn chứa, ngay cả khi có bọt. Một ví dụ điển hình là cảm biến Omron E2K-L với nút điều chỉnh độ nhạy, giúp triệt tiêu tác động của bọt khí.

• Cảm biến tiệm cận loại điện dung là giải pháp lý tưởng để phát hiện mức nước trong ống nghiệm hoặc các chất lỏng khác, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Một số ứng dụng khác:

+ Phát hiện palette đi ngang qua: Cảm biến tiệm cận có thể phát hiện sản phẩm trong các pallet sắt, thường được sử dụng trong các ứng dụng phân loại vật kim loại.

+ Phân loại lon nhôm: Cảm biến tiệm cận giúp phân loại giữa lon nhôm và các vật liệu kim loại khác trong dây chuyền sản xuất.

Kết luận

Cảm biến tiệm cận là thiết bị quan trọng và không thể thiếu trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp. Với khả năng phát hiện vật thể mà không cần tiếp xúc, cảm biến tiệm cận có ứng dụng rộng rãi trong việc giám sát, đo lường và điều khiển các quá trình sản xuất.

Địa chỉ đào tạo

Hà Nội: Số 11 Ngõ 2E Dịch Vọng – Cầu Giấy Xem bản đồ

HCM: 97 Đường Số 3 – Hiệp Bình Phước – TP. Thủ Đức Xem bản đồ

Liên hệ

Điện thoại / Zalo: 0987 635 127 (Hỗ trợ 24/7)

Website: https://plctech.com.vn/

Fanpage: https://www.facebook.com/PLCTechHN