Giới thiệu
Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán là một loại cảm biến quang thường được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp. Chúng được tích hợp một bộ phát sáng và một bộ thu. Các cảm biến này phát hiện ánh sáng phát ra dội lại từ một vật thể và từ đó xác định xem vật thể đó có hiện diện hay không.
Cảm biến quang điện khuếch tán là gì?
Cảm biến quang điện khuếch tán, còn được gọi là cảm biến phản xạ khuếch tán là một cảm biến tiệm cận quang học. Nó sử dụng nguyên tắc phản ánh để phát hiện các đối tượng trong phạm vi phát hiện của nó.
Cảm biến có một nguồn sáng và một bộ thu được đặt trong cùng một gói. Chùm sáng được phát ra về phía mục tiêu / đối tượng và được mục tiêu phản xạ trở lại cảm biến.
Bản thân vật thể hoạt động như một tấm phản xạ, loại bỏ sự cần thiết của một bộ phận phản xạ riêng biệt. Cường độ của ánh sáng phản xạ được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của đối tượng.
Nguyên lý làm việc của cảm biến quang điện khuếch tán
Cảm biến quang điện khuếch tán, giống như mọi cảm biến quang điện khác, có mạch tích hợp để điều chế, phát, nhận và giải điều chế chùm ánh sáng và điều khiển đầu ra. Chúng có cả phần tử phát và thu được tích hợp trong cùng một vỏ.
Nói chung, một cảm biến quang điện có một số mạch bên trong:
- Bộ điều chế và Bộ khuếch đại
- Transmitter và Receiver
- Bộ khuếch đại và giải điều chế máy dò
- Đầu ra
Giai đoạn Bộ điều biến và Khuếch đại
Giai đoạn này tạo ra tín hiệu để bật và tắt nhanh đèn LED. Tín hiệu thường có dạng sóng vuông.
Giai đoạn khuếch đại sử dụng tín hiệu từ giai đoạn điều chế và điều khiển đèn LED. Một số cảm biến không có giai đoạn điều biến và xuất ra một chùm tia trực tiếp. Chúng có xu hướng có phạm vi cao hơn, nhưng dễ bị nhiễu bởi các nguồn sáng bên ngoài.
Giai đoạn phát và thu
Máy phát thường là đèn LED do tiêu thụ điện năng và tốc độ chuyển mạch thấp hơn. Ánh sáng phát ra nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại có bước sóng. Đèn LED đỏ là phổ biến nhất trong số các loại ánh sáng nhìn thấy.
Để nhận tín hiệu, một photodiode / phototransistor được sử dụng. Đối với loại phát xung, phototransistor này là kết hợp quang phổ với bước sóng của đèn LED phát. Điều này đảm bảo rằng phototransistor cho phép dòng điện chạy nhiều hơn khi nó nhận được ánh sáng nằm trong bước sóng của đèn LED phát.
Giai đoạn Khuếch đại và Giải điều chế Máy dò
Tín hiệu nhận được được khuếch đại và điều hòa thêm bằng cách lọc và làm mịn. Mạch thu cũng hoạt động đồng bộ với bộ phát, giảm nguy cơ bị gián đoạn bên ngoài.
Điều này giúp cảm biến từ chối bất kỳ chùm ánh sáng không mong muốn nào phát ra ở các tần số khác nhau hướng tới cảm biến.
Giai đoạn đầu ra
Giai đoạn đầu ra nhận tín hiệu điều hòa từ bộ giải điều chế và chuyển đầu ra. Điều này có thể là nguồn hoặc thoát nước cho cảm biến loại PNP / NPN, hoặc chỉ đơn giản là kích hoạt tiếp điểm thường mở hoặc thường đóng cho cảm biến loại đầu ra rơle.
Sự khác biệt giữa cảm biến khuếch tán và phản xạ ngược là gì?
Sự khác biệt chính giữa hai là cách họ phát hiện các đối tượng. Cảm biến phản xạ khuếch tán dựa vào phản xạ từ vật thể. Chùm tia phải được phản xạ bởi đối tượng để cảm biến phát hiện ra nó. Cảm biến phản xạ ngược dựa trên sự gián đoạn đối với một chùm tia phản xạ đã tồn tại.
Cảm biến liên tục theo dõi sự phản xạ của ánh sáng phát ra từ chính nó. Khi một vật thể cản trở chùm tia phản xạ, cảm biến sẽ phát hiện ra rằng vật thể đó đang tồn tại.
Cảm biến phản xạ khuếch tán không yêu cầu một bộ phản xạ đặc biệt vì nó dựa vào vật thể để phản xạ chùm tia. Điều này làm cho các cảm biến khuếch tán dễ dàng cài đặt và cấu hình. Loại phản xạ ngược cần một tấm phản xạ đặc biệt đặt trên chùm tia.
Có cả ưu điểm và nhược điểm ở mỗi loại. Cảm biến phản xạ ngược có thể phát hiện khá nhiều vật liệu, trong suốt hoặc trong mờ nhưng có vùng nguy hiểm ở khoảng cách cực kỳ gần.
Cảm biến phản xạ khuếch tán chỉ có thể phát hiện các vật thể mờ / rắn, nhưng không có vùng chết.
Cảm biến phản xạ retro có phạm vi từ vài cm đến vài mét trong khi cảm biến khuếch tán chỉ có phạm vi khoảng 10-35mm. Cả hai đều có hệ thống dây điện tương đối đơn giản và tương đối dễ lắp đặt và hiệu chỉnh.
Kết luận
Cảm biến phản xạ khuếch tán có thể được nhìn thấy trong các ứng dụng yêu cầu phát hiện các bộ phận, hộp và vật liệu rắn khác. Chúng hoạt động tốt nhất với các vật liệu bóng / rắn như kim loại và giấy. Ngoài ra còn có các loại cảm biến quang điện khác như cảm biến phản xạ ngược và cảm biến xuyên tia có thể thay thế cho cảm biến phản xạ khuếch tán. Việc chọn đúng loại cảm biến giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và hiệu suất của hệ thống.
