Cảm biến siêu âm không sử dụng cơ cấu cơ khí hay tiếp xúc trực tiếp, mà nó phát sóng âm tần số cao, nhận tín hiệu phản xạ và tính toán chính xác vị trí của vật thể dựa trên thời gian truyền sóng. Nhờ khả năng đo lường ổn định và không cần chạm vào đối tượng cần đo mà thiết bị này hiện được tin dùng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.
CẢM BIẾN SIÊU ÂM LÀ GÌ?
Cảm biến siêu âm là thiết bị thông minh, sử dụng sóng âm tần số cao để phát hiện vật thể, đo khoảng cách hoặc xác định mức chất lỏng/vật liệu.
Phổ biến nhất, thiết bị này hoạt động theo phương pháp phát và nhận sóng siêu âm phản xạ về. Theo đó, bộ phát cảm biến sẽ tạo ra xung âm để truyền vào môi trường/vật thể cần nhận diện. Khi gặp bề mặt vật thể/môi chất, sóng âm sẽ phản xạ trở lại. Bộ thu sẽ tiếp nhận tín hiệu phản hồi này và tính toán thời gian truyền sóng. Từ đó xác định chính xác khoảng cách vật thể/mức.
Bên cạnh phương pháp hoạt động trên, cảm biến siêu âm còn có loại đầu dò đôi (bộ thu và bộ phát riêng được tách thành 2 phần riêng biệt, được đặt cạnh nhau hoặc đối diện nhau) và đầu dò mảng (nhiều phần tử phát và thu nhỏ sẽ được xếp thành hàng hoặc mảng trên cùng một bề mặt).
Điểm đáng giá nhất của công nghệ này nằm ở khả năng đo không tiếp xúc, giúp giảm hao mòn cơ khí, hạn chế nhiễm bẩn và phù hợp với những vị trí khó/không thể tiếp cận.
Cảm biến siêu âm có thể sở hữu ngõ ra dạng ON/OFF, PNP/NPN, 4-20 mA, 0-10 V hoặc giao tiếp Modbus RTU RS485.
CẤU TẠO CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Cấu tạo cảm biến siêu âm cơ bản thường bao gồm phần tử phát/thu, mạch điện tử và thuật toán xử lý tín hiệu. Cụ thể:
Vỏ bảo vệ và hệ thống kết nối: Thường được thiết kế chuyên biệt để hoạt động dài lâu trong môi trường công nghiệp. Tùy model, cảm biến siêu âm có thể được tích hợp ren lắp đặt, đầu nối M12, dây cáp, màn hình hiển thị và các cấp bảo vệ (IP) khác nhau.
Đầu dò siêu âm: Đối với cảm biến đầu dò đơn thì đầu dò có chức năng phát xung âm và tiếp nhận sóng phản xạ. Bộ phận này có thể sử dụng phần tử áp điện để chuyển đổi năng lượng điện thành dao động cơ học, và ngược lại. Đối với cảm biến đầu dò đôi thì một cảm biến sẽ có 2 đầu dò - một cái làm nhiệm vụ phát sóng âm và cái còn lại chỉ nhận sóng âm.
Mạch phát và thu tín hiệu: Trong đó, mạch phát tạo xung điện kích thích đầu dò phát sóng siêu âm, còn mạch thu khuếch đại và xử lý tín hiệu phản hồi về.
Bộ vi xử lý: Làm nhiệm vụ tính toán thời gian đi - về của sóng âm, lọc nhiễu và chuyển đổi kết quả đo thành tín hiệu ngõ ra chuẩn. Ở các dòng cảm biến sóng âm hiện đại, bộ xử lý còn có thêm khả năng thiết lập khoảng đo, điểm đóng/ngắt, độ trễ, các tham số liên quan đến ứng dụng cụ thể…
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm thường chia thành 2 trường hợp:
Cảm biến siêu âm đầu dò đơn:
Nguyên lý vận hành của thiết bị này thường dựa trên thời gian truyền của sóng âm từ cảm biến đến vật thể và phản xạ trở lại. Chuỗi hoạt động như sau: phát sóng → sóng truyền đi → gặp vật thể → phản xạ → cảm biến nhận tín hiệu → mạch điện tử tính toán khoảng cách.
Cảm biến siêu âm đầu dò đôi:
Dòng cảm biến này được cấu thành từ 2 bộ phận chính là đầu phát và đầu thu - chúng thường được lắp đặt đối diện nhau. Trong đó, đầu phát sẽ phát ra sóng siêu âm và đầu thu chỉ có nhiệm vụ tiếp nhận sóng siêu âm.
Hai bộ phận này sẽ tạo nên một hàng rào sóng siêu âm → khi có vật thể đi ngang qua khoảng giữa đầu phát và đầu thu → tín hiệu sóng âm sẽ bị cắt trong một khoảnh khắc → mạch xử lý của cảm biến sẽ ghi nhận sự thay đổi này.
ỨNG DỤNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Ứng dụng cảm biến siêu âm rất đa dạng, nó được xem như một phần của hệ thống kiểm soát tự động.
Tự động hóa băng tải
Cảm biến thường được dùng để phát hiện sản phẩm đi qua, đếm sản phẩm hoặc xác nhận sản phẩm đã đến đúng vị trí. Trong trường hợp sản phẩm có màu tối, trong suốt hoặc thay đổi màu sắc, cảm biến siêu âm là lựa chọn phù hợp hơn một số cảm biến quang học.
Kiểm soát mức bồn
Cảm biến siêu âm đo mức thường được dùng để đo mức trong bồn chứa. Tín hiệu từ cảm biến được đưa về PLC để điều khiển bơm cấp/bơm xả/van. Hệ thống có thể tự động dừng bơm khi bồn đầy, khởi động bơm khi mức xuống thấp và phát cảnh báo khi xảy ra tình trạng bất thường.
Quản lý nguyên liệu dạng rời
Trong silo hoặc phễu, cảm biến siêu âm hỗ trợ theo dõi lượng bột, hạt nhựa, ngũ cốc, vật liệu rời… Dữ liệu trả về từ cảm biến giúp người vận hành sản xuất chủ động lập kế hoạch nhập nguyên liệu, giảm nguy cơ downtime do thiếu vật tư.
Kiểm tra vị trí và kích thước
Cảm biến siêu âm cũng được ứng dụng rộng rãi để xác định khoảng cách đến sản phẩm - phục vụ mục đích kiểm tra chiều cao, phát hiện sai lệch vị trí, phân loại sản phẩm theo ngưỡng…Thiết bị này được đánh giá là giải pháp hữu ích trong các máy đóng gói, máy gia công và dây chuyền lắp ráp.
ƯU ĐIỂM NỔI BẬT CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Cảm biến siêu âm được tin dùng nhờ mang lại nhiều lợi ích thực tế: Đo không tiếp xúc, phù hợp với vật thể chuyển động và môi chất cần hạn chế tiếp xúc; Không bị ảnh hưởng bởi màu sắc của vật thể/mục tiêu trong nhiều ứng dụng; Có thể đo liên tục và truyền dữ liệu trực tiếp về hệ thống điều khiển; Giảm hao mòn cơ khí do không tiếp xúc với vật liệu; Góp phần tự động hóa quy trình kiểm tra, cấp liệu và điều khiển bơm; Có nhiều phương thức lắp đặt, tín hiệu ngõ ra và khoảng đo cho từng ứng dụng cụ thể.
Tóm lại, ưu điểm đáng giá nhất của cảm biến siêu âm là giúp doanh nghiệp giảm thiểu thao tác thủ công, hạn chế tình trạng tràn bồn, cải thiện khả năng kiểm soát tồn kho và đảm bảo tính ổn định của dây chuyền.
GIỚI HẠN CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM - NGƯỜI DÙNG CẦN LƯU Ý KỸ
Thực tế, cảm biến sóng siêu âm có thể bị tác động bởi điều kiện môi trường xung quanh. Các yêu tố như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, hơi nước, bụi, bọt, sự nhiễu loạn bề mặt… đều có thể là nguyên nhân làm thay đổi chất lượng truyền - nhận sóng.
Cảm biến siêu âm kiểu đầu dò đơn có một vùng mù, nó là khoảng cách gần đầu dò. Mục tiêu nằm trong vùng mù này có thể không được nhận diện chính xác.
Ngoài ra, thiết bị này cũng không được khuyến khích sử dụng trong các môi trường chân không hoặc bề mặt chất lỏng dao động mạnh. Những bề mặt này thường có bọt dày hoặc nhiều vật cản, cần cân nhắc ống ổn định, vị trí lắp khác hoặc dùng công nghệ đo thay thế.
MUA CẢM BIẾN SIÊU ÂM CHẤT LƯỢNG - GIÁ TỐT Ở ĐÂU?
Nếu bạn đang có nhu cầu tìm kiếm cảm biến siêu âm chất lượng - giá tốt thì đừng ngần ngại mà hãy liên hệ trực tiếp cho Sensors Việt Nam.
Chúng tôi cung cấp cảm biến siêu âm đa dạng, chất lượng cao, đến từ các thương hiệu hàng đầu thế giới, với đầy đủ CO/CQ, chế độ bảo hành uy tín, giá cả cạnh tranh và có dịch vụ hỗ trợ tận tình - hoàn toàn miễn phí trước, trong, sau mua hàng.
Tham khảo một số dòng cảm biến siêu âm nổi bật tại Sensors Việt Nam:
Mọi thông tin tư vấn và nhu cầu đặt hàng cảm biến siêu âm, bạn vui lòng liên hệ trực tiếp đến hotline hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được hỗ trợ nhanh chóng nhất!