Trong hệ thống điều khiển công nghiệp/dây chuyền sản xuất hiện đại, việc kiểm đếm, xác định sự hiện diện/vắng mặt và vị trí của vật thể mà không cần nhìn hay tiếp xúc trực tiếp là một trong những yếu tố rất cần thiết. Để làm được điều đó thì không thể thiếu sự hỗ trợ của cảm biến tiệm cận. Một trong những thiết bị phổ biến và được tin dùng nhiều nhất trên thị trường hiện nay chính là cảm biến tiệm cận điện dung. Không chỉ đáng tin cậy, ổn định và có thời gian phản hồi nhanh, dòng cảm biến này còn ứng dụng được cho cả vật thể kim loại lẫn phi kim.
CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG LÀ GÌ?
Cảm biến tiệm cận nói chung được dùng để phát hiện sự hiện diện/vắng mặt và xác định vị trí của vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Các loại cảm biến tiệm cận phổ biến gồm:
- Cảm biến tiệm cận điện dung.
- Cảm biến tiệm cận điện cảm.
- Cảm biến tiệm cận siêu âm.
- Cảm biến tiệm cận điện dung PNP/NPN
Cảm biến tiệm cận điện dung nói riêng sẽ hoạt động dựa trên nguyên lý sự thay đổi của một tụ điện khi có vật thể đi vào vùng cảm ứng của thiết bị. Khác với cảm biến tiệm cận điện cảm chỉ có thể phát hiện các vật thể kim loại, cảm biến điện dung đa năng hơn rất nhiều khi có thể làm việc với hầu hết các vật thể từ chất lỏng, chất rắn, thủy tinh, nhựa, kim loại, bột và nhiều chất khác nữa.
Đây chính là ưu điểm nổi bật giúp thiết bị này trở thành lựa chọn ưu tiên trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
Cảm biến tiệm cận điện dung
XEM THÊM: CẢM BIẾN TIỆM CẬN LÀ GÌ? CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH VÀ ỨNG DỤNG
CẤU TẠO CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG
Cảm biến tiệm cận điện dung thường được cấu thành từ các phần chính như sau:
Vỏ Bảo Vệ:
Thường được làm từ nhựa cao cấp hoặc kim loại không gỉ, có vai trò bảo vệ các linh kiện điện tử bên trong khỏi ẩm ướt, bụi bẩn và các tác động cơ học. Bên cạnh đó, vỏ thiết bị cũng chính là một phần của tụ điện, góp phần tạo ra trường cảm ứng. Thường thì vỏ bảo vệ sẽ của cảm biến tiệm cận dạng điện dung sẽ đạt chuẩn bảo vệ IP65/IP67.
Mặt Cảm Ứng: Đây là khu vực chứa các điện cực để tạo ra trường điện tĩnh của cảm biến.
Mạch Dao Động & Mạch Dò:
- Mạch dao động là bộ não của cảm biến, có nhiệm vụ tạo ra và duy trì tín hiệu điện xoay chiều để hình thành điện từ tại bề mặt/xung quanh cảm biến.
- Mạch dò có nhiệm vụ giám sát mạch dao động. Theo đó, khi có vật thể tiếp cận → điện dung thay đổi → làm biên độ dao động cũng thay đổi → mạch dò thu thập thông tin về sự thay đổi này.
Mạch Xử Lý Tín Hiệu: Khu vực này thực hiện các chức năng so sánh, lọc nhiễu, khuếch đại tín hiệu… từ mạch dao động. Đồng thời nó cũng sẽ so sánh tần số thu được theo thời gian thực với tần số tham chiếu và quyết định việc phát hiện vật thể.
Mạch Đầu Ra: Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu nhận được từ mạch xử lý thành một tín hiệu đầu ra chuẩn mà con người/bộ điều khiển có thể hiểu được. Các tín hiệu ngõ ra phổ biến bao gồm Modbus RTU RS495, NPN/PNP (tín hiệu số), 4-20mA/0-10V (tín hiệu analog) hoặc Relay (đầu ra kết nối/ngắt trực tiếp).
Cảm biến tiệm cận điện dung có 6 bộ phận chính
XEM THÊM: CẢM BIẾN ĐIỆN DUNG LÀ GÌ?
ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG
Ứng dụng của cảm biến tiệm cận điện dung thường thấy trong lĩnh vực công nghiệp, điển hình như
Phát hiện mức chất lỏng/rắn trong bồn chứa
Đây là ứng dụng quan trọng nhất của cảm biến điện dung. Nó có thể đo mức chất lỏng (nước, dầu, nhớt, hóa chất, sữa, nước rửa bát…) và chất rắn (bột, ngũ cốc, cát, xi măng…_ trong các bồn chứa mà không cần tiếp xúc. Điều này cực kỳ an toàn cho con người khi làm việc với các chất lỏng/chất rắn có tính ăn mòn cao và độc hại. Không những thế, việc dùng cảm biến sẽ đảm bảo quy trình sản xuất đồ uống, thực phẩm, vacxin, dược phẩm… đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao.
Tự Động Hóa Sản Xuất
Cảm biến tiệm cận điện dung được dùng để phát hiện vị trí các bộ phận/sản phẩm trên dây chuyền lắp ráp, xác định sự có mặt của vật liệu trước khi bắt đầu quy trình, đếm sản phẩm trên dây chuyền sản xuất, kiểm tra độ lấp đầy vỏ hộp/túi đựng/chai đựng, kiểm soát chất lượng bao bì trước khi đóng gói….
Ứng Dụng Trong HVAC
Phát hiện mức nước trong hệ thống thoát nước và hệ thống làm mát, đo mức dung dịch làm lạnh trong hệ thống chiller…
Cảm biến tiệm cận không thể thiếu trong các dây chuyền sản xuất tự động hoá
XEM THÊM: CẢM BIẾN ĐO VẬN TỐC DÒNG CHẢY TẦNG
ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG
Ưu nhược điểm của cảm biến tiệm cận điện dung gồm:
Ưu Điểm:
- Có thể phát hiện hầu hết các loại vật liệu (từ kim loại, chất rắn, chất lỏng, nhựa cho đến thủy tinh…).
- Có thể đo mức/xác định sự hiện diện của vật thể (lỏng, rắn) bên trong bồn chứa làm bằng chất liệu nhựa, thủy tinh mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Đặc biệt hữu ích với các chất có tính ăn mòn, độc hại, nhiệt độ cao.
- Cấu trúc đơn giản, tuổi thọ dài (5-10 năm hoặc hơn nữa), chi phí vận hành và bảo trì thấp.
- Tín hiệu ngõ ra linh hoạt (NPN, PNP, 4-20mA, 0-10V, Modbus RTU RS-485), dễ dàng tích hợp với hệ thống điều khiển trung tâm từ bình thường cho đến hiện đại nhất.
- Nhiều dòng cảm biến tiệm cận dạng điện dung hiện đại cho phép người dùng điều chỉnh độ nhạy để tối ưu hóa hiệu suất cho từng ứng dụng cụ thể.
- Giá thành tương đối hợp lý và công suất tiêu thụ thấp.
Nhược điểm:
- Có thể bị ảnh hưởng bởi độ ẩm khi hoạt động trong các khu vực thường xuyên có độ ẩm/sương mù quá cao/dày → Tốt nhất nên chọn sản phẩm đạt cấp bảo vệ IP65 trở lên.
- Có thể bị nhiễu từ bởi các thiết bị như biến tần, động cơ, thiết bị hàn… → Nên lắp cảm biến xa các nguồn gây nhiễu hoặc sử dụng dây chống nhiễu.
- Phạm vi hoạt động (phát hiện vật thể) có thể bị ảnh hưởng bởi vật liệu cấu thành (hằng số điện môi) của vật thể.
- Không thể phát hiện các vật thể có hằng số điện môi quá thấp (gần bằng không khí). Điển hình như bọt xốp và các sản phẩm tương tự.
- Phạm vi hoạt động ngắn hơn cảm biến tiệm cận siêu âm.
Cảm biến tiệm cận điện dung có tuổi thọ cao và cấu tạo đơn giản
XEM THÊM: TRÊN TAY - ĐÁNH GIÁ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM GẮN ỐNG GIÓ ST-241
Mọi thông tin cần được tư vấn hoặc nhu cầu mua hàng vui lòng liên hệ trực tiếp cho Sensors Việt Nam để được hỗ trợ nhanh chóng và tận tình nhất.
Chúng tôi cam kết:
- Sản phẩm chính hãng, chất lượng cao.
- Đầy đủ CO/CQ.
- Có chế độ bảo hành uy tín từ 12 tháng.
- Chính sách giá cạnh tranh hàng đầu.
- Đội ngũ tư vấn hỗ trợ tận tình và chuyên nghiệp.