Cảm biến tiệm cận – Bí mật đằng sau những cú chạm vô hình

Bạn có nhớ “phát minh” máy dò kim loại độc đáo của Mr. Bean trong series phim hài nổi tiếng của vương quốc Anh? Tương tự, bạn có thắc mắc tại sao cửa siêu thị lại tự động mở? Tại sao điện thoại của bạn lại tự động tắt màn hình khi áp gần vào tai? Đáp án cho những hiện tượng này chính là cảm biến tiệm cận, hay còn được gọi là proximity sensor. Vậy cảm biến tiệm cận là gì? Chúng hoạt động như thế nào? Bạn có đang sở hữu loại sensor này hay không? Câu trả lời nằm ngay trong bài viết này.

Cảm biến tiệm cận là gì? Đặc điểm của cảm biến tiệm cận

Khái niệm

Cảm biến tiệm cận là một linh kiện điện tử giúp phát hiện sự hiện diện hoặc chuyển động của các vật thể gần đó mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Các loại cảm biến sensor nói chung và sensor tiệm cận nói riêng đều hoạt động theo cơ chế tạo ra từ trường năng lượng khi được kết nối với nguồn điện và phát hiện các vật thể đang tương tác với từ trường đó.

Hình 1. Cách cảm biến tiệm cận hoạt động

Đặc điểm

Một số đặc điểm nổi bật của cảm biến tiệm cận so với các loại sensor khác, bao gồm:

• Phạm vi phát hiện ngắn: Đây chính là đặc điểm gắn liền theo cái tên của loại cảm biến này – “tiệm cận”. Chúng có phạm vi phát hiện ngắn (thường từ vài mm đến vài cm) nên có độ chính xác cao và ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài. Ví dụ, trong hệ thống cửa tự động, cảm biến sẽ chỉ kích hoạt khi có người lại gần, tránh tình trạng cửa đóng mở liên tục.
• Kích thước nhỏ gọn: Proximity sensor có kích thước nhỏ gọn bởi chúng thường được lắp đặt vào các thiết bị khác. Đặc điểm này không chỉ giúp tiết kiệm diện tích mà còn tăng tính thẩm mỹ cho hệ thống.
• Tốc độ phản hồi nhanh: Sensor tiệm cận có tốc độ phản hồi nhanh, chỉ trong vài mili giây, bởi vậy nên chúng có thể đáp ứng kịp thời các thay đổi của môi trường xung quanh, đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống. Ví dụ, khi bạn nghe điện thoại, màn hình sẽ tự động tắt ngay lập tức khi bạn áp sát vào tai.
• Hoạt động không cần tiêp xúc: Đây là đặc điểm lớn nhất của sensor tiệm cận so với các loại cảm biến khác. Loại sensor này có thể phát hiện vật thể mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp với nó. Điều này làm cho chúng phù hợp cho các ứng dụng cần tránh tiếp xúc vật liệunhư thực phẩm, y tế, dược phẩm,…

Phân loại cảm biến tiệm cận

Trên thị trường hiện nay có đa dạng các loại sensor tiệm cận. Tuy có cùng cơ chế hoạt động là phát ra từ trường năng lượng, các loại tiệm cận lại được chia thành 3 loại chính, dựa vào loại từ trường mà chúng phát ra. Dưới đây là phân loại chi tiết các loại cảm biến tiệm cận.

Cảm biến điện từ (inductive proximity sensor)

Loại cảm biến này sử dụng điện để tạo ra từ trường, có thể phát hiện được vât liệu dẫn điện, cụ thể là kim loại. Khi một vật thể kim loại tiến gần cảm biến, trường điện từ bị biến đổi, tạo ra tín hiệu để nhận biết sự hiện diện của vật thể.

Sensor điện từ thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp để phát hiện các vật thể kim loại, thường thấy trong dây chuyền sản xuất, hệ thống tự động hóa hay là “câu trả lời” cho máy dò kim loại của Mr. Bean.

Tuy không thể phát hiện các vật thể phi kim loại, đi kèm với khả năng phát hiện ngắn, sensor tiệm cận điện từ lại có khả năng chống nhiễu tốt vì ít chịu ảnh hưởng môi trường bên ngoài.

Cảm biện điện dung (capacitive proximity sensor)

Cảm biến điện dung sử dụng sự thay đổi điện dung để phát hiện vật thể. Ưu điểm nổi bật của loại sensor này chính là có thể phát hiện cả vật liệu kim loại và phi kim loại, đồng thời có phạm vi phát hiện rộng hơn so với cảm biến tiệm cận điện từ. Tuy nhiên, khả năng chống nhiễu của loại này lại kém hơn nên dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và bụi bẩn.

Cảm biến siêu âm (ultrasonic proximity sensor)

Khi được kích hoạt, cảm biến siêu âm sẽ phát ra 1 chùm sóng siêu âm xuống bề mặt cần đo và phản lại khi trường siêu âm chạm vào vật thể. Lúc này cảm biến sẽ thu lại chùm sóng này và dựa vào thời gian phát sóng và vận tốc để tính ra được khoảng cách từ thiết bị cảm biến đến vật thể. Bởi vậy. ta thường thấy loại cảm biến này trong các kỹ thuật đo khoảng cách hay kiểm soát mức chất lỏng.

Ứng dụng phổ biến của cảm biến tiệm cận

Đến đây thì chắc bạn cũng có thể trả lời được các câu hỏi đặt ở tiêu đề rồi phải không? Vậy hãy cùng VietMRO “điểm mặt” vị trí mà các sensor tiệm cận này đang ẩn náu nhé!

• • Điện thoại thông minh: Có lẽ ứng dụng thiết thực nhất của proximity sensor chính là chiếc điện thoại thông minh trên tay bạn. Đó chính là đáp án sau mỗi lần thanh toán “một chạm”, hỗ trợ nhận diện thẻ thanh toán và thực hiện giao dịch. Chúng cũng chính là các linh kiện thực hiện tính năng nhận diện khuôn mặt hay điều khiển bằng bằng cửa chỉ.
  • Chuột máy tính: Một số loại chuột máy tính tiên tiến sẽ được lắp đặt sensor tiệm cận. Bởi vậy nên khi tay người dùng chạm vào bàn di chuột, cảm biến sẽ nhận diện được và kích hoạt con chuột hoạt động.
  • Xe hơi: Các hệ thống phanh xe khẩn cấp hay đo lường khoảng cách xe đến các vật thể xung quanh nhằm hỗ trợ đỗ xe đều chính là ứng dụng của sensor tiệm cận.
  • Quy trình sản xuất: Cảm biến tiệm cận còn được lắp đặt trong các nhà máy sản xuất để kiểm soát và phát hiện các sản phẩm lỗi, ví dụ như kích thước sản phẩm không chính xác hay sản phẩm thiếu linh kiện.

Hình 2. Ứng dụng của cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là một thiết bị quan trọng góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động và an toàn trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

VietMRO là đơn vị uy tín chuyên cung cấp các mặt hàng bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa cho các nhà máy đầu tư nước ngoài và các nhà máy trong nước như: Canon, Panasonic, Vinfast, Formosa, Kangaroo ...
Với đội ngũ kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm kết hợp với công nghệ hiện đại và dịch vụ chuyên nghiệp, Công ty cổ phần Bách Liên - VietMRO sẽ đem lại sự hài lòng cho khách hàng trong công tác bảo trì, bảo dưỡng thiết bị, vật tư tiêu hao cho sản xuất.