Cảm Biến Là Gì? Vai Trò, Ứng Dụng Và Các Loại Cảm Biến 2024

Tin tức SECOM

May. 21, 2024

Cảm Biến Là Gì? Vai Trò, Ứng Dụng Và Các Loại Cảm Biến 2024

Trong một số lĩnh vực có tính chất đặc biệt như truyền thông hay lĩnh vực công nghiệp, giao thông vận tải,… thì việc sử dụng các thiết bị cảm biến đã không còn quá xa lạ. Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thông minh và tự động hóa, giúp giảm thiểu rủi ro, nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình vận hành, hoạt động. Vậy cụ thể cảm biến là gì? Có bao nhiêu loại cảm biến? Cùng Công ty SECOM tìm hiểu ngay trong bài viết sau đây.

Cảm biến là gì?

Cảm biến (Sensor) là một công cụ có nhiệm vụ thu nhận các tín hiệu vật lý (âm thanh, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, chiều dài, gia tốc…), sau đó chuyển thành tín hiệu điện để ghi nhận thông tin và đo lường, điều khiển hoặc giám sát quá trình hoạt động.

Cảm biến là một bộ phận không thể thiếu trong hệ thống tự động hóa, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình hệ thống hoạt động. Hiện nay, phần lớn các thiết bị cảm biến được đặt trong vỏ bảo vệ để tạo thành đầu dò hoặc đầu thu.

Cấu tạo chung của các loại cảm biến

Nhằm đáp ứng chính xác yêu cầu và mục đích sử dụng của người dùng, thiết bị cảm biến được sản xuất với nhiều loại khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản, các loại cảm biến đều sẽ có một cấu tạo chung đồng nhất. Vậy cấu tạo chung của các loại cảm biến là gì?

Cấu tạo của các loại cảm biến thông minh gồm phần tử mạch điện, được sắp xếp hệ thống và gói gọn trong một vỏ hộp. Trong đó, các tín hiệu phát ra sẽ được quy chuẩn theo dòng điện và mức điện áp sao cho phù hợp nhất với bộ điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến như thế nào?

Thiết bị cảm biến sẽ không có khả năng hoạt động độc lập, thay vào đó, chúng sẽ cần một nguồn cấp. Trong đó, nguồn điện sẽ được cung cấp từ thiết bị đo hoặc từ nguồn tín hiệu thiết bị thu được (ví dụ: ánh sáng, sức gió…).

Dưới đây là sơ đồ kết nối cần thiết để hệ thống cảm biến hoạt động hiệu quả, bao gồm:

• Bộ phận cảm biến: Tương thích với ứng dụng.
• Bộ phận dây dẫn: Thu nhận và gửi các tín hiệu từ bộ phận cảm biến vào thiết bị đo.
• Bộ phận thiết bị đo: Bao gồm bộ chuyển đổi tín hiệu thu từ Sensor thành tín hiệu điện hoặc màn hình hiển thị dữ liệu để người dùng dễ dàng đọc được. Bên cạnh đó còn cần dùng đến các phím chức năng cho cảm biến.

Phân loại cảm biến

Sau khi hiểu được nguyên lý hoạt động của cảm biến là gì, hãy cùng SECOM khám phá các loại thiết bị cảm biến thường gặp. Hiện nay, các loại cảm biến trong công nghiệp sẽ được chia thành nhiều nhóm khác nhau, cụ thể:

• Cảm biến vật lý: Bao gồm âm thanh, ánh sáng, tia/hạt bức xạ, chuyển động, rung động, áp suất, khoảng cách…

• Cảm biến hóa học: Bao gồm độ ẩm, độ pH, khói, ion,…

• Cảm biến sinh học: Bao gồm DNA/RNA, đường glucose, protein đặc biệt, virus, vi khuẩn,…

• Cảm biến phát hiện vật lý: Bao gồm kim loại, lửa, khí hóa chất,…

• Cảm biến cảm nhận: Bao gồm nhiệt độ, chuyển động, bức xạ, áp suất,…

• Cảm biến chủ động: Không cần sử dụng điện năng bổ sung để chuyển tín hiệu sang tín hiệu điện. Cảm biến chủ động bao gồm antenna, vật liệu làm bằng gốm,…

• Cảm biến thụ động: Cần sử dụng điện áp bổ sung để chuyển tín hiệu thu được thành tín hiệu điện. Cảm biến thụ động bao gồm các cảm biến bằng điện trở.

Ngoài ra, cảm biến còn được phân loại thành cảm biến tiếp xúc và không tiếp xúc.

Các loại cảm biến phổ biến hiện nay

Dưới đây là các loại cảm biến hiện có trên thị trường hiện nay mà SECOM đã tổng hợp được:

Cảm biến hình ảnh và tầm nhìn	Cảm biến hạt	Cảm biến dòng chảy
Cảm biến nhiệt độ	Cảm biến chuyển động	Cảm biến khuyết tật
Cảm biến gia tốc	Cảm biến kim loại	Cảm biến ngọn lửa
Cảm biến bức xạ	Cảm biến mức	Cảm biến điện
Cảm biến tiệm cận	Cảm biến rò rỉ	Cảm biến tiếp xúc
Cảm biến áp suất	Cảm biến độ ẩm	Cảm biến không tiếp xúc
Cảm biến vị trí	Cảm biến khí và hóa chất
Cảm biến quang điện	Cảm biến lực

Vai trò của cảm biến là gì?

Thiết bị cảm biến được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ công nghiệp, y tế cho đến giao thông vận tải, điện tử,… Dưới đây là một số vai trò quan trọng nhất:

• Thu nhận dữ liệu: Thiết bị cảm biến có vai trò thu thập thông tin từ môi trường xung quanh (ánh sáng, chuyển động, nhiệt độ…).
• Đo lường và giám sát: Cảm biến giúp đo lường thông số vật lý, hóa học, từ đó giúp người dùng có thể dễ dàng giám sát hơn.
• Điều chỉnh: Những dữ liệu ghi được từ cảm biến được dùng để điều chỉnh hệ thống, từ đó đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả.

Một số ứng dụng của các loại cảm biến hiện nay

Cảm biến được phân chia thành nhiều loại khác nhau nhằm phục vụ cho mọi nhu cầu sử dụng cũng như đáp ứng yêu cầu riêng của từng lĩnh vực. Vì thế, tính ứng dụng của cảm biến cũng sẽ khác nhau, cụ thể:

Cảm biến hình ảnh và tầm nhìn

Cảm biến hình ảnh giải pháp hỗ trợ người dùng kịp thời phát hiện sự hiện diện của màu sắc hoặc đối tượng trong phạm vi thiết bị. Sau đó chuyển đổi dữ liệu thành hình ảnh hiển thị để người dùng dễ dàng quan sát. Thông số kỹ thuật của cảm biến hình ảnh và tầm nhìn cần lưu ý bao gồm:

• Cảm biến hình ảnh.
• Ứng dụng cần quan sát.
• Một số tính năng của bộ chuyển đổi.

Cảm biến nhiệt độ

Thiết bị này được cấu tạo thành dạng đầu dò nhiệt độ, từ đó cảm biến có thể dễ dàng phát hiện thông số nhiệt và truyền tín hiệu đến đầu vào của thiết bị đo. Thông số kỹ thuật cần lưu ý của cảm biến nhiệt độ bao gồm:

• Dải đo nhiệt độ.
• Đường kính.
• Chiều dài.

Vậy ứng dụng của cảm biến nhiệt độ là gì? Trên thực tế, các giải pháp cảm biến nhiệt độ thường được dùng để đo đặc tính nhiệt của chất lỏng, chất rắn và chất khí trong các ngành công nghiệp chế biến.

Cảm biến gia tốc

Cảm biến gia tốc được sử dụng để biến độ rung của vật thể hoặc tín hiệu gia tốc vật lý thành tín hiệu điện. Đây là giải pháp cảm biến thường được tích hợp trong máy đo độ rung hay bộ thu thập dữ liệu độ rung. Thông số kỹ thuật cần lưu ý:

• Giá trị đo.
• Hệ số.
• Trục đo…

Cảm biến bức xạ

Thiết bị cảm biến bức xạ được dùng để cảm nhận sự hiện diện và mật độ hạt Alpha, Beta, Gamma. Từ đó có thể cung cấp chính xác tín hiệu đến máy đo bức xạ. Thông số kỹ thuật cần lưu ý bao gồm:

• Cảm biến.
• Năng lượng bức xạ tối thiểu.
• Năng lượng bức xạ tối đa.

Cảm biến tiệm cận

Đây là một trong những loại cảm biến được sử dụng phổ biến, có khả năng phát hiện vật thể mà không phải tiếp xúc. Cảm biến tiệm cận giới hạn phạm vi phát hiện vật thể (chỉ từ vài mm, tối đa vài cm). Trong trường hợp vật thể lạ đến gần, cảm biến tiệm cận sẽ tạo ra tín hiệu và báo về bộ điều khiển. Vậy thông số kỹ thuật của cảm biến là gì?

Dưới đây là những thông số kỹ thuật cần lưu ý:

• Cảm biến.
• Khoảng cách phát hiện tối đa.
• Nhiệt độ hoạt động (tối thiểu, tối đa).
• Đường kính.
• Chiều dài.

Cảm biến áp suất

Thiết bị cảm biến áp suất có công dụng phát hiện lực trên diện tích cụ thể trong chất lỏng hoặc chất khí. Trong đó, tín hiệu sau khi thu được sẽ chuyển đến đầu vào thiết bị điều khiển. Thông số kỹ thuật cần lưu ý của cảm biến áp suất bao gồm:

• Chức năng cảm biến.
• Áp suất làm việc (tối thiểu, tối đa).
• Độ chính xác.
• Một số chức năng khác.

Cảm biến áp suất được dùng phổ biến trong việc đo áp suất bình hơi, thiết bị nén khí công nghiệp, cảm biến áp suất không khí, khí nạp, lốp xe hơi…

Cảm biến vị trí

Cảm biến vị trí hay đầu dò vị trí thường được ứng dụng trong việc cảm nhận địa điểm của van, cửa,… Thiết bị kiểm soát vị trí bằng 2 cách phổ biến: đo góc tham tham chiếu hoặc đo vị trí tuyến tính. Thông số kỹ thuật cần lưu ý của cảm biến này bao gồm:

• Loại cảm biến.
• Chức năng cảm biến.
• Phạm vi đo.
• Tính năng của loại cảm biến.

Cảm biến quang điện

Cảm biến quang điện được thiết kế với khả năng cảm nhận vật thể, màu sắc, độ sạch và vị trí hiệu quả. Cảm biến quang điện sẽ phát ra tia sáng, nếu tia sáng bị cản thì thiết bị sẽ truyền tín hiệu về trung tâm điều khiển. Thiết bị này được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp, nhà máy, xưởng sản xuất hoặc khu vực tự động hóa.

Cảm biến hạt

Các loại cảm biến hạt có khả năng cảm nhận bụi trong không khí, từ đó cung cấp tín hiệu về đầu vào của thiết bị điều khiển. Thông số kỹ thuật cần lưu ý của cảm biến hạt bao gồm:

• Đầu dò.
• Kích thước hạt tối thiểu có thể dò được.
• Giới hạn nhiệt độ.
• Khối lượng mẫu.
• Thời gian phản hồi.

Với khả năng giám sát lượng bụi vượt trội, giải pháp cảm biến hạt được ứng dụng phổ biến trong nhà kho, công trường, môi trường…

Cảm biến chuyển động

Đây là giải pháp cảm biến có thể phát hiện chuyển động của vật thể trong phạm vi nhất định. Hiện nay, các hệ thống cảm biến chuyển động được ứng dụng chủ yếu trong việc cảm nhận chuyển động và tự động mở cửa trong trung tâm thương mại, siêu thị, cửa hàng…

Thông số kỹ thuật cần lưu ý của loại cảm biến bao gồm:

• Ứng dụng dự kiến.
• Loại cảm biến.
• Chức năng.
• Tốc độ tối thiểu có thể cảm nhận.
• Tốc độ tối đa có thể cảm nhận.

Cảm biến kim loại

Thiết bị cảm biến kim loại được ứng dụng chủ yếu trong việc dò xét kim loại trong thực phẩm, xưởng cưa, hàng hóa. Đồng thời, người dùng cũng có thể dễ dàng bắt gặp hệ thống máy dò kim loại ở sân bay. Các thông số kỹ thuật cần cân nhắc khi mua cảm biến kim loại bao gồm:

• Ứng dụng.
• Phạm vi hoạt động.
• Tính năng cần thiết.

Cảm biến mức

Cảm biến mức được sử dụng chủ yếu để xác định chiều cao trong bể hoặc thùng. Việc này nhằm chắc chắn chất lỏng, chất rắn, chất khí đã đạt tới ngưỡng đề ra. Ngoài ứng dụng xác định chiều cao vật thể trong bể, thùng, cảm biến mức còn phát huy công dụng hiệu quả trong siêu âm, điện dung, cơ học…

Cảm biến rò rỉ

Cảm biến rò rỉ có khả năng theo dõi hoặc xác định sự rò rỉ của nước, hơi gas,… một cách hiệu quả. Thiết bị này thường được dùng để kiểm tra các khớp nối, mối hàn, vết nứt,… Từ đó hạn chế những sự cố không mong muốn cũng như bảo vệ sự an toàn của người dùng.

Cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm được dùng chủ yếu để đo lượng nước trong không khí. Sau khi có được kết quả, thiết bị sẽ truyền tín hiệu về máy đo độ ẩm và cung cấp dữ liệu cho người dùng.

Cảm biến khí và hóa chất

Các loại cảm biến khí và hóa chất thường được ứng dụng để giám sát an toàn trong gia đình, nhà xưởng, cảm nhận khí và hóa chất trong khu vực… Cụ thể, thiết bị này được dùng để phát hiện và ra tín hiệu cảnh báo những loại khí độc hại như: khí gas, khí dễ bắt nhiệt, chất làm lạnh, hóa chất,… nhằm đảo bảo an toàn cho người dùng.

Cảm biến lực

Cảm biến lực là một phần không thể thiếu trong hệ thống đo lường và kiểm tra. Thiết bị giúp ghi nhận và chuyển đổi lực thành tín hiệu điện, từ đó dễ dàng kiểm tra thông số trọng lượng, momen xoắn, tải. Cảm biến lực được dùng chủ yếu trong các máy đo lực, ngành công nghiệp, chế biến thực phẩm, nghiên cứu,…

Cảm biến dòng chảy

Thiết bị cảm biến dòng chảy được dùng để xác định chuyển động của chất lỏng, chất khí, từ đó đưa tín hiệu cho các thiết bị đo dòng chảy. Ngoài ra, các loại cảm biến dòng chảy còn được sử dụng trong ngành công nghiệp chế biến. Các thông số kỹ thuật cần xem xét khi mua cảm biến dòng chảy bao gồm:

• Chức năng cảm biến.
• Lưu lượng tối đa.
• Áp suất làm việc.
• Giới hạn nhiệt độ.

Cảm biến khuyết tật

Cảm biến khuyết tật được ứng dụng trong nhiều quy trình khác nhau để tìm ra những điểm không đồng nhất trên bề mặt vật liệu. Sản phẩm có thể dùng trên cao su, thép, nhựa, vật liệu bị ăn mòn… Thông số kỹ thuật cần quan tâm bao gồm:

• Cảm biến
• Phạm vi kiểm tra

Cảm biến ngọn lửa

Cảm biến ngọn lửa được dùng để cảm nhận và xác định mức độ của ngọn lửa. Ngoài ra, thiết bị cảm biến này cũng được sử dụng trong việc kiểm tra an toàn. Ví dụ: Hệ thống dập lửa dưới mui xe, thiết bị nấu bằng gas…

Cảm biến điện

Loại thiết bị điện tử này có thể cảm nhận dòng điện, điện áp và cung cấp tín hiệu đến thiết bị đo hoặc thiết bị giám sát. Cảm biến điện có độ chính xác cao, hệ thống tự động hóa, do đó thường được ứng dụng trong việc giám sát máy bơm, lò sưởi,…

Cảm biến tiếp xúc

Đây là loại cảm biến nhận tín hiệu bằng cách chạm hoặc thông qua các tiếp xúc vật lý giữa đối tượng và thiết bị. Cảm biến tiếp xúc thường được tích hợp trong hệ thống báo động ở cửa ra vào, cửa sổ, khóa vân tay,…

Cảm biến không tiếp xúc

Đúng như tên gọi, cảm biến không tiếp xúc không yêu cầu sự tương tác giữa đối tượng và thiết bị. Các loại cảm biến không tiếp xúc được dùng trong rất nhiều lĩnh vực như: Theo dõi tốc độ xe chạy, đo độ rung, độ ồn, biến dạng…

>>> Tìm hiểu thêm: Cảm biến hồng ngoại là gì? Ứng dụng phổ biến của cảm biến hồng ngoại?

Một số điều cần lưu ý khi chọn mua cảm biến

Ngoài việc nắm rõ ứng dụng của các loại cảm biến là gì, người dùng cũng cần cân nhắc đến một số tiêu chí quan trọng để chọn mua cảm biến đúng mục đích sử dụng, cụ thể:

• Cân nhắc vào độ nhạy của cảm biến, cụ thể là số liệu tối thiểu thiết bị có thể thu được.
• Chọn cảm biến theo mức tuyến tính để dễ dàng xác định khoảng giá trị được biến đổi có hệ số biến đổi cố định.
• Nên chọn Sensor theo đội nhiễu tín hiệu, Sensor có độ nhiễu càng thấp càng chất lượng.
• Chọn cảm biến theo sai số kỹ thuật dựa trên độ nhiễu và độ nhạy của thiết bị.
• Chọn Sensor dựa trên độ trôi, độ trễ, cũng như độ tin cậy của cảm biến.

Trên đây là tổng hợp các loại cảm biến thông dụng cũng như vai trò của cảm biến. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ cảm biến là gì và tính ứng dụng của từng loại, từ đó có thể dễ dàng hơn trong việc lựa chọn loại cảm biến phù hợp. Trong trường hợp bạn đang tìm kiếm một đơn vị tư vấn, lắp đặt hệ thống cảm biến chuyển động uy tín, giá cả cạnh tranh, bạn vui lòng liên hệ SECOM để được hỗ trợ tư vấn chi tiết.

Column List