Blog về OMCH công bố công nghệ cảm biến quang điện thông qua chùm quang tiên tiến

Hãy tưởng tượng những cánh tay robot đang khéo léo gắp các bộ phận trên dây chuyền sản xuất tự động với độ chính xác hoàn hảo. Hãy hình dung những xe nâng hàng đang định vị và vận chuyển hàng hóa một cách hiệu quả trong các nhà kho thông minh với sự tổ chức hoàn hảo. Hãy hình dung thang máy hoạt động trơn tru trong các hệ thống kiểm soát an ninh, đảm bảo an toàn cho hành khách. Những kịch bản tưởng chừng như bình thường này đều dựa vào một công nghệ cảm biến quan trọng — cảm biến quang điện chùm tia xuyên.

Là một thành viên quan trọng trong gia đình cảm biến quang điện, cảm biến chùm tia xuyên hoạt động dựa trên nguyên lý ngắt chùm tia để phát hiện vật thể. Hệ thống bao gồm hai bộ phận riêng biệt — bộ phát và bộ thu — thường được đặt ở hai phía đối diện của khu vực phát hiện. Bộ phát phát ra một chùm tia sáng trong khi bộ thu liên tục theo dõi sự hiện diện của nó. Khi một vật thể đi vào vùng phát hiện và làm gián đoạn chùm tia, bộ thu sẽ phát hiện sự thay đổi cường độ ánh sáng, kích hoạt các tín hiệu điều khiển tương ứng.

Không giống như cảm biến phản xạ khuếch tán, cảm biến chùm tia xuyên không dựa vào ánh sáng phản xạ từ bề mặt vật thể. Thay vào đó, chúng xác định sự hiện diện của vật thể thông qua trạng thái nhị phân "có" hoặc "không có" chùm tia, mang lại những lợi thế rõ rệt về phạm vi phát hiện, khả năng chống nhiễu và tính độc lập với đặc tính bề mặt của vật thể.

Cảm biến quang điện chùm tia xuyên chủ yếu có hai biến thể:

Với cấu trúc đơn giản và ứng dụng rộng rãi, cảm biến chùm tia xuyên tiêu chuẩn sử dụng chùm tia sáng thông thường để phát hiện mà không yêu cầu đặc biệt về vật liệu hoặc đặc tính bề mặt. Khi một vật thể làm gián đoạn chùm tia, bộ thu sẽ xuất ra tín hiệu cho biết sự hiện diện của vật thể.

Những cảm biến tiên tiến này tích hợp công nghệ ánh sáng phân cực, phát ra các chùm tia được phân cực đặc biệt yêu cầu bộ phản xạ phân cực tương ứng. Chỉ ánh sáng phản xạ với sự phân cực cụ thể mới có thể được thu nhận, giúp loại bỏ hiệu quả nhiễu từ các bề mặt phản xạ và cải thiện độ chính xác phát hiện đối với các vật thể trong suốt hoặc bóng.

Một cảm biến quang điện chùm tia xuyên điển hình chứa các thành phần chính sau:

1. Bộ điều chế & khuếch đại: Tạo ra các tín hiệu xung (thường là sóng vuông) và khuếch đại chúng để điều khiển đèn LED của bộ phát, sử dụng ánh sáng xung để giảm thiểu nhiễu ánh sáng xung quanh.
2. Bộ phát & bộ thu: Bộ phát sử dụng đèn LED vì tốc độ phản hồi nhanh và tiêu thụ điện năng thấp, trong khi bộ thu chứa bộ tách sóng quang, cả hai đều được trang bị thấu kính lọc ánh sáng.
3. Bộ khuếch đại & giải điều chế phát hiện: Khuếch đại tín hiệu bộ tách sóng quang và trích xuất thông tin điều khiển hữu ích để xuất ra.
4. Tầng xuất: Chứa các phần tử điều khiển cuối cùng (mạch transistor hoặc rơ-le) với các tính năng bảo vệ như bảo vệ ngắn mạch và đảo cực.

Chuỗi hoạt động bao gồm:

1. Bộ phát phát ra chùm tia sáng xuyên qua không khí đến bộ thu
2. Bộ thu liên tục theo dõi sự hiện diện của chùm tia, duy trì tín hiệu đầu ra ổn định
3. Vật thể đi vào vùng phát hiện, làm gián đoạn chùm tia
4. Bộ thu phát hiện sự thay đổi cường độ, thay đổi tín hiệu đầu ra
5. Mạch điều khiển diễn giải sự thay đổi để xác nhận sự hiện diện của vật thể và thực hiện các hành động tương ứng

Bộ phản xạ tiêu chuẩn (như thủy tinh) phản xạ ánh sáng với các góc bằng với góc tới, nghĩa là độ nghiêng nhỏ có thể ngăn chùm tia quay trở lại cảm biến. Bộ phản xạ lập phương góc sử dụng ba bề mặt vuông góc với nhau để phản xạ ánh sáng dọc theo đường đi tới của nó, cho phép sai lệch 10-30 độ mà vẫn duy trì khả năng phát hiện.

Cảm biến tiêu chuẩn gặp khó khăn với kim loại đánh bóng hoặc gương, nơi các chùm tia phản xạ có thể báo sai là không có vật thể. Cảm biến phân cực giải quyết vấn đề này bằng cách yêu cầu phản xạ phân cực đặc biệt — khi các vật thể phản xạ đi vào, chúng làm thay đổi trạng thái phân cực, dẫn đến phát hiện đúng thông qua tín hiệu vắng mặt.

Các điểm khác biệt chính bao gồm:

• Phương pháp phát hiện: Ngắt chùm tia so với phản xạ bề mặt
• Yêu cầu bộ phản xạ: Cần bộ phản xạ riêng biệt so với sử dụng chính vật thể
• Lắp đặt: Phức tạp hơn so với thiết lập đơn giản
• Hiệu suất: Không nhạy cảm với màu sắc/góc độ so với bị ảnh hưởng bởi đặc tính bề mặt

Cảm biến chùm tia xuyên đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp:

• Ô tô: Định vị chính xác trên dây chuyền lắp ráp
• Kho bãi: Định vị xe nâng hàng và nhận dạng hàng hóa
• Thang máy: Giám sát vị trí cửa và cabin
• Xử lý vật liệu: Phát hiện vật thể trên băng tải
• Thực phẩm/Đồ uống: Kiểm soát chất lượng dây chuyền sản xuất
• Kiểm soát truy cập: Phát hiện nhân sự cho cửa tự động

Cảm biến cung cấp đầu ra thường mở (NO) hoặc thường đóng (NC):

• NO: Mạch hở cho đến khi ngắt chùm tia đóng đầu ra
• NC: Mạch kín cho đến khi ngắt chùm tia mở đầu ra (ưu tiên cho hệ thống an toàn)

Việc đấu dây đơn giản thường bao gồm kết nối nguồn, đất và tín hiệu. Các phương pháp hiệu chuẩn bao gồm:

• Điều chỉnh biến trở: Căn chỉnh cảm biến và bộ phản xạ, điều chỉnh cho đến khi đèn LED hiển thị trạng thái chùm tia/ngắt đúng

Các yếu tố hoạt động chính bao gồm:

• Cảm biến phân cực với bộ phản xạ lập phương góc cho bề mặt phản xạ
• Cảm biến chuyên dụng để phát hiện vật thể trong suốt
• Bộ phản xạ nhiệt độ cao (lên đến 500°C) cho môi trường khắc nghiệt
• Khả năng thay thế lý thuyết với cảm biến khuếch tán, mặc dù có sự đánh đổi về hiệu suất

Cảm biến quang điện chùm tia xuyên mang lại khả năng phát hiện không tiếp xúc, độ nhạy cao và khả năng chống nhiễu, khiến chúng trở nên không thể thiếu trong tự động hóa công nghiệp. Việc lựa chọn đúng loại cảm biến và bộ phản xạ, kết hợp với hiệu chuẩn chính xác, đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trên nhiều ứng dụng khác nhau, thúc đẩy hiệu quả và độ chính xác trong môi trường sản xuất hiện đại.