Sensor hay cảm biến là thiết bị có khả năng đo lường và phản ứng với một số thuộc tính của môi trường xung quanh, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, vị trí, chuyển động, v.v. Các thiết bị cảm biến ngày nay đã trở nên phổ biến và thông dụng ở hầu hết các lĩnh vực. Chúng xuất hiện mọi nơi, giúp ích trong việc điều khiển nhiều hệ thống khác nhau, chẳng hạn như hệ thống thông tin, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống an ninh, hệ thống tự lái, hệ chiếu sáng,… Cùng tìm hiểu những thông tin cơ bản về Sensor là gì và cách chúng được ứng dụng trong các giải pháp phòng sạch thông qua nội dung sau đây.
I. Sensor là gì?
Sensor hay còn được gọi là cảm biến, là một thiết bị cảm nhận, phát hiện và phản hồi với một số loạt đầu vào từ môi trường vật lý. Thông tin đầu vào cụ thể có thể là nhiệt độ, độ ẩm, chuyển động, áp suất, ánh sáng… v.v. Tùy theo mục đích sử dụng mà sẽ có các loại cảm biến phù hợp.
Đầu ra của cảm biến (tín hiệu phản hồi) là tín hiệu được chuyển đổi thành các giá trị có thể đọc hiểu được, hoặc được truyền vào các bộ điều khiển PLC, PAC, … Là các máy tính có khả năng đọc và xử lý điều khiển dựa trên các dữ liệu đó. Ở một số ngành công nghiệp hiện đại, Sensor đóng vai trò như một thiết bị đầu cuối (RTU) giúp thu nhận dữ liệu để giúp vận hành sản xuất tự động hóa.
Các loại sensor phổ biến hiện nay:
- Cảm biến ánh sáng (Light Sensors).
- Cảm biến nhiệt độ (Temperature Sensors).
- Cảm biến áp suất (Pressure Sensors).
- Cảm biến gia tốc (Accelerometers).
- Cảm biến độ ẩm (Humidity Sensors).
- Cảm biến khí (Gas Sensors).
II. Chi tiết về các loại sensor phổ biến hiện nay
1. Cảm biến nhiệt – Temperature Sensors
Cảm biến nhiệt – nhiệt kế điện tử thường dùng để đo nhiệt độ ở các môi trường như không khí, nước, bể dầu, máy móc, mạch điện tử … Cảm biến nhiệt thường có độ chính xác cao hơn kế truyền thống.
Là loại thiết bị được dùng để đo lường sự biến đổi về nhiệt độ. Phổ biến là loại cảm biến nhiệt hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại theo nhiệt độ xung quanh. Kèm theo sự thay đổi về sức điện động Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh. Theo 2 sự thay đổi này, các phép tính sẽ được thực hiện để thiết bị đưa ra thông số chính xác về nhiệt độ cần cảm ứng.
Ngoài ra còn một số loại cảm biến nhiệt khác như cảm biến nhiệt bán dẫn, cặp nhiệt điện, …
2. Cảm biến điện dung – Capacitive Sensors
Cảm biến điện dung hay còn gọi là cảm biến điện môi, là thiết bị dùng để đo hằng số điện môi ở môi trường xung quanh và được dùng để phát hiện chất lỏng, chất rắn,… Hoặc có thể dùng đo mức liên tục ngõ ra tín hiệu 4 – 20 mA, 0 – 10V. Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi điện dung của tụ điện bên trong của cảm biến.
3. Cảm biến quang, Cảm biến hồng ngoại – Infrared Sensors
Cảm biến quang – Photoelectric sensor là thiết bị được kết hợp từ các linh kiện quang điện, khi tiếp xúc với ánh sáng chúng sẽ ghi nhận tín hiệu dựa vào hiện tượng phát xạ điện tử ở cực Cathode. Cảm biến quang còn được gọi là mắt thần, dùng để phát hiện chuyển động, vật cản, khi tia sáng phát ra từ cảm biến bị chặn lại, nó phát ra tín hiệu để báo về trung tâm điều khiển. Loại này được dùng nhiều trong các dây chuyền tự động hóa, có vai trò như đôi mắt và thường xuất hiện phổ biến trong công nghiệp chế tạo, sản xuất.
Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor) là một thiết bị điện tử phát hoặc nhận bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Khi vật thể phát ra nhiệt độ trên 35 độ C thì sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại con người không thể nhìn thấy được. Dựa vào phát hiện này mà thiết bị đưa ra các tín hiệu xử lý tiếp theo.
4. Cảm biến siêu âm – Ultrasonic Sensors
Cảm biến siêu âm là thiết bị điện tử đo khoảng cách của một đối tượng mục tiêu bằng cách phát ra sóng siêu âm, sau đó âm thanh phản xạ được chuyển đổi thành tín hiệu điện. Theo đó, bộ phát của cảm biến có khả năng tạo ra âm thanh nhờ sử dụng tinh thể áp điện. Còn bộ thu có vai trò tiếp nhận âm thanh đến và đi từ các vị trí khác nhau. Cảm biến siêu âm thường được dùng để đo khoảng cách hoặc vận tốc của vật thể.
5. Cảm biến tiệm cận – Proximity Sensors
Cảm biến tiệm cận hay công tắc tiệm cận (tên tiếng anh là Proximity Sensors) là loại cảm biến phát hiện khi có vật ở gần. Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Có 3 hệ thống phổ biến được sử dụng ở loại cảm biến này:
- Hệ thống sử dụng dòng điện xoáy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Hệ thống sử dụng sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện.
- Hệ thống sử dụng nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ.
6. Cảm biến lực – Force Sensors
Cảm biến lực (Force Sensor hay Loadcell) là thiết bị được giúp phát hiện và chuyển đổi các đại lượng cơ học như lực căng, áp suất, trọng lượng, mô-men xoắn, biến dạng, … Thành tín hiệu điện có cường độ tương ứng với lực tác động. Tín hiệu này được truyền tới bộ xử lý tín hiệu và hiển thị lên đồng hồ đo lực để con người có thể xác định thông số lực tác động cần đo.
Cảm biến lực là thành phần cốt lõi không thể thiếu của các thiết bị điện, máy móc kỹ thuật, các loại máy làm việc và hệ thống tự động hóa trong công nghiệp.
III. TOP 5 Cảm biến thường dùng trong phòng sạch | Sensor công nghiệp
Phòng sạch ngày càng phổ biến và luôn mang đến cho con người cảm nhận về sự hiện đại và hoàn thiện. Vì thế, ở phần công nghệ, các cảm biến giúp ích trong phòng sạch rất nhiều. Sau đây là các cảm biến thường xuất hiện trong phòng sạch.
1. Cảm biến áp suất, cảm biến chênh áp – Pressure Sensors
Trong phòng sạch, áp suất phòng là yếu tố quyết định đến sự đảm bảo tiêu chuẩn phòng sạch. Vì thế, cảm biến áp suất hoặc chênh áp là thiết bị theo dõi quan trọng không thể thiếu dành cho người điều hành. Kịp thời phát hiện và khắc phục khi phòng sạch không đảm bảo. Ngoài ra, áp suất cần phải được theo dõi ở các van tiết lưu, van gió, HVAC … để theo dõi và đảm bảo về yếu tố công năng sử dụng.
2. Cảm biến nhiệt độ – Temperature Sensors
Cảm biến nhiệt giúp theo dõi và cảnh báo các vấn đề liên quan đến nhiệt. Cảm biến nhiệt độ thường được gắn ở các thành phần khác nhau trong phòng sạch như: đầu ống gió cấp, các cao độ khác nhau để theo dõi chênh nhiệt, ống gió hồi, … Vấn đề nhiệt độ ảnh hưởng đến môi trường cần đáp ứng và mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống.
Cảm biến nhiệt độ thường dựa trên nguyên lý tính toán mức điện trở của kim loại thay đổi theo nhiệt độ.
3. Cảm biến hồng ngoại, Cảm biến PIR (Infrared Sensors)
Cảm biến quang, cảm biến hồng ngoại hay mắt thần, thường giúp xử lý tự động các cánh cửa, cửa khẩu có yêu cầu đóng mở tự động, hoặc phát hiện chuyển động trong các quá trình xử lý tự động khác như bật tắt đèn, bật tắt hệ thống quạt.
Đặc biệt, với cảm biến PIR (Passive InfraRed Sensor) hoạt động dựa trên nguyên lý các nguồn nhiệt đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để gửi đi tín hiệu.
4. Cảm biến độ ẩm – Humidity Sensors
Là dòng cảm biến dùng để đo độ ẩm không khí trong môi trường phòng sạch. Cảm biến đo độ ẩm được ứng dụng và có vai trò quan trọng trong các lĩnh vực sản xuất điện tử và dược phẩm. Cảm biến độ ẩm hoạt động dựa trên nguyên lý chung của cảm biến điện dung hoặc điện trở.
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm thường được tích hợp chung
Tại các khu vực có kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa như Việt nam, độ ẩm không khí thường lớn hơn 60%(RH – Độ ẩm tương đối). Trong khi đó, độ ẩm thích hợp cho công việc sản xuất linh kiện điện tử từ 30 – 50% (RH). Độ ẩm có vai trò quyết định đến chất lượng sản phẩm trong lĩnh vực điện tử và dược phẩm.
5. Cảm biến báo cháy – Flame Sensor
Cảm biến báo cháy trong công nghiệp thường được tích hợp vào hệ thống phòng cháy chữa cháy tự động. Thông qua cảm biến này, hệ thống có thể kích hoạt còi báo động, hệ thống phun nước, hệ thống chữa cháy tự động.
Theo quy định, các công trình công nghiệp hiện nay cần phải bố trí các hệ thống và có phương án PCCC. Phòng sạch là một trong số đó, nên việc sử dụng các cảm biến phát hiện/báo cháy là rất cần thiết.
Cảm biến báo cháy hoạt động dựa trên nguyên lý phát hiện khói ion hóa hoặc báo khói quang điện.
Xem thêm: Phòng cháy chữa cháy trong sản xuất công nghiệp
6. Cảm biến ánh sáng dùng cho hệ thống đèn
Cảm biến ánh sáng là các thiết bị quang điện chuyển đổi năng lượng ánh sáng (Photon – Có thể là ánh sáng nhìn thấy được hoặc tia hồng ngoại) thành tín hiệu điện (electron).
Cảm biến ánh sáng là thiết bị cảm biến thông minh có khả năng nhận biết các biến đổi của môi trường thông qua mắt cảm biến để nhanh chóng điều chỉnh ánh sáng cho phù hợp. Cảm biến này nhận biết ánh sáng và điều chỉnh thay đổi dựa trên các điốt quang học. Với thiết kế nhỏ gọn, hiện đại và cực kỳ thông minh, lắp đặt vô cùng đơn giản không cần phải thực hiện thao tác bật tắt trực tiếp như các thiết bị điện thông thường. Vì vậy, thiết bị cảm biến ánh sáng được sử dụng nhiều ở nhiều nơi như hành lang, lối vào, cầu thang bộ, … Trong các nhà máy, nhà xưởng sản xuất.
Xem thêm: Tiêu chuẩn chiếu sáng phòng sạch | công nghiệp
Trên đây là những thông tin cơ bản về “Sensor là gì? Các loại cảm biến thường được sử dụng trong công nghiệp” Đặc biệt, đa số các thiết bị này đều được sử dụng để hỗ trợ và kiểm soát môi trường trong phòng sạch. Hi vọng những thông tin KYODO mang đến sẽ hữu ích với quý vị. Cảm ơn đã theo dõi.
