Cảm Biến Vị Trí Và Ưu Nhược Điểm Của Mỗi Loại

Cảm biến vị trí được dùng để xác định vị trí tuyến tính hoặc độ dời góc của một vật, báo cáo thông tin đó về bộ điều khiển dưới dạng trường Bus (Bus là bộ phận đệm hỗ trợ việc truyền nhận dữ liệu). Cảm biến vị trí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng.

Cách chọn cảm biến vị trí phù hợp

Khi chọn các loại cảm biến vị trí (hay còn gọi là cảm biến chuyển dời), bạn cần xác định thông số muốn đo đạc (độ dài hay góc quay), phạm vi đo được sử dụng, độ chính xác tỷ lệ và độ tin cậy mong muốn. 

Bạn cũng nên cân nhắc trước về kiểu dáng của cảm biến cần sử dụng, dựa trên phương pháp tổng hợp kết quả được sử dụng. Cách thức mà kết quả đo được dùng cũng là một điều quan trọng, ngoài ra, trong các môi trường ẩm ướt, nhiều bụi bẩn hoặc nguy hiểm, cần sử dụng các loại cảm biến đặc dụng với tiêu chuẩn nhất định.

Phân loại cảm biến vị trí

Có 5 loại cảm biến vị trí thông dụng, với những ưu nhược điểm đặc trưng:

Tại sao nên chọn cảm biến chuẩn độ?

Cảm biến chuẩn độ, còn gọi là cảm biến điện trở, hoạt động thông qua đo điện trở giữa một điểm cố định và con chạy di chuyển được trên cảm biến. Điện trở đó được sử dụng để tính khoảng cách giữa điểm và con chạy.

Những cảm biến loại này cho kết quả khá chính xác và có giá phải chăng, nhờ kĩ thuật được sử dụng khá phức tạp. Tuy nhiên, chúng khá dễ hư tổn, nhạy cảm với rung lắc, các dị vật và nhiệt độ không phù hợp.

Tại sao nên chọn cảm biến RVDT/LVDT?

Cảm biến loại LVDT (cảm biến biến áp vi sai tuyến tính, Linear Variable Differential Transformer) hoặc RVDT (cảm biến biến áp vi sai xoay chiều, Rotational Variable Differential Transformer) gồm 2 máy biến áp dùng chung một lõi nam châm kết nối với vật thể cần đo đạc khoảng cách. Khi lõi nam châm chuyển động, điện thế thay đổi giữa 2 máy biến áp giúp ta xác định được vị trí của vật thể.

Cảm biến LVDT/RVDT có độ chính xác rất cao, có thể hoạt động với tần suất cao trong môi trường khắc nghiệt, do tách biệt giữa bộ xử lý và bộ phận đo. Tuy nhiên, cảm biến loại này khá đắt, hơn nữa cũng khá cồng kềnh và nặng nề nữa.

Tại sao nên chọn cảm biến quang học?

Cảm biến quang học được dùng để xác định vị trí và độ dời góc hoặc độ dời tuyến tính của một vật.

• Cảm biến gia tăng: hoạt động dựa trên một vị trí cố định cho trước. Khi ngắt điện, cần đợi bộ giải mã tín hiệu gửi thông tin đo đạc được của vị trí đó để tính toán góc lệch.
• Cảm biến tuyệt đối: hoạt động khi được đóng điện. Nó cho ta biết số vòng quay vật đã thực hiện.

Cảm biến quang học đo góc tích hợp nhiều bộ phận LEDs cho phép nó đọc chuyển động của một đĩa đục cắt ngang bởi các gương trong suốt. Cảm biến quang học đo độ dài thường là các cáp xoay cảm biến (ở đây đề cập các cáp được quấn thành một cuộn, nối với vật cần đo) hoặc bao gồm một thanh chuẩn độ và có đầu đọc để đọc kết quả.

Cảm biến loại này nhìn chung cung cấp kết quả có sai số thấp nếu đo chính xác, nhờ vào tần suất gửi tín hiệu sau mỗi chu kỳ trục cao. Chúng cũng rất chính xác. Năng lực đó phụ thuộc vào dung sai của mỗi tín hiệu được gửi về. Thời gian phản hồi của cảm biến cũng vô cùng ngắn.

Cảm biến quang học là lựa chọn phù hợp khi bạn muốn thực hiện phép đo mà không muốn bị ảnh hưởng bởi từ trường hay bị trễ pha. Tuy nhiên, chúng khá mong manh, dễ chịu tác động của các nhân tố như rung lắc, vật cản, nhiệt độ không phù hợp,…

Cảm biến này được đặc chế cho các trường hợp cần đến độ chính xác cao, như khi dùng trong sản xuất linh kiện điện tử hay phân tích y khoa,…

Tại sao nên chọn cảm biến từ?

Cảm biến từ, còn được biết đến dưới tên gọi cảm biến hiệu ứng Hall, dùng để xác định vị trí một vật thông qua đo từ trường của nam châm hoặc băng từ. Bạn có thể dùng cảm biến này để xác định vị trí của pít-tông trong một ống xi-lanh. 

Cảm biến này có công suất rất lớn và ít chịu ảnh hưởng bởi bụi bặm hay chất lỏng. Song, chúng dễ bị tác động bởi va chạm và có thể hoạt động không ổn định bởi nhiễu từ, đặc biệt là từ các dây dẫn điện gần đó. Độ chính xác của cảm biến phụ thuộc vào mức trễ theo hướng di dời của vật đo.

Tại sao nên chọn cảm biến áp từ?

Cảm biến áp từ tích hợp một ống dẫn sóng truyền tải xung điện để tạo ra từ trường. Khi trường từ này tiếp xúc với một nam châm bên ngoài, một sóng đàn hồi sẽ lan truyền qua phản xạ đến đầu đọc được nối với cảm biến. Vị trí của vật sẽ được xác định dựa vào thời gian phản hồi của sóng.

Công suất của các cảm biến áp từ là rất đáng chú ý, và tỉ lệ thuận với độ dài ống dẫn sóng. Vì thế, trong phạm vi dài (khoảng vài mét), độ chính xác của cảm biến là vượt trội. Cảm biến loại này không dễ bị ảnh hưởng bởi va chạm, rung lắc hay nhiệt độ khắc nghiệt. Tuy nhiên, chúng có thể hoạt động không ổn định khi nhiệt độ thay đổi trong quá trình đo, và giá của cảm biến quang học cũng tương đối cao so với mức bình dân.

Trên đây là một vài thông tin giới thiệu về các loại cảm biến vị trí thông dụng trong đời sống. B2bmart.vn hy vọng bạn đã có thêm một vài thông tin hữu ích trong việc lựa chọn công cụ phù hợp với mục đích sử dụng của mình.