1. Cảm biến tiệm cận cảm ứng:
Cảm biến tiệm cận cảm ứng hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng trường điện từ nên chỉ có thể phát hiện mục tiêu kim loại. Khi một mục tiêu kim loại đi vào trường điện từ, tính chất cảm ứng của kim loại sẽ thay đổi đặc tính từ trường, cảnh báo cảm biến tiệm cận về sự hiện diện của mục tiêu kim loại. Tùy thuộc vào mức độ cảm nhận của kim loại, mục tiêu có thể được phát hiện ở khoảng cách lớn hơn hoặc ngắn hơn.
Cảm biến tiệm cận cảm ứng bao gồm bốn phần chính: lõi ferrite cuộn dây, bộ tạo dao động, bộ kích hoạt Schmitt và bộ khuếch đại đầu ra.
Bộ dao động này tạo ra một từ trường dao động đối xứng được phát ra bởi một dãy cuộn dây nằm ở lõi ferit và bề mặt cảm biến. Khi một mục tiêu bằng sắt đi vào từ trường, một dòng điện nhỏ độc lập sẽ được tạo ra trên bề mặt kim loại, gọi là dòng điện xoáy. Điều này làm thay đổi điện trở từ (tần số tự nhiên) của mạch từ, làm giảm biên độ dao động. Khi càng nhiều kim loại đi vào từ trường cảm ứng thì biên độ dao động giảm dần và cuối cùng sụp đổ. (Đây là "bộ dao động triệt tiêu xoáy" hay nguyên lý Ecko.) Bộ kích hoạt Schmitt phản ứng với những thay đổi biên độ này và điều chỉnh đầu ra cảm biến. Khi mục tiêu cuối cùng đã rời khỏi phạm vi của cảm biến, mạch bắt đầu dao động trở lại và bộ kích hoạt Schmidt sẽ đưa cảm biến về đầu ra trước đó.
Do hạn chế của từ trường nên phạm vi cảm biến của cảm biến cảm ứng tương đối hẹp, trung bình từ vài mm đến 60 mm. Tuy nhiên, khả năng thích ứng với môi trường của cảm biến cảm ứng và tính linh hoạt của cảm biến kim loại đã bù đắp cho những thiếu sót về phạm vi hoạt động của chúng. Cảm biến tiệm cận cảm ứng có tuổi thọ cao do không bị hao mòn trên các bộ phận chuyển động. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các tạp chất kim loại, chẳng hạn như giũa trong các ứng dụng cắt, đôi khi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của cảm biến. Vì lý do này, vỏ của cảm biến cảm ứng thường được làm bằng đồng thau mạ niken, thép không gỉ hoặc nhựa PBT.
2. Cảm biến tiệm cận điện dung:
Cảm biến tiệm cận điện dung có thể phát hiện các mục tiêu kim loại và phi kim loại{0}}ở dạng bột, dạng hạt, chất lỏng và rắn. Điều này, kết hợp với khả năng cảm nhận vật liệu kim loại màu, khiến chúng trở nên lý tưởng cho việc quan sát, giám sát kính, phát hiện mức bể và nhận dạng mức bột phễu.
Trong cảm biến điện dung, hai tấm dẫn điện (có điện thế khác nhau) được đặt trong đầu cảm biến và được định vị để hoạt động giống như các tụ điện mạch hở. Không khí đóng vai trò là chất cách điện: khi đứng yên, điện dung giữa hai bản tụ nhỏ. Giống như cảm biến cảm ứng, các bo mạch này được kết nối với bộ dao động, bộ kích hoạt Schmitt và bộ khuếch đại đầu ra. Khi mục tiêu đi vào vùng cảm biến, điện dung của hai bản tăng lên khiến biên độ của bộ dao động thay đổi, làm thay đổi trạng thái kích hoạt Schmitt và tạo ra tín hiệu đầu ra.
Điều đáng nói là điều quan trọng cần lưu ý là sự khác biệt giữa cảm biến cảm ứng và cảm biến điện dung: cảm biến cảm ứng dao động đến mục tiêu và cảm biến điện dung dao động đến mục tiêu. Vì cảm ứng điện dung bao gồm một miếng sạc nên nó chậm hơn so với cảm ứng cảm ứng, với dải cảm ứng từ 10 ~ 50Hz và dải cảm ứng từ 3 ~ 60mm. Vì cảm biến điện dung có thể phát hiện hầu hết các loại vật liệu nên chúng phải được đặt cách xa các vật liệu không-mục tiêu để tránh kích hoạt sai. Do đó, nếu mục tiêu chứa vật liệu kim loại, cảm biến cảm ứng là lựa chọn đáng tin cậy hơn.
3. Cảm biến tiệm cận quang điện:
Cảm biến tiệm cận quang điện được sử dụng rộng rãi để phát hiện các mục tiêu có đường kính nhỏ tới 1 mm hoặc khoảng cách lớn tới 60 mm. Tất cả các cảm biến quang đều bao gồm một số thành phần cơ bản: mỗi cảm biến có một bộ phát, một nguồn sáng (đi-ốt phát quang, điốt laser), đi-ốt quang hoặc bộ thu phototransistor để phát hiện ánh sáng phát ra và các thiết bị điện tử phụ trợ để khuếch đại tín hiệu nhận được.
Có ba loại cảm biến tiệm cận quang điện chính: phản xạ, phản xạ và khuếch tán.
Khi ánh sáng phát ra từ cảm biến được phản xạ trở lại bởi bộ thu quang điện, cảm biến tiệm cận phản xạ sẽ phát hiện mục tiêu. Khi mục tiêu ngắt kết nối chùm tia giữa bộ phát và bộ thu cảm biến, cảm biến đối diện sẽ phát hiện mục tiêu.
Một cảm biến quang điện đáng tin cậy là loại cảm biến ngược lại. Máy phát và máy thu được ngăn cách bằng một vỏ riêng biệt để cung cấp chùm tia không đổi. Chùm tia được phát hiện khi nó bị gián đoạn bởi một vật thể đi qua cả hai. Các thiết bị quang điện tử chuyển tiếp, mặc dù có độ tin cậy cao, nhưng lại là những thiết bị quang điện tử không mong muốn. Vì việc lắp đặt máy phát và máy thu ở hai vị trí đối diện nhau rất tốn kém và tốn công sức, có thể rất xa.
Một tính năng độc đáo của cảm biến quang điện bức xạ là nhận biết hiệu quả sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm không khí mạnh. Nếu chất gây ô nhiễm tích tụ trực tiếp trên máy phát hoặc máy thu thì khả năng kích hoạt sai sẽ cao hơn. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất hiện nay đã tích hợp đầu ra cảnh báo vào mạch điện của cảm biến để theo dõi lượng ánh sáng phát ra tới bộ thu. Khi ánh sáng được phát hiện giảm xuống độ sáng được chỉ định khi không có vật thể, cảm biến sẽ cảnh báo thông qua đèn LED-tích hợp hoặc dòng đầu ra.
Bộ phát và bộ thu của cảm biến tiệm cận phản xạ không có vỏ riêng biệt mà được đặt trong cùng một vỏ và hướng về cùng một hướng. Bộ phát tạo ra chùm tia laser, tia hồng ngoại hoặc ánh sáng khả kiến và chiếu nó lên một gương phản xạ được thiết kế đặc biệt, sau đó làm lệch chùm tia trở lại bộ thu. Đường dẫn quang được phát hiện khi nó bị hỏng hoặc bị cản trở.
Ưu điểm của cảm biến tiệm cận phản xạ là dễ bố trí. Nó chỉ cần được gắn ở một bên, có thể tiết kiệm đáng kể chi phí linh kiện và thời gian.
Giống như cảm biến phản xạ, bộ phát và bộ thu của cảm biến phản xạ được đặt trong cùng một vỏ. Tuy nhiên, mục tiêu phát hiện hoạt động như một vật phản xạ nên nó phát hiện ánh sáng phản xạ từ xa. Máy phát phát ra một chùm ánh sáng (thường là tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy hoặc tia laser) khuếch tán theo mọi hướng để lấp đầy khu vực phát hiện. Sau đó, mục tiêu đi vào khu vực và làm chệch hướng một phần chùm tia trở lại máy thu. Khi có đủ ánh sáng trên bộ thu, quá trình phát hiện sẽ xảy ra và đầu ra được bật hoặc tắt (tùy thuộc vào việc cảm biến bật hay tắt).
Một ví dụ phổ biến về cảm biến khuếch tán là vòi cảm biến trên bồn rửa nhà vệ sinh công cộng. Bàn tay đặt dưới vòi đóng vai trò như một tấm phản xạ, kích hoạt việc mở van nước. Lưu ý rằng vì mục tiêu (bàn tay) là vật phản xạ nên cảm biến quang điện khuếch tán thường bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của vật liệu và bề mặt mục tiêu; Phạm vi cảm biến của các mục tiêu không-phản chiếu, chẳng hạn như giấy đen mờ, sẽ giảm đáng kể so với các mục tiêu trắng sáng.
4. Cảm biến siêu âm:
Cảm biến tiệm cận siêu âm được sử dụng trong nhiều quy trình sản xuất tự động. Chúng sử dụng sóng âm thanh để phát hiện vật thể nên màu sắc và độ trong suốt không ảnh hưởng đến chúng. Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho nhiều ứng dụng, bao gồm phát hiện từ xa thủy tinh và nhựa trong, đo khoảng cách, kiểm soát mức chất lỏng và hạt liên tục cũng như tích tụ giấy, tấm kim loại và gỗ.
Các loại phổ biến giống như cảm ứng quang điện: đảo ngược, phản xạ và khuếch tán.
Cảm biến tiệm cận khuếch tán siêu âm sử dụng cảm biến âm thanh phát ra một loạt xung âm thanh và sau đó lắng nghe phản hồi của chúng từ mục tiêu được phản ánh. Sau khi nhận được tín hiệu phản xạ, cảm biến sẽ gửi tín hiệu đầu ra đến thiết bị điều khiển. Phạm vi cảm biến được mở rộng đến 2,5 mét.
Cảm biến phản xạ siêu âm có thể phát hiện các vật thể trong khoảng cách cảm nhận xác định bằng cách đo thời gian lan truyền. Cảm biến phát ra một loạt xung âm thanh phản xạ trở lại từ một gương phản xạ cố định đối diện (bất kỳ bề mặt cứng phẳng, máy, tấm nào). Sóng âm thanh phải được đưa trở lại cảm biến theo những khoảng thời gian-do người dùng điều chỉnh. Nếu không, người ta cho rằng có một vật thể đang chặn đường cảm biến và cảm biến sẽ phát ra tín hiệu đầu ra tương ứng. Vì cảm biến phát hiện những thay đổi về thời gian truyền thay vì chỉ trả về tín hiệu nên cảm biến này lý tưởng để phát hiện các vật liệu hấp thụ và làm chệch hướng âm thanh như bông, xốp, vải và cao su xốp.
Tương tự như một tế bào quang điện đối diện
