Trong các hệ thống tự động hóa, việc đo chính xác khoảng cách, mực nước hoặc vị trí vật thể luôn là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Tuy nhiên, trong môi trường có bụi, hơi nước hoặc ánh sáng phức tạp, các loại cảm biến thông thường thường hoạt động không ổn định.Đó là lý do cảm biến siêu âm ra đời – một giải pháp thông minh, có khả năng phát hiện vật thể và đo khoảng cách chính xác chỉ bằng sóng âm.
Cảm biến siêu âm là gì?
Cảm biến siêu âm là gì
Cảm biến siêu âm (tên tiếng Anh là Ultrasound Sensor) là thiết bị phát hiện vật thể hoặc đo khoảng cách bằng cách sử dụng sóng âm có tần số cao hơn 20kHz, vượt quá ngưỡng nghe của con người. Khi cảm biến phát sóng siêu âm, sóng này phản xạ lại khi gặp vật thể. Bằng cách đo thời gian sóng phản hồi, cảm biến tính được khoảng cách chính xác đến vật thể.
Sóng cảm biến siêu âm
Ví dụ thực tế:
- Trong công nghiệp: cảm biến siêu âm được dùng để đo mực nước trong bồn chứa, kiểm tra vật cản trên băng chuyền, hoặc đo khoảng cách trong hệ thống robot tự động.
- Trong đời sống: bạn dễ dàng bắt gặp chúng ở cảm biến lùi ô tô, cửa tự động, hoặc máy rửa tay cảm ứng.
Khi đỗ xe, cảm biến va chạm lùi (cảm biến siêu âm) sẽ giúp xác định vật thể ở những góc mà camera lùi không thể quan sát được.
Để hiểu rõ hơn về cấu tạo và cách mà cảm biến siêu âm hoạt động, bạn hãy theo dõi các nội dung phía dưới đây:
Cấu tạo cảm biến siêu âm
Một cảm biến siêu âm hoàn chỉnh thường được thiết kế gồm 4 bộ phận chính:
Những bộ phận cơ bản của cảm biến siêu âm
- Bộ phận phát sóng (Transmitter):
Đây là phần tạo ra sóng siêu âm ở tần số cao (thường từ 20kHz đến 400kHz, tùy model). Dùng để phát hiện vật cản, bề mặt…
- Bộ phận thu sóng (Receiver):
Nhận lại sóng phản xạ từ vật thể để xác định thời gian phản hồi.
- Bộ phận vi xử lý:
Là bộ phận dùng để xử lý tín hiệu sóng phát ra và thu vào, tính toán khoảng cách dựa trên thời gian truyền sóng. Bộ phận này nằm trong cảm biến, ngoài ra nhiệm vụ nó dùng để chuyển đổi tín hiệu thu được thành dạng tín hiệu điện.
- Nguồn cấp:
Đây là phần dùng để cung cấp năng lượng cho thiết bị cảm biến thông qua mạch ổn áp, với mức điện áp PCB ± 10%, 24V ± 10%.
Nguyên lý cảm biến siêu âm
Nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý phát – phản xạ sóng âm.
Khi làm việc, cảm biến phát ra các xung siêu âm tần số cao (thường từ 20kHz – 400kHz) vào môi trường xung quanh. Khi sóng gặp vật thể cản, nó sẽ phản xạ lại và được bộ thu trong cảm biến ghi nhận.
Ví dụ thực tế:
Trong hệ thống đo mực nước, cảm biến siêu âm được gắn phía trên bồn. Sóng siêu âm phát xuống mặt nước, phản xạ trở lại, và dựa vào thời gian phản hồi, cảm biến xác định được mực nước trong bồn tăng hay giảm để điều khiển bơm tự động.
Từ nguyên lý hoạt động cơ bản đó, công nghệ cảm biến siêu âm đã được phát triển và ứng dụng mạnh mẽ trong công nghiệp.
Bạn đọc tham khảo thêm:
Cầu chì giá bao nhiêu? Thông tin cần biết khi thay thế
Cầu chì có tác dụng gì? Vai trò quan trọng của cầu chì trong mạch điện
Cảm biến siêu âm công nghiệp – Giải pháp đo lường thông minh
Trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, việc đo lường chính xác khoảng cách, mức chất lỏng hay phát hiện vật cản là yếu tố quyết định đến hiệu quả vận hành và an toàn thiết bị.
Cảm biến siêu âm công nghiệp ra đời như một giải pháp đo lường thông minh, giúp doanh nghiệp giám sát và điều khiển quy trình một cách tự động, chính xác và ổn định.
Ứng dụng công nghệ cảm biến siêu âm trong kiểm tra chất lượng sản phẩm
Đặc điểm nổi bật của cảm biến siêu âm công nghiệp:
- Hoạt động ổn định trong môi trường bụi, hơi nước, ánh sáng mạnh hoặc nhiệt độ cao.
- Không bị ảnh hưởng bởi màu sắc hoặc vật liệu của vật thể.
- Dễ dàng tích hợp vào hệ thống PLC, SCADA, hoặc thiết bị điều khiển tự động.
- Các nhà máy sản xuất, dây chuyền đóng gói, và hệ thống vận chuyển tự động đều sử dụng cảm biến siêu âm để kiểm soát mức, phát hiện vật cản, hoặc đo khoảng cách chính xác.
Các nhà máy sản xuất, dây chuyền đóng gói, và hệ thống vận chuyển tự động đều sử dụng cảm biến siêu âm để kiểm soát mức, phát hiện vật cản, hoặc đo khoảng cách chính xác.
Trong ngành công nghiệp: việc đo mức nước, nguyên liệu trong bồn, silo, hệ thống ngoài trời, các cảm biến thông thường dễ hỏng và mất chính xác. Cảm biến siêu âm chống nước ra đời giúp đo lường bền bỉ và chính xác trong mọi điều kiện.
Cảm biến siêu âm chống nước được thiết kế chống thấm, chống bụi và chịu được môi trường ẩm ướt, nhờ lớp vỏ bảo vệ đạt tiêu chuẩn IP67 hoặc IP68.
Ứng dụng cảm biến siêu âm đo khoảng cách
Cảm biến siêu âm đo khoảng cách được dùng rộng rãi:
- Trong công nghiệp: giám sát mức chất lỏng, hạt rời trong bồn, silo; phát hiện vật thể trên dây chuyền sản xuất.
- Nhà thông minh: bật/tắt đèn tự động, điều khiển rèm cửa, robot hút bụi tránh va chạm.
- Ô tô & giao thông: cảm biến đỗ xe, hỗ trợ xe tự hành nhận biết vật cản.
- Nông nghiệp: giám sát mực nước ao, hồ; đo mức nguyên liệu trong silo.
- Xây dựng: đo chiều cao, chiều sâu; phát hiện vật thể trong ống, hầm.
Ứng dụng của cảm biến vân tay
Nhờ khả năng đo khoảng cách chính xác, không tiếp xúc và dễ lắp đặt, cảm biến siêu âm đo khoảng cách là giải pháp tối ưu trong công nghiệp, nhà thông minh, giao thông, nông nghiệp và xây dựng.
Ưu nhược điểm cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm là một thiết bị và có những ưu điểm nổi bật tuy nhiên vẫn tồn tại các nhược điểm , mời bạn cùng đọc với chúng tôi:
Ưu và nhược điểm của cảm biến siêu âm
Ưu điểm:
- Không tiếp xúc vật thể: điều này đặc biệt hữu ích khi đo các chất ăn mòn, vật thể nóng, dễ vỡ, dễ gây hại như acid, xăng dầu, giúp bảo vệ thiết bị và đảm bảo an toàn cho người vận hành.
- Đo chính xác: khoảng cách có thể đạt mm hoặc sub-mm, với sai số trung bình chỉ khoảng 0,15% đối với khoảng cách 2m, độ chính xác của cảm biến siêu âm gần như tuyệt đối, đảm bảo kết quả đo lường đáng tin cậy.
- Đa dạng môi trường: hoạt động tốt trong bụi bẩn, ẩm ướt, ánh sáng mạnh.
- Lắp đặt linh hoạt: dễ tích hợp vào hệ thống tự động hóa, robot hay nhà thông minh.
- Đa năng: có thể đo khoảng cách, mức chất lỏng, phát hiện vật thể, kiểm tra vị trí.
Nhược điểm:
- Ảnh hưởng bởi môi trường: sóng siêu âm có thể bị nhiễu bởi nhiệt độ, áp suất hoặc gió mạnh.
- Vật liệu khó phản xạ: một số vật liệu xốp, mỏng hoặc hấp thụ âm thanh kém làm giảm độ chính xác.
- Khoảng đo hạn chế: cảm biến chỉ hoạt động tốt trong khoảng đo nhất định.
- Chi phí cao hơn một số loại cảm biến đơn giản: nhất là loại chống nước hoặc công nghiệp.
Cảm biến siêu âm đang có vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện nay, là giải pháp đo khoảng cách chính xác, bền bỉ và không tiếp xúc, phù hợp nhiều môi trường. Chúng tôi hy vọng rằng thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về cảm biến siêu âm và ứng dụng tuyệt vời của nó trong nhiều lĩnh vực cuộc sống. Nếu bạn quan tâm đến chủ đề cảm biến thông minh đang được nhiều người tin dùng trong nhà thông minh, hãy tham khảo bài viết của chúng tôi tại đây. Nếu bạn cần thêm thông tin hoặc muốn được tư vấn về sản phẩm, vui lòng liên hệ với chúng tôi:
Nhà Thông Minh HI SMART – Nâng tầm đẳng cấp ngôi nhà Việt!
Hotline: 0977294664
Add: Khu Man Bồi Gốc Găng, Phú Lương, Hà Nội.
