Cảm biến là một tính từ thường sử dụng cho các thiết bị có khả năng thay đổi trạng thái hoạt động dựa vào môi trường xung quanh. Ngày nay, hầu hết các thiết bị máy móc hiện đại đều có sử dụng chức năng cảm biến. Một ứng dụng cảm biến phổ biến nhất đó là điện thoại di động. Tuy nhiên,cảm biến còn được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác ngoài các thiết bị điện tử. Trong bài viết hôm nay Bách Khoa sẽ phân loại các loại cảm biến và ứng dụng thực tiễn của chúng.
1.Cảm biến là gì?
Định nghĩa theo khoa học, cảm biến là một thiết bị phát hiện và phản hồi một số đầu vào từ môi trường vật lý. Đầu vào đó có thể là là ánh sáng, nhiệt, chuyển động, độ ẩm, áp suất hoặc bất kỳ một trong số rất nhiều hiện tượng môi trường khác. Đầu ra nói chung là tín hiệu được chuyển đổi thành màn hình có thể đọc được ở vị trí cảm biến hoặc được truyền điện tử qua mạng để đọc hoặc xử lý thêm.
2.Phân loại cảm biến
Phân loại theo đầu vào và đầu ra thì các loại cảm biến phổ biến bao gồm:
1.Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ là loại cảm biến nổi trội nhất trong các loại cảm biến. Dựa theo tên có thể hiểu cảm biến này hoạt động dựa vào sự thay đổi nhiệt độ.
Trong cảm biến nhiệt độ, những thay đổi về nhiệt độ tương ứng với thay đổi tính chất vật lý của nó như điện trở hoặc điện áp. Các thiết bị cảm biến nhiệt được dùng để đo sự biến đổi nhiệt độ, khi nhiệt độ có sự biến đổi bộ phận cảm biến sẽ phát hiện và đưa thông tin về bộ đọc, sau đó bộ đọc sẽ quy ra thành một con số cụ thể.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt dựa vào 2 bộ phận là đầu nóng và đầu lạnh. Đầu nóng là phần tiếp xúc với nơi cần đo nhiệt độ, đầu lạnh là phần nối với bộ điều khiển hoặc bộ mã hóa và truyền thông tin tới máy tính.
Cảm biến nhiệt được biết đến với khả năng thực hiện các phép đo nhiệt độ với độ chính xác cao hơn nhiều so với khi thực hiện bằng các loại cặp nhiệt điện hoặc nhiệt kế.
2.Cảm biến ánh sáng
Cảm biến ánh sáng là loại cảm biến thay đổi trạng thái của thiết bị dựa theo sự thay đổi của ánh sáng. Cảm biến này có thể nhận biết và điều chỉnh ánh sáng dựa trên các điốt quang học. Cảm biến ánh sáng được chia thành 3 loại: Photoresistors (LDR), Photodiodes, Phototransistors.
Cảm biến Photoresistor (LDR) là chất cảm quang, hay còn được gọi là điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR). Sự thay đổi điện trở sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng môi trường. Nếu cường độ ánh sáng cao sẽ làm giảm điện trở và ngược lại. Loại cảm biến này thường được ứng dụng làm đèn đường hay đèn quảng cáo ban đêm.
Cảm biến Photodiodes có khả năng biến đổi ánh sáng thành dòng điện. Các thiết bị sử dụng loại cảm biến này khi ánh sáng chiếu qua càng mạnh thì dòng điện sẽ càng tăng. Cụ thể chúng thường được lắp đặt trong các tấm pin năng lượng mặt trời trong các loại thiết bị điện năng lượng mặt trời.
Cảm biến Phototransistors có tính chất tương tự với Photodiodes nhưng được khuếch đại lên nhiều lần hơn.
3.Cảm biến hồng ngoại
Các thiết bị cảm biến hồng ngoại hoạt động dựa trên các bức xạ hồng ngoại. Đây là loại cảm biến được sử dụng cho các thiết bị di động.
Có hai loại cảm biến hồng ngoại: Loại truyền và loại phản xạ.
Loại truyền: Gồm 2 thành phần: diode phát sáng (LED) và máy thu. Khi vật thể bất kỳ đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ diode phát sáng sẽ phản xạ ra khỏi vật thể và được người nhận phát hiện ra.
Loại phản xạ: Đây là cảm biến chỉ phát hiện và nhận các tia hồng ngoại phát ra từ vật thể khác, cảm biến hồng ngoại thụ động không thể tự phát ra được tia hồng ngoại. Sau khi nhận nguồn nhiệt, bộ phận cảm biến của hồng ngoại thụ động sẽ phân tích để xác định được điều kiện báo động. Cảm biến thụ động được cấu tạo từ 3 phần gồm cảm biến nhiệt điện, bộ lọc hồng ngoại và thấu kính Fresnel.
4.Cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất là các thiết bị điện dùng để đo áp suất. Nhìn chung các loại cảm biến áp suất đều hoạt động theo một nguyên lý đó là chuyển áp lực dưới dạng khí nén hoặc chất lỏng nén thành tín hiệu điện rồi đưa về bộ thu.
Loại cảm biến này gồm có 3 loại: cảm biến áp suất cầu (Strain gage based), biến dung (Variable capacitance) và áp cảm biến suất(Piezoelectric). Trong đó, cảm biến áp suất cầu được sử dụng rộng rãi nhất vì giá thành ổn, độ chính xác và tuổi thọ cao.
3.Ứng dụng cảm biến
Ngày nay thế giới đang hoạt động bằng sự cảm biến. Chúng ta dễ dàng bắt gặp tính năng này ở khắp mọi nơi từ nhà, văn phòng tới những nơi công cộng. Cảm biến đi đôi với sự tự động hóa, giúp cho cuộc sống của chúng ta dễ dàng và an toàn hơn rất nhiều. Các ứng dụng thường thấy của cảm biến như đèn tự động bật khi phát hiện con người, hệ thống cửa tự động hay chức năng nhận diện của điện thoại di động.
Ứng dụng của cảm biến luôn không ngừng được nghiên cứu và cải thiện để tạo ra các thiết bị máy móc nhằm phục vụ cho đời sống và công nghệ kỹ thuật. Trong vô số các thành tựu của cảm biến, nổi bật nhất là sự ra đời của robot và hệ thống máy móc không người điều khiển.
Hầu hết các thiết bị điện hay máy móc đều đã và đang nâng cấp với tính năng tự động cảm biến. Đây là sẽ bước phát triển gia tăng lợi ích cho cuộc sống của con người và nâng cao sự an toàn khi sử dụng các thiết bị điện.
Trên đây là những thông tin về cảm biến và các ứng dụng của cảm biến trong đời sống.
Thứ Hai- Thứ Bảy 08:00 - 18:00
(+84) 28 3863 6419
Số 497/6, Đường Sư Vạn Hạnh, Phường 12, Quận 10, TP. Hồ Chí Minh
(+84) 24 3207 9779
Phòng Số 701, Tòa Nhà 223 Quan Hoa, Phường Quan Hoa, Quận Cầu Giấy, TP. Hà Nội
Comments