10 cảm biến hàng đầu được sử dụng trong sản xuất thông minh
20-04-2024 534
Cảm biến rất cần thiết cho sản xuất thông minh. Một cảm biến thông minh thu thập dữ liệu về môi trường vật lý và truyền dữ liệu đó đến các nền tảng điện toán đám mây tập trung.
Mục lục
Cảm biến rất cần thiết cho sản xuất thông minh. Một cảm biến thông minh thu thập dữ liệu về môi trường vật lý và truyền dữ liệu đó đến các nền tảng điện toán đám mây tập trung. Dữ liệu được thu thập này sau đó được xử lý và phân tích. Chúng cho phép kết nối liền mạch bên trong bất kỳ nhà máy sản xuất tự động nào. Các cảm biến trong Công nghiệp 4.0 phát hiện nhiều chuyển đổi, chẳng hạn như thay đổi về vị trí, độ dịch chuyển, nhiệt độ và áp suất trong sản xuất công nghiệp.
Quá trình sản xuất sử dụng các cảm biến khác nhau, mỗi cảm biến có một mục đích riêng. Cảm biến thông minh tích hợp công nghệ điều hòa tín hiệu, chương trình cơ sở để đáp ứng nhu cầu nhận thức chi phí thấp và dễ sử dụng của các kỹ sư thiết kế công nghiệp, đồng thời giảm đáng kể gánh nặng phát triển của các kỹ sư thiết kế.
10 cảm biến hàng đầu thường được sử dụng trong ngành sản xuất thông minh
Trong sản xuất công nghiệp, cảm biến nhiệt độ thu thập thông tin về nhiệt độ từ môi trường xung quanh và chuyển đổi thành các giá trị cụ thể. Cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số chứa thẻ lấy mẫu cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số và có mặt khắp nơi trong tự động hóa công nghiệp. Thẻ lấy mẫu thông thường có thể có tín hiệu tương tự gần đúng hai kênh liên tiếp gồm 10 chữ số với bộ chuyển đổi kỹ thuật số và giao diện truyền thông RS-232 hoặc 485 tiêu chuẩn.
Sản phẩm sử dụng phương pháp lọc kết hợp lọc mạch phần cứng đệ quy và lọc phần mềm kỹ thuật số trung bình để giảm thiểu nhiễu từ bên ngoài đến việc lấy mẫu, có tính nhất quán tốt, độ chính xác toàn thang cao, độ ổn định mạnh và phản hồi nhanh.
Một số cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số có thể đo độ ẩm và nhiệt độ tương đối. Bạn có thể sử dụng các đầu dò như bộ phận đo nhiệt độ để thu thập tín hiệu độ ẩm và nhiệt độ. Các tín hiệu này sau khi xử lý mạch sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp hoặc dòng điện có mối quan hệ tuyến tính với độ ẩm và nhiệt độ. Các tín hiệu này truyền trực tiếp đến chip điều khiển chính và sử dụng đầu ra giao diện RS232 hoặc RS485.
.jpg)
Cảm biến nhiệt độ thu thập nhiệt độ chính xác
Cảm biến áp suất nắm bắt những thay đổi về áp suất và biến chúng thành tín hiệu điện, trong đó áp suất tác dụng sẽ xác định đại lượng của nó. Các thiết bị cơ điện này xác định lực trong chất lỏng hoặc chất khí và cung cấp cho các thiết bị hiển thị tín hiệu điều khiển. Cảm biến áp suất cũng có thể phát hiện những thay đổi của khí quyển. Ví dụ, cảm biến áp suất khí quyển có thể phát hiện những thay đổi trong khí quyển và giúp dự đoán các kiểu và thay đổi thời tiết.
Không giống như cách lắp đặt truyền thống, bộ truyền áp suất thông minh sử dụng cảm biến để chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện, tín hiệu này được khuếch đại và truyền đến bộ chuyển đổi tích hợp. Bộ chuyển đổi liên tục cập nhật và xử lý dữ liệu này để tạo ra các phép đo và điều chỉnh chủ động. Bộ truyền áp suất thông minh tạo ra tín hiệu điện và kỹ thuật số tương tự mà chúng có thể gửi qua HART, Modbus, Fieldbus và các giao thức khác. Bộ vi xử lý trên bo mạch của máy phát nâng cao độ chính xác và mở rộng danh sách chức năng của nó. Tìm hiểu thêm về cảm biến áp suất.
Cảm biến hồng ngoại sử dụng tín hiệu bước sóng hồng ngoại để tạo và xử lý dữ liệu mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng mục tiêu trong quá trình đo. Lợi ích của việc không tiếp xúc vật lý có nghĩa là không có ma sát giữa mục tiêu và cảm biến. Cảm biến này cực kỳ nhạy, có thời gian phản hồi nhanh và được sử dụng trong đo nhiệt độ không tiếp xúc, phân tích thành phần khí và thử nghiệm không phá hủy.
.jpg)
Cảm biến hồng ngoại cực kỳ nhạy và phản hồi nhanh
Cảm biến tiệm cận cảm ứng có thể nhận biết sự hiện diện của một vật thể. Nó sử dụng các kỹ thuật như thay đổi từ trường cảm ứng để nhận biết khoảng cách của đối tượng mục tiêu và phát ra tín hiệu chuyển đổi tương ứng. Cảm biến này có thể phát hiện các vật kim loại ở gần mà không cần tiếp xúc.
Cảm biến không tiếp xúc này không làm hỏng hoặc mài mòn vật thể được phát hiện, mang lại tuổi thọ lâu dài. Cảm biến tiệm cận khác với các phương pháp phát hiện khác ở chỗ nó có thể được sử dụng trong môi trường nước và dầu và không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ chất ô nhiễm, nước và dầu nào trên đối tượng phát hiện.
Cảm biến lực chuyển các lực tác dụng (chẳng hạn như lực kéo, lực nén, v.v.) thành tín hiệu điện, phản ánh mức độ của lực. Sau đó, các tín hiệu này được gửi đến máy tính, bộ chỉ báo hoặc bộ điều khiển để cung cấp dữ liệu cần thiết để đạt được quyền kiểm soát máy móc và quy trình. Các nhà máy thông minh sử dụng nhiều loại cảm biến lực tùy thuộc vào loại lực cần đo. Ví dụ, cảm biến tải trọng đo lực nén, máy đo biến dạng đo lực cản bên trong và điện trở cảm biến lực đo tốc độ thay đổi của lực tác dụng.
Những cảm biến này có thể cảm nhận được chuyển động của chất rắn, khí hoặc chất lỏng chảy qua đường ống hoặc ống dẫn. Cảm biến lưu lượng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế biến và cho phép máy móc hoạt động tối ưu. Cảm biến lưu lượng có thể là cảm biến điện tử, sử dụng cảm biến lưu lượng siêu âm hoặc cơ khí một phần. Lưu lượng kế điện từ được sử dụng chủ yếu trong quản lý nước, khoa học đời sống và công nghiệp thực phẩm.

Cảm biến lưu lượng trong tự động hóa công nghiệp
Cảm biến khói cảm nhận khói (các hạt và khí trong không khí). Cảm biến này rất cần thiết trong môi trường sản xuất công nghiệp dễ cháy nổ. Cảm biến khói phát ra tín hiệu cảnh báo khi phát hiện lượng khói lớn do cháy gây ra. Bộ điều khiển MCU được nhúng bên trong cảm biến khói giúp phát hiện khói ở giai đoạn đầu. Nó đưa ra cảnh báo thông minh thông qua còi kết nối với thiết bị. Khi các giải pháp IoT công nghiệp tích hợp cảm biến khói, các thảm họa lớn có thể được ngăn chặn, ngay cả một rò rỉ khí nhỏ hoặc hỏa hoạn nhỏ cũng được báo cáo cho nhóm liên quan
Các nguyên lý quang học như ánh sáng nhìn thấy hoặc ánh sáng hồng ngoại tạo thành nền tảng của cảm biến quang học , với phép đo không tiếp xúc và không phá hủy, hầu như không bị nhiễu, truyền tốc độ cao và điều khiển từ xa là nhiều ưu điểm của nó.
Các dụng cụ đo quang học thông thường, giao thoa kế laser, cách tử, bộ mã hóa và sợi quang sử dụng cảm biến quang học. Thiết kế của cảm biến quang học cho phép nó phát hiện khoảng cách của đối tượng mục tiêu và thực hiện các giai đoạn khác nhau trong tự động hóa công nghiệp.
Cảm biến chuyển động và vị trí phát hiện các vật thể đang chuyển động hoặc có thể thay đổi vị trí của chúng. Cảm biến chuyển động và vị trí cảm nhận vị trí của van, cửa, van tiết lưu, v.v. Những cảm biến này có khả năng theo dõi vị trí giúp xác định vị trí chính xác của máy công cụ và các hạng mục liên quan đến sản xuất khác trong cơ sở.
Các cảm biến chuyển động như cảm biến PIR (Hồng ngoại thụ động) có thể cảnh báo người dùng về bất kỳ chuyển động nào trong một khu vực mục tiêu cụ thể và có thể kích hoạt các hành động như chiếu sáng đèn pha bằng cách phát hiện chuyển động của vật thể.
Cảm biến vị trí phát hiện chuyển động của một đối tượng được chọn theo chuyển động quay hoặc chuyển động tuyến tính. Chúng chuyển đổi chuyển động đó thành tín hiệu phù hợp để xử lý, truyền tải hoặc điều khiển.
Cảm biến hình ảnh chuyển đổi hình ảnh quang học thành tín hiệu điện. Những cảm biến này được sử dụng trong cả thiết bị hình ảnh điện tử loại analog và kỹ thuật số như thị giác máy tính, công cụ hình ảnh dùng cho y tế, mô-đun máy ảnh, công cụ nhìn đêm như radar, thiết bị chụp ảnh nhiệt, sóng siêu âm, máy ảnh kỹ thuật số, v.v.
Cảm biến hình ảnh có hai loại: CCD (thiết bị ghép điện tích) và CMOS (chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung). Cảm biến hình ảnh CCD sử dụng cơ chế ghép điện tích để truyền điện tích từ mỗi pixel sang mạch đọc. Chúng được biết đến với chất lượng hình ảnh cao và độ nhiễu thấp. Ngược lại, cảm biến hình ảnh CMOS sử dụng quy trình bán dẫn oxit kim loại để tạo ra các điểm ảnh và mạch đọc trên một con chip. Chúng tiết kiệm chi phí và năng lượng hơn so với cảm biến CCD nhưng có chất lượng hình ảnh thấp hơn một chút và độ nhiễu cao hơn.
Cảm biến hình ảnh đóng vai trò quan trọng trong sản xuất thông minh bằng cách cung cấp dữ liệu trực quan để giám sát và kiểm tra sản phẩm, thiết bị. Họ có thể phát hiện và phân tích các khiếm khuyết, theo dõi chuyển động của thiết bị và sản phẩm cũng như giám sát chất lượng tổng thể của sản phẩm. Ngoài ra, cảm biến hình ảnh có thể được tích hợp với các công nghệ khác như học máy (ML) và trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích và trích xuất thông tin từ hình ảnh. Điều này có thể giúp cải thiện khả năng tự động hóa và ra quyết định trong hoạt động sản xuất.
Trong Tự động hóa công nghiệp, cảm biến đóng vai trò rất quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm thông minh và có tính tự động hóa cao. Máy móc có thể phát hiện, xử lý, phân tích và đo lường các vị trí, chiều cao, diện mạo, chiều dài và bất kỳ sự dịch chuyển nào trong khu vực sản xuất. Những cảm biến này cũng phục vụ nhu cầu của nhiều ứng dụng cảm biến.
Điểm độc đáo của cảm biến công nghiệp là các ứng dụng và môi trường mà chúng được sử dụng. Chúng cần đạt được hiệu suất tuyệt vời trong các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, độ rung, độ ẩm cao, v.v.
Bài viết liên quan:
Quá trình sản xuất sử dụng các cảm biến khác nhau, mỗi cảm biến có một mục đích riêng. Cảm biến thông minh tích hợp công nghệ điều hòa tín hiệu, chương trình cơ sở để đáp ứng nhu cầu nhận thức chi phí thấp và dễ sử dụng của các kỹ sư thiết kế công nghiệp, đồng thời giảm đáng kể gánh nặng phát triển của các kỹ sư thiết kế.
10 cảm biến hàng đầu thường được sử dụng trong ngành sản xuất thông minh
1 - Cảm biến nhiệt độ
Trong sản xuất công nghiệp, cảm biến nhiệt độ thu thập thông tin về nhiệt độ từ môi trường xung quanh và chuyển đổi thành các giá trị cụ thể. Cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số chứa thẻ lấy mẫu cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số và có mặt khắp nơi trong tự động hóa công nghiệp. Thẻ lấy mẫu thông thường có thể có tín hiệu tương tự gần đúng hai kênh liên tiếp gồm 10 chữ số với bộ chuyển đổi kỹ thuật số và giao diện truyền thông RS-232 hoặc 485 tiêu chuẩn.
Sản phẩm sử dụng phương pháp lọc kết hợp lọc mạch phần cứng đệ quy và lọc phần mềm kỹ thuật số trung bình để giảm thiểu nhiễu từ bên ngoài đến việc lấy mẫu, có tính nhất quán tốt, độ chính xác toàn thang cao, độ ổn định mạnh và phản hồi nhanh.
Một số cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số có thể đo độ ẩm và nhiệt độ tương đối. Bạn có thể sử dụng các đầu dò như bộ phận đo nhiệt độ để thu thập tín hiệu độ ẩm và nhiệt độ. Các tín hiệu này sau khi xử lý mạch sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp hoặc dòng điện có mối quan hệ tuyến tính với độ ẩm và nhiệt độ. Các tín hiệu này truyền trực tiếp đến chip điều khiển chính và sử dụng đầu ra giao diện RS232 hoặc RS485.
.jpg)
Cảm biến nhiệt độ thu thập nhiệt độ chính xác
2 - Cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất nắm bắt những thay đổi về áp suất và biến chúng thành tín hiệu điện, trong đó áp suất tác dụng sẽ xác định đại lượng của nó. Các thiết bị cơ điện này xác định lực trong chất lỏng hoặc chất khí và cung cấp cho các thiết bị hiển thị tín hiệu điều khiển. Cảm biến áp suất cũng có thể phát hiện những thay đổi của khí quyển. Ví dụ, cảm biến áp suất khí quyển có thể phát hiện những thay đổi trong khí quyển và giúp dự đoán các kiểu và thay đổi thời tiết.
Không giống như cách lắp đặt truyền thống, bộ truyền áp suất thông minh sử dụng cảm biến để chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện, tín hiệu này được khuếch đại và truyền đến bộ chuyển đổi tích hợp. Bộ chuyển đổi liên tục cập nhật và xử lý dữ liệu này để tạo ra các phép đo và điều chỉnh chủ động. Bộ truyền áp suất thông minh tạo ra tín hiệu điện và kỹ thuật số tương tự mà chúng có thể gửi qua HART, Modbus, Fieldbus và các giao thức khác. Bộ vi xử lý trên bo mạch của máy phát nâng cao độ chính xác và mở rộng danh sách chức năng của nó. Tìm hiểu thêm về cảm biến áp suất.
3 - Cảm biến hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại sử dụng tín hiệu bước sóng hồng ngoại để tạo và xử lý dữ liệu mà không cần tiếp xúc trực tiếp với đối tượng mục tiêu trong quá trình đo. Lợi ích của việc không tiếp xúc vật lý có nghĩa là không có ma sát giữa mục tiêu và cảm biến. Cảm biến này cực kỳ nhạy, có thời gian phản hồi nhanh và được sử dụng trong đo nhiệt độ không tiếp xúc, phân tích thành phần khí và thử nghiệm không phá hủy.
.jpg)
Cảm biến hồng ngoại cực kỳ nhạy và phản hồi nhanh
4 - Cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận cảm ứng có thể nhận biết sự hiện diện của một vật thể. Nó sử dụng các kỹ thuật như thay đổi từ trường cảm ứng để nhận biết khoảng cách của đối tượng mục tiêu và phát ra tín hiệu chuyển đổi tương ứng. Cảm biến này có thể phát hiện các vật kim loại ở gần mà không cần tiếp xúc.
Cảm biến không tiếp xúc này không làm hỏng hoặc mài mòn vật thể được phát hiện, mang lại tuổi thọ lâu dài. Cảm biến tiệm cận khác với các phương pháp phát hiện khác ở chỗ nó có thể được sử dụng trong môi trường nước và dầu và không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ chất ô nhiễm, nước và dầu nào trên đối tượng phát hiện.
5 - Cảm biến lực
Cảm biến lực chuyển các lực tác dụng (chẳng hạn như lực kéo, lực nén, v.v.) thành tín hiệu điện, phản ánh mức độ của lực. Sau đó, các tín hiệu này được gửi đến máy tính, bộ chỉ báo hoặc bộ điều khiển để cung cấp dữ liệu cần thiết để đạt được quyền kiểm soát máy móc và quy trình. Các nhà máy thông minh sử dụng nhiều loại cảm biến lực tùy thuộc vào loại lực cần đo. Ví dụ, cảm biến tải trọng đo lực nén, máy đo biến dạng đo lực cản bên trong và điện trở cảm biến lực đo tốc độ thay đổi của lực tác dụng.
6 - Cảm biến lưu lượng
Những cảm biến này có thể cảm nhận được chuyển động của chất rắn, khí hoặc chất lỏng chảy qua đường ống hoặc ống dẫn. Cảm biến lưu lượng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế biến và cho phép máy móc hoạt động tối ưu. Cảm biến lưu lượng có thể là cảm biến điện tử, sử dụng cảm biến lưu lượng siêu âm hoặc cơ khí một phần. Lưu lượng kế điện từ được sử dụng chủ yếu trong quản lý nước, khoa học đời sống và công nghiệp thực phẩm.

Cảm biến lưu lượng trong tự động hóa công nghiệp
7 - Cảm biến khói
Cảm biến khói cảm nhận khói (các hạt và khí trong không khí). Cảm biến này rất cần thiết trong môi trường sản xuất công nghiệp dễ cháy nổ. Cảm biến khói phát ra tín hiệu cảnh báo khi phát hiện lượng khói lớn do cháy gây ra. Bộ điều khiển MCU được nhúng bên trong cảm biến khói giúp phát hiện khói ở giai đoạn đầu. Nó đưa ra cảnh báo thông minh thông qua còi kết nối với thiết bị. Khi các giải pháp IoT công nghiệp tích hợp cảm biến khói, các thảm họa lớn có thể được ngăn chặn, ngay cả một rò rỉ khí nhỏ hoặc hỏa hoạn nhỏ cũng được báo cáo cho nhóm liên quan
8 - Cảm biến quang học
Các nguyên lý quang học như ánh sáng nhìn thấy hoặc ánh sáng hồng ngoại tạo thành nền tảng của cảm biến quang học , với phép đo không tiếp xúc và không phá hủy, hầu như không bị nhiễu, truyền tốc độ cao và điều khiển từ xa là nhiều ưu điểm của nó.
Các dụng cụ đo quang học thông thường, giao thoa kế laser, cách tử, bộ mã hóa và sợi quang sử dụng cảm biến quang học. Thiết kế của cảm biến quang học cho phép nó phát hiện khoảng cách của đối tượng mục tiêu và thực hiện các giai đoạn khác nhau trong tự động hóa công nghiệp.
9 - Cảm biến chuyển động và vị trí
Cảm biến chuyển động và vị trí phát hiện các vật thể đang chuyển động hoặc có thể thay đổi vị trí của chúng. Cảm biến chuyển động và vị trí cảm nhận vị trí của van, cửa, van tiết lưu, v.v. Những cảm biến này có khả năng theo dõi vị trí giúp xác định vị trí chính xác của máy công cụ và các hạng mục liên quan đến sản xuất khác trong cơ sở.
Các cảm biến chuyển động như cảm biến PIR (Hồng ngoại thụ động) có thể cảnh báo người dùng về bất kỳ chuyển động nào trong một khu vực mục tiêu cụ thể và có thể kích hoạt các hành động như chiếu sáng đèn pha bằng cách phát hiện chuyển động của vật thể.
Cảm biến vị trí phát hiện chuyển động của một đối tượng được chọn theo chuyển động quay hoặc chuyển động tuyến tính. Chúng chuyển đổi chuyển động đó thành tín hiệu phù hợp để xử lý, truyền tải hoặc điều khiển.
10 - Cảm biến hình ảnh
Cảm biến hình ảnh chuyển đổi hình ảnh quang học thành tín hiệu điện. Những cảm biến này được sử dụng trong cả thiết bị hình ảnh điện tử loại analog và kỹ thuật số như thị giác máy tính, công cụ hình ảnh dùng cho y tế, mô-đun máy ảnh, công cụ nhìn đêm như radar, thiết bị chụp ảnh nhiệt, sóng siêu âm, máy ảnh kỹ thuật số, v.v.
Cảm biến hình ảnh có hai loại: CCD (thiết bị ghép điện tích) và CMOS (chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung). Cảm biến hình ảnh CCD sử dụng cơ chế ghép điện tích để truyền điện tích từ mỗi pixel sang mạch đọc. Chúng được biết đến với chất lượng hình ảnh cao và độ nhiễu thấp. Ngược lại, cảm biến hình ảnh CMOS sử dụng quy trình bán dẫn oxit kim loại để tạo ra các điểm ảnh và mạch đọc trên một con chip. Chúng tiết kiệm chi phí và năng lượng hơn so với cảm biến CCD nhưng có chất lượng hình ảnh thấp hơn một chút và độ nhiễu cao hơn.
Cảm biến hình ảnh đóng vai trò quan trọng trong sản xuất thông minh bằng cách cung cấp dữ liệu trực quan để giám sát và kiểm tra sản phẩm, thiết bị. Họ có thể phát hiện và phân tích các khiếm khuyết, theo dõi chuyển động của thiết bị và sản phẩm cũng như giám sát chất lượng tổng thể của sản phẩm. Ngoài ra, cảm biến hình ảnh có thể được tích hợp với các công nghệ khác như học máy (ML) và trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích và trích xuất thông tin từ hình ảnh. Điều này có thể giúp cải thiện khả năng tự động hóa và ra quyết định trong hoạt động sản xuất.
Lời kết
Trong Tự động hóa công nghiệp, cảm biến đóng vai trò rất quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm thông minh và có tính tự động hóa cao. Máy móc có thể phát hiện, xử lý, phân tích và đo lường các vị trí, chiều cao, diện mạo, chiều dài và bất kỳ sự dịch chuyển nào trong khu vực sản xuất. Những cảm biến này cũng phục vụ nhu cầu của nhiều ứng dụng cảm biến.
Điểm độc đáo của cảm biến công nghiệp là các ứng dụng và môi trường mà chúng được sử dụng. Chúng cần đạt được hiệu suất tuyệt vời trong các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, độ rung, độ ẩm cao, v.v.
Bài viết liên quan: