Cảm biến hành trình

I. Cảm biến hành trình là gì?

Cảm biến hành trình (Position Sensor) thiết bị dùng để đo lường và giám sát vị trí dịch chuyển tuyến tính của vật. Với khả năng ghi nhận chính xác khoảng cách di chuyển, vận tốc, gia tốc và chuyển đổi thành tín hiệu điện để truyền về bộ điều khiển trung tâm. Cảm biến được sử dụng phổ biến trong hệ thống thủy lực, khí nén, tự động hóa, nơi cần giám sát hành trình piston, trượt của cơ cấu máy, vị trí làm việc của thiết bị. Hoạt động dựa trên điện trở biến thiên, cảm ứng từ, từ trở biến đổi, sóng siêu âm hay cảm biến quang học. Ứng dụng điển hinh trong xi lanh giúp xác định chính xác vị trí đầu cần xi lanh để điều khiển dừng, đảo chiều hoặc giữ tải đúng vị trí mong muốn.

II. Nguyên lý hoạt động của cảm biến hành trình

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hành trình phụ thuộc vào loại công nghệ cảm biến được sử dụng với mục tiêu ghi nhận sự thay đổi vị trí tuyến tính và chuyển đổi thành tín hiệu điện đầu ra. Cảm biến hành trình dạng điện trở dựa trên sự thay đổi điện khi con trượt di chuyển dọc theo một thanh điện trở. Cảm biến từ dựa vào hiện tượng từ giảo, sự thay đổi tính chất của vật liệu dưới tác động của từ trường và sóng. Cảm biến ứng dựa vào nguyên lý biến áp sai lệch, thay đổi từ giữa các cuộn dây khi lõi sắt dịch chuyển. cảm biến quang học sử dụng chùm tia sáng chiếu qua thang đo tuyến tính để xác định vị trí. Cảm biến âm haotj động dựa vào việc do thời gian phản hồi của sóng siêu âm để tính khoảng cách đến vật thể. Tùy vào môi trường hoạt động, độ chính xác yêu cầu và ngân sách nên có thể lựa chọn cảm biến hành trình phù hợp nhất.

III. Thông số kỹ thuật cơ bản cảm biến hành trình

• Tên sản phẩm: Cảm biến hành trình
• Chiều dài hành trình: 50, 100, 500mm
• Tính hiệu: Analog, digital
• Độ phân giải: 0.01mm, 0,1mm
• Độ chính xác: ±0.05% FS, ±0.1 mm
• Tần số: 100 Hz, 500 Hz
• Nguồn cấp: DC 5V, 12V, 24V
• Chuẩn bảo vệ IP: IP65, IP67
• Nhiệt độ làm việc: -20 – 85 độ C
• Tuổi thọ hoạt động: >10 triệu chu kỳ
• Kiểu kết nối: Dây cáp, đầu cos, jack m12, ren xoáy
• Ứng dụng: Thang máy, in ấn, luyện kim, khí nén
• Xuất xứ: Đức, Nhật, Mỹ, Hàn, Đài, Trung
• Bảo hành: 12 tháng

> Xem thêm: Xi lanh khí nén SC Airtac

IV. Cấu tạo chung của cảm biến hành trình

Tùy theo nguyên lý hoạt động, cảm biến hành trình có thể có thiết kế khác nhau, tuy nhiên, một cảm biến tiêu chuẩn thường gồm những bộ phận chính sau:

• Vỏ cảm biến là phần bảo vệ bên ngoài, làm bằng nhôm, thép không gỉ hoặc nhựa, có khả năng chống bụi, nước. Thiết kế dạng thanh thẳng hoặc trục tròn có rãnh và giá để cố định lên thiết bị.
• Trục trượt (đầu dò) bộ phận di chuyển theo hành trình cần đo, có thể là con trượt gắn nam châm với cảm biến từ, thanh kéo trục truyền động với cảm biến điện trở, lõi sắt từ với cam biến áp vi sai tuyến tính. Một số loại có dây kéo được tích hợp lò xo cuộn lại dùng cho không gian hẹp.
• Cảm biến nội bộ là phần quan trọng nhất, ghi nhận sự thay đổi vị trí, có thể là dải điện trở tuyến tính, cuộn dây và lõi cảm ứng, dải từ giảo, thang đo quang học.
• Bộ xử lý tín hiệu chuyển đổi tín hiệu thô từ cảm biến thành dạng analog hoặc digital, có thể tích hợp bên trong hoặc rời bên ngoài.
• Cổng kết nối điện với các dầu ra dạng dây cáp liền, jack kết nối chuẩn M12, M8, đầu ren, đầu cos.
• Nam châm chỉ dùng với cảm biến từ được gắn vào đối tượng cần đo, khi di chuyển tạo ra sự tahy đổi từ trường để cảm biến ghi nhận vị trí.

V. Phân loại cảm biến hành trình phổ biến hiện nay

Cảm biến hành trình được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau tùy vào nguyên lý hoạt động, tín hiệu, lắp đặt, môi trường, dưới đây là một số dòng cảm biến phổ biến hiện nay:

1. Phân loại theo nguyên lý hoạt động

Cảm biến điện trở giá rẻ, dễ dùng nhưng mài mòn cơ học, hoạt động bằng cách thay đổi điện trở vị trí trí con trượt.

Cảm ứng từ không tiếp xúc, độ chính xác cao, tuổi thọ lâu, sử dụng nguyên lý dùng từ trường và sóng xung quanh để xác định vị trí.

Cảm biến cảm ứng độ chính xác cao, ổn định, không tiếp xúc, hoạt động biến thiên từ thông giữa các cuộn dây.

Cảm biến quang học chính xác rất cao, thường dùng cho máy CNC, nguyên lý dùng đọc vạch chia tuyến tính ánh sáng.

Cảm ứng siêu âm đặc điểm không tiếp xúc, phù hợp với nhiều loại vật thể, haotj động bằng cách đo thời gian phản hồi của sóng siêu âm.

2. Phân loại theo tín hiệu đầu ra

Analog 0 – 5V, 0 – 10V, 4 – 20mA dùng phổ biến, dễ kết nối PLC.

Digital RS485, SSI, IO-Link, CANopen, Profibus dùng trong hệ thống tự động hóa hiện đại.

Tín hiệu xung thường thấy encoder.

3. Phân loại theo hình dạng, kiểu lắp đặt

Dạng thanh trượt phổ biến, dùng cho máy móc cố định

Dạng dây kéo thích hợp với không gian hẹp, hành trình dài

Dạng xuyên tâm, lỗ dùng trong trục quay hoặc thiết bị đặc biệt

Gắn ngoài xi lanh có loại từ tính gắn ngoài vỏ xi lanh khí nén

4. Phân loại theo mức độ tiếp xúc

Tiếp xúc như loại điện trở với mức giá rẻ, dễ hỏng cơ

Không tiếp xúc như cảm biến đo hành trình tuyến tính, từ giảo với sự bền bỉ, chính xác, giá cao

VI. Ưu điểm của cảm biến hành trình

Đo lường chính xác, ổn định lâu dài, đáp ứng tốt yêu cầu đo lường vị trí trong hệ thống CNC, điều khiển thủy lực chính xác. Đặc biệt loại cảm biến đo hành trình tuyến tính giúp duy trì độ chính xác ổn định kể cả khi làm việc liên tục hoặc trong môi trường biến động.

Đa dạng ngõ ra, dễ tích hợp hệ thống với nhiều dạng tín hiệu như analog, digital nhờ đó cảm biến hành trình dễ dàng tích hợp vào hệ thống tự động hóa, điều khiể trung tâm.

Tuổi thọ cao, ít bảo trì bởi các dòng cảm biến không tiếp xúc như từ giảo, quang học không có sự mài mòn cơ khí nên hoạt động ổn định, không cần bảo trì, phù hợp cho hệ thống làm việc liên tục, cường độ cao.

Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp nhờ cấu tạo từ chất liệu nhôm, thép không gỉ, nhựa cao cấp chịu được rung lắc, va đạp, môi trường bụi ẩm, chuẩn bảo vệ IP65/ IP67 giúp sử dụng an toàn trong nhà máy.

Dễ lắp đặt, vận hành linh hoạt đa dạng kiểu lắp có gắn thanh trượt, gắn ngoài xi lanh, dạng dây rút phù hợp với vị trí khó tiếp cận hoặc không gian hẹp, tích hợp nam châm hoặc dây kéo tự thu hồi giúp thi công đơn giản hơn.

Đáp ứng đa dạng ứng dụng công nghiệp có thể sử dụng trong máy ép thủy lực, máy ép nhựa, máy dập khuôn, máy tiện, máy phay, dây chuyền đóng gói, thiết bị tự động hóa giúp dễ dàng lựa chọn hành trình đo từ vài mm đến mét.

VII. Ứng dụng thực tế của cảm biến hành trình trong công nghiệp

Máy móc thủy lực khí nén để giám sát hành trình piston của xi lanh thủy lực khí nén giúp điều khiển dừng đúng vị trí, tự động đảo chiều xi lanh, kiểm soát áp suất theo hành trình, ứng dụng dụng trong máy ép thủy lực, máy dập.

Cảm biến hành trình được dùng để xác định vị trí dao cụ, bàn máy, giúp đảm bảo độ chính xác cắt gọt và lặp lại cao của máy CNC, hệ thống gia công chính xác.

Cung cấp dữ liệu vị trí để đồng bộ hóa chuyển động trong dây chuyền lắp ráp, đóng gói, kiểm soát hành trình các khớp tay robot, trục trượt, cơ cấu kẹp.

Xác định vị trí cabin, hành trình nâng – hạ, hỗ trợ hệ thống an toàn dừng tầng chính xác, dùng trong cần trục, bàn nâng thủy lực, thang máy, thiết bị nâng hạ.

Dây chuyền sản xuất đóng gói giúp giám sát vị trí của sản phẩm trên băng chuyền, kết hợp với cảm biến quang, lực để đô chiều dài, chiều cao sản phẩm, căn chỉnh máy dán, máy in tem nhãn, máy đóng gói.

Máy ép nhựa, máy đìn để đo vị trí trục vít, đóng mở khuôn ép, điều khiển chu kỳ ép chính xác, cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm lỗi sai hình dạng.

Ngành năng lượng, cơ khí nặng giúp giám sát chuyển động của van trượt, cần điều khiển trong nhà máy điện, thép, xi măng, đo vị trí cần nâng, bánh xe trượt trong hệ thống cấp liệu.

Hệ thống điều khiển cảm biến hoạt động như mắt thần, liên tục phản hồi vị trí về bộ điều khiển để tự động điều chỉnh độ lệch vị trí, tốc độ dừng, thời điểm đảo chiều, giữ tải, dừng khẩn cấp.

VIII. Một số thương hiệu cảm biến hành trình uy tín, tin dùng rộng rãi

Balluff – Đức chuyên về cảm biến công nghiệp đặc biệt là cảm biến hành trình từ giảo, quang học với độ chính xác cap, độ bền tốt, tích hợp dễ dàng với mạng công nghiệp, thích hợp cho hệ thống tự động hóa, robot, dây chuyền sản xuất.

MTS Temposonics – Mỹ hãng chuyên sâu về cảm biến hành trình từ giảo, đánh giá cao nhất trong ngành thủy lực và CNC, hành trình dài, chính xác, đáp ứng tốt trong máy ép xi lanh, thiết bị gia công kim loại.

Gefran – Ý đa dạng sản phẩm từ cảm biến tiếp xúc đến không tiếp xúc, tín hiệu phong phú, giá hợp lý, độ bền tốt, dẽ thay thế trong hẹ thống châu Âu.

Autonics – Hàn Quốc cung cấp dòng cảm biến hành trình tiếp xúc, không tiếp xúc, giá thành cạnh tranh, dễ dùng, dễ tìm hàng thay thế, phù hợp với các ứng dụng cơ bản, dây chuyền đóng gói, băng tải.

Keyence – Nhật Bản cảm biến quang học đo khoảng cách, vị trí tốc độ cực cao và chính xác tuyệt đối, được ưu chuộng trong dây chuyền kiểm tra sản phẩm tựu động hóa tốc độ.

Tham khảo: Van điều chỉnh áp suất thủy lực

Hotline liên hệ đặt hàng: 0985.660.836

Nguồn: vanhanoi.vn