Cảm biến đang dần trở nên phổ biến, phát triển mạnh mẽ trong thời kỳ cuộc cách mạng 4.0. Hôm nay hãy cũng dientu5ngay chúng tớ đi tìm hiểu cảm biến là gì nhé.
MỤC LỤC
Cảm biến là gì?
Có rất nhiều định nghĩa về cảm biến là gì nhưng một cách chung nhất, có thể nói: Cảm biến là thiết bị cung cấp đầu ra (tín hiệu) liên quan đến một đại lượng vật lý cụ thể (đầu vào).
Một định nghĩa độc đáo khác về Cảm biến như sau: Cảm biến là một thiết bị chuyển đổi tín hiệu từ một miền năng lượng sang dạng tín hiệu điện.
Ví dụ đơn giản nhất về cảm biến là cảm biến ánh sáng LDR hay Điện trở phụ thuộc ánh sáng. Nó là một thiết bị, có điện trở thay đổi tùy theo cường độ ánh sáng chiếu vào. Khi ánh sáng chiếu vào LDR tăng, điện trở của nó giảm và khi ánh sáng ít hơn, điện trở của LDR rất cao.
Chúng ta có thể kết nối LDR này trong một bộ chia điện áp (cùng với điện trở khác) và kiểm tra điện áp rơi trên LDR. Điện áp này có thể được hiệu chỉnh theo lượng ánh sáng chiếu vào LDR. Do đó, một cảm biến ánh sáng.
Giờ đây, chúng ta đã biết cảm biến là gì, chúng ta sẽ tiếp tục phân loại cảm biến nhé
Phân loại cảm biến
Có một số phân loại cảm biến được thực hiện bởi các tác giả và chuyên gia khác nhau. Một số rất đơn giản và một số rất phức tạp. Cách phân loại cảm biến sau đây có thể đã được sử dụng bởi một chuyên gia trong lĩnh vực này nhưng đây là cách phân loại cảm biến rất đơn giản
Phân loại cảm biến theo tín hiệu kích thích bên ngoài
Trong phân loại đầu tiên của các cảm biến, chúng được chia thành Chủ động và Bị động. Cảm biến chủ động là những cảm biến yêu cầu tín hiệu kích thích bên ngoài hoặc tín hiệu nguồn.
Mặt khác, cảm biến thụ động không yêu cầu bất kỳ tín hiệu nguồn bên ngoài nào và trực tiếp tạo ra phản hồi đầu ra.
Phân loại cảm biến theo tín hiệu dạng phát hiện
Loại phân loại khác dựa trên dạng phát hiện được sử dụng trong cảm biến. Một số dạng phát hiện là Điện, Sinh học, Hóa học, Phóng xạ, v.v.
Phân loại cảm biến theo sự chuyển đổi tín hiệu
Sự phân loại tiếp theo dựa trên hiện tượng chuyển đổi tức là đầu vào và đầu ra. Một số hiện tượng chuyển đổi thường gặp là Quang điện, Nhiệt điện, Điện hóa, Điện từ, Nhiệt điện, v.v.
Phân loại cảm biến theo dạng tín hiệu
Phân loại cuối cùng của các cảm biến là Cảm biến Analog và Cảm biến kỹ thuật số. Cảm biến tương tự tạo ra đầu ra tương tự, tức là tín hiệu đầu ra liên tục (thường là điện áp nhưng đôi khi là các đại lượng khác như Điện trở, v.v.) đối với đại lượng được đo.
Cảm biến Kỹ thuật số, trái ngược với Cảm biến Analog, hoạt động với dữ liệu kỹ thuật số hoặc rời rạc. Dữ liệu trong các cảm biến kỹ thuật số, được sử dụng để chuyển đổi và truyền tải, có bản chất là kỹ thuật số.
Các loại cảm biến trong thực tế
Sau đây là danh sách các loại cảm biến khác nhau thường được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Tất cả các cảm biến này được sử dụng để đo một trong các đặc tính vật lý như Nhiệt độ, Điện trở, Điện dung, Độ dẫn điện, Truyền nhiệt, v.v.
- Cảm biến nhiệt độ
- Cảm biến tiệm cận
- Cảm biến gia tốc
- Cảm biến IR (Cảm biến hồng ngoại)
- Cảm biến áp suất
- Cảm biến ánh sáng
- Thiết bị cảm biến sóng siêu âm
- Cảm biến khói, khí và cồn
- Cảm biến chạm
- Cảm biến màu sắc
- Cảm biến độ ẩm
- Bộ cảm biến vị trí
- Cảm biến từ tính (Cảm biến hiệu ứng Hall)
- Micrô (Cảm biến âm thanh)
- Cảm biến độ nghiêng
- Cảm biến dòng và mức
- Cảm biến chuyển động PIR
- Cảm biến độ căng và trọng lượng
Trong phạm vi bài viết này, dientu5ngay chúng tớ chỉ xin phép trình bày một số loại cảm biến cơ bản nhất. Các cảm biến còn lại các bạn có thể tự tìm hiểu trên internet nhé.
Cảm biến nhiệt độ
Một trong những loại cảm biến thông dụng và phổ biến nhất là Cảm biến nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ tức là nó đo những thay đổi trong nhiệt độ.
Có nhiều loại Cảm biến Nhiệt độ khác nhau như IC Cảm biến Nhiệt độ (như LM35, DS18B20), Nhiệt điện trở, Cặp nhiệt điện, v.v.
Cảm biến nhiệt độ có thể là tương tự (analog) hoặc kỹ thuật số. Trong Cảm biến nhiệt độ tương tự, những thay đổi trong Nhiệt độ tương ứng với sự thay đổi về đặc tính vật lý của nó như điện trở hoặc điện áp. LM35 là một cảm biến nhiệt độ tương tự cổ điển.
Đến với Cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số, đầu ra là một giá trị kỹ thuật số rời rạc (thông thường, một số dữ liệu số sau khi chuyển đổi giá trị tương tự sang giá trị số). DS18B20 là một cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số đơn giản.
Cảm biến nhiệt độ được sử dụng ở mọi nơi như máy tính, điện thoại di động, ô tô, hệ thống điều hòa không khí, các ngành công nghiệp, v.v.
Cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận là loại cảm biến không tiếp xúc phát hiện sự hiện diện của một đối tượng. Cảm biến tiệm cận có thể được thực hiện bằng các kỹ thuật khác nhau như Quang học (như Hồng ngoại hoặc Laser), Âm thanh (Siêu âm), Từ tính (Hiệu ứng Hall), Điện dung, v.v.
Một số ứng dụng của Cảm biến tiệm cận là Điện thoại di động, Ô tô (Cảm biến đỗ xe), ngành công nghiệp (căn chỉnh đối tượng), Khoảng cách mặt đất trong Máy bay, v.v.
Cảm biến hồng ngoại (Cảm biến hồng ngoại)
Cảm biến IR hoặc Cảm biến hồng ngoại là cảm biến dựa trên ánh sáng được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như Phát hiện tiệm cận và đối tượng. Cảm biến IR được sử dụng làm cảm biến tiệm cận trong hầu hết các điện thoại di động.
Có hai loại cảm biến hồng ngoại hoặc IR: Loại truyền qua và Loại phản xạ. Trong Cảm biến hồng ngoại kiểu truyền, Bộ phát hồng ngoại (thường là đèn LED hồng ngoại) và Bộ phát hiện hồng ngoại (thường là Đi-ốt quang) được đặt đối diện nhau để khi một đối tượng đi qua giữa chúng, cảm biến sẽ phát hiện đối tượng.
Loại cảm biến hồng ngoại khác là cảm biến hồng ngoại loại phản xạ. Trong trường hợp này, máy phát và máy dò được đặt ở vị trí gần nhau đối diện với vật thể. Khi một đối tượng đến trước cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ Bộ phát hồng ngoại sẽ được phản xạ từ đối tượng và được Bộ thu hồng ngoại phát hiện và do đó cảm biến phát hiện đối tượng.
Các ứng dụng khác nhau mà Cảm biến IR được triển khai là Điện thoại di động, Robot, Lắp ráp công nghiệp, ô tô, v.v.
Cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm là một thiết bị loại không tiếp xúc có thể được sử dụng để đo khoảng cách cũng như vận tốc của một vật thể. Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên các đặc tính của sóng âm thanh có tần số lớn hơn tần số mà con người có thể nghe thấy.
Sử dụng thời gian truyền của sóng âm thanh, Cảm biến siêu âm có thể đo khoảng cách của vật thể (tương tự như SONAR). Thuộc tính Doppler Shift của sóng âm được sử dụng để đo vận tốc của một vật thể.
Cảm biến ánh sáng
Đôi khi còn được gọi là Cảm biến ảnh, Cảm biến ánh sáng là một trong những cảm biến quan trọng. Một cảm biến ánh sáng đơn giản có sẵn ngày nay là Điện trở phụ thuộc ánh sáng hoặc LDR. Tính chất của LDR là điện trở của nó tỷ lệ nghịch với cường độ ánh sáng xung quanh, tức là khi cường độ ánh sáng tăng thì điện trở của nó giảm và ngược lại.
Bằng cách sử dụng LDR là một mạch, chúng ta có thể hiệu chỉnh những thay đổi trong điện trở của nó để đo cường độ ánh sáng. Có hai Cảm biến ánh sáng khác (hoặc Cảm biến ảnh) thường được sử dụng trong thiết kế hệ thống điện tử phức tạp. Chúng là Photo Diode và Photo Transistor. Tất cả những điều này là Cảm biến Analog.
Cảm biến khói và khí
Một trong những cảm biến rất hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến an toàn là Cảm biến khói và khí. Hầu hết tất cả các văn phòng và ngành công nghiệp đều được trang bị một số thiết bị phát hiện khói, giúp phát hiện bất kỳ khói nào (do cháy) và phát ra âm thanh báo động.
Cảm biến khí phổ biến hơn trong các phòng thí nghiệm, nhà bếp quy mô lớn và các ngành công nghiệp. Chúng có thể phát hiện các loại khí khác nhau như LPG, Propane, Butane, Methane (CH4), v.v.
Ngày nay, cảm biến khói (thường có thể phát hiện khói cũng như khí) cũng được lắp đặt trong hầu hết các ngôi nhà như một biện pháp an toàn.
Loạt cảm biến “MQ” là một loạt các cảm biến giá rẻ để phát hiện CO, CO2, CH4, Alcohol, Propane, Butan, LPG, v.v. Bạn có thể sử dụng các cảm biến này để xây dựng Ứng dụng Cảm biến Khói của riêng mình.
Cảm biến độ ẩm
Nếu bạn thấy Hệ thống giám sát thời tiết, chúng thường cung cấp dữ liệu nhiệt độ cũng như độ ẩm. Vì vậy, đo độ ẩm là một nhiệm vụ quan trọng trong nhiều ứng dụng và Cảm biến độ ẩm giúp chúng tôi đạt được điều này.
Thông thường, tất cả các cảm biến độ ẩm đều đo độ ẩm tương đối (tỷ lệ giữa hàm lượng nước trong không khí với tiềm năng giữ nước tối đa của không khí). Vì độ ẩm tương đối phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí, hầu hết tất cả các Cảm biến độ ẩm cũng có thể đo Nhiệt độ.
Cảm biến độ ẩm được phân loại thành Loại điện dung, Loại điện trở và Loại dẫn nhiệt. DHT11 và DHT22 là hai trong số các Cảm biến độ ẩm được sử dụng thường xuyên trong Cộng đồng chế tạo DIY (loại trước là loại điện trở trong khi loại sau là loại điện dung).
Cảm biến độ nghiêng
Thường được sử dụng để phát hiện độ nghiêng hoặc định hướng. Cảm biến nghiêng là một trong những cảm biến đơn giản và rẻ tiền. Trước đây, các cảm biến độ nghiêng được tạo thành từ Thủy ngân (và do đó chúng đôi khi được gọi là Công tắc Thủy ngân) nhưng hầu hết các cảm biến độ nghiêng hiện đại đều chứa một quả bóng lăn.
Trong bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu về Cảm biến là gì, phân loại cảm biến là gì và các loại cảm biến khác nhau cùng với các ứng dụng thực tế của chúng. Trong tương lai, tôi sẽ cập nhật bài viết này với nhiều cảm biến hơn và ứng dụng của chúng.
Ứng dụng cảm biến trong cuộc cách mạng 4.0
Ứng dụng nhận biết thời gian thực của cảm biến
Ví dụ mà chúng ta đang nói đến ở đây là Hệ thống lái tự động trong máy bay. Hầu hết tất cả các máy bay dân dụng và quân sự đều có tính năng Hệ thống điều khiển bay tự động hay đôi khi được gọi là Lái tự động.
Hệ thống Kiểm soát Chuyến bay Tự động bao gồm một số cảm biến cho các nhiệm vụ khác nhau. Ví dụ như kiểm soát tốc độ, giám sát độ cao, theo dõi vị trí, trạng thái của cửa ra vào, phát hiện chướng ngại vật. Máy tính lấy dữ liệu từ tất cả các cảm biến này. Sau đó xử lý chúng bằng cách so sánh chúng với các giá trị được thiết kế trước.
Sau đó, máy tính cung cấp tín hiệu điều khiển đến các bộ phận khác nhau như động cơ, cánh đảo gió, bánh lái, động cơ, v.v. giúp thực hiện chuyến bay suôn sẻ. Sự kết hợp của Cảm biến, Máy tính và Cơ học giúp máy bay có thể chạy ở Chế độ lái tự động.
Tất cả các thông số, tức là Cảm biến (cung cấp đầu vào cho Máy tính). Sau Máy tính là cơ cấu chấp hành (đầu ra của hệ thống như động cơ và động cơ).
Ứng dụng chiếu sáng trong hệ thống nhà thông minh
Với sự đa dạng của các loại cảm biến hiện nay, có thể giải quyết được những yêu cầu sau:
- Bật tắt từ một hoặc nhiều vị trí.
- Điều khiển trung tâm, chỉ với một nút nhấn có thể bật/tắt nhiều thiết bị cùng một lúc.
- Điều chỉnh độ sáng đèn từ một hoặc nhiều vị trí.
- Chế độ đèn cầu thang – tự động tắt sau thời gian trễ (có thể cài đặt).
- Đèn toilet – tự động tắt sau thời gian trễ (có thể cài đặt).
- Bật/tắt theo thời gian lập trình.
- Bật/tắt các ổ cắm máy pha cà phê, bàn ủi, TV, DVD,…
- Cảm biến tự động bật đèn cầu thang, toilet, hành lang. Tích hợp cảm biến đo ánh sáng ban ngày chỉ bật đèn tự động khi không đủ ánh sáng.
- Lập trình các ngữ cảnh cho một hoặc nhiều nhóm đèn, âm thanh, an ninh.
Thật là thú vị phải không nào. Vừa rồi các bạn đã cùng dientu5ngay chúng tớ tìm hiểu đôi nét về Cảm biến là gì, phân loại cảm biến và ứng dụng cảm biến trong thực tế. Hy vọng chút kiến thức bé hỏ này giúp các bạn thêm yêu điện tử hơn nhé.
CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG
Có thể bạn quan tâm
- Chia sẻ kiến thức điện tử cơ bản
- Tài liệu học điện tử miễn phí
- Kênh YouTobe hay về điện tử, mạch điện
- Fanpage cùng nhau học điện tử
- Cửa hàng của chúng tớ – Mua để ủng hộ admin nha ❤
NƠI MUA LINH KIỆN GIÁ TỐT
- Linh kiện điện tử giá siêu rẻ : Shop Ristina.vn
- Linh kiện điện tử, nhà thông minh : Shop Làm Chủ Công Nghệ
- Chuyên mạch nguồn, sạc dự phòng chỉ từ 1K: Shop Điện Tử AT
- Chuyên pin sạc 18650, Pin sạc AA: Shop Linhkiengiatot
- Chuyên các thiết bị điện công nghiệp: Shop Linhkien123
