Tự động hóa

Cảm Biến Quang Là Gì? Tìm Hiểu Nguyên Lý Và Ứng Dụng

Nguyen minh duc

02 Th06 2025 — 11 min read

Cam-bien-quang-la-gi là sản phẩm chính hãng, được phân phối độc quyền bởi Hải Phòng Tech.

[hptech_products category="cam-bien-quang-autonics" limit="12"]

Cảm Biến Quang Là Gì? Tìm Hiểu Tổng Quan

Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) là thiết bị điện tử tích hợp các thành phần điện quang học, hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện. Khi ánh sáng tác động lên cực cathode sẽ tạo ra sự thay đổi trạng thái, chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Nhờ đó, cảm biến có khả năng phát hiện sự hiện diện, vị trí hoặc đặc tính của vật thể một cách chính xác.

Cảm biến quang giúp phát hiện vật từ xa, đo khoảng cách và tốc độ, đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa công nghiệp, giúp tăng năng suất và độ chính xác.

Tìm Hiểu Cấu Tạo Chi Tiết Của Cảm Biến Quang

Cấu tạo cơ bản

Cảm biến quang thường được cấu thành từ ba bộ phận chính:

Bộ phát ánh sáng (LED hoặc laser) – phát ra chùm tia sáng với tần số được điều chỉnh bởi nhà sản xuất, giúp phân biệt với nguồn sáng khác và giảm nhiễu.

Bộ thu ánh sáng (photodiode, phototransistor) – tiếp nhận ánh sáng, sau đó truyền tín hiệu đến mạch xử lý.

Mạch xử lý tín hiệu – chuyển đổi ánh sáng thu được thành tín hiệu điện đầu ra. Tín hiệu có thể ở dạng ON/OFF hoặc ngõ ra bán dẫn (PNP/NPN). Một số dòng cao cấp còn hỗ trợ tín hiệu tỉ lệ phục vụ đo đếm, giám sát.

Tìm hiểu: Cấu tạo của cảm biến quang.

cảm biến quang là gì — Cấu tạo của cảm biến quang | Hải Phòng Tech.

Nguyên lý hoạt động

Bộ phát phát ra chùm sáng hướng về phía vật thể.

Khi chùm sáng gặp vật thể, nó sẽ bị phản xạ hoặc gián đoạn.

Bộ thu ánh sáng ghi nhận sự thay đổi này và biến đổi thành tín hiệu điện.

Tín hiệu được mạch xử lý phân tích để xác định sự hiện diện hoặc đặc tính của vật thể.

👉 Với cấu tạo và nguyên lý này, cảm biến quang có thể phát hiện nhanh chóng, chính xác, ứng dụng rộng rãi trong tự động hóa, đo đếm, và kiểm soát vị trí.

Vai trò của Bộ phận phát ánh sáng

Bộ phận này đóng vai trò là nguồn sáng, phát ra các xung ánh sáng. Tần số ánh sáng được tùy chỉnh bởi nhà sản xuất giúp bộ phận thu ánh sáng phân biệt ánh sáng phát ra từ cảm biến và các nguồn sáng khác, giảm thiểu nhiễu.

Nhiệm vụ của Bộ phận thu ánh sáng

Bộ phận thu có nhiệm vụ nhận ánh sáng và truyền tín hiệu đến bộ phận xử lý tín hiệu để đưa ra quyết định.

Chức năng của Bộ phận mạch xử lý tín hiệu đầu ra

Bộ phận này nhận tín hiệu và chuyển đổi thành tín hiệu ON/OFF, dựa trên ngưỡng ánh sáng thu được. Khi ánh sáng vượt quá ngưỡng, tín hiệu ra sẽ được kích hoạt. Các cảm biến đời mới thường dùng tín hiệu ra bán dẫn PNP/NPN thay vì rơ-le như trước đây. Một số cảm biến còn có tín hiệu ra tỉ lệ phục vụ cho ứng dụng đo đếm.

Xem thêm: Cảm biến quang BYD50-DDT-U (thu-phát chung), 50mm Autonics

Đánh Giá Ưu Điểm và Nhược Điểm của Cảm Biến Quang

Dưới đây là tổng hợp các ưu và nhược điểm quan trọng của cảm biến quang được người dùng đánh giá:

Ưu điểm nổi bật:

Khả năng phát hiện vật thể từ xa (lên đến 100m) mà không cần tiếp xúc trực tiếp.
Độ bền cao, ít hao mòn, hoạt động chính xác và ổn định trong thời gian dài.
Khả năng phát hiện đồng thời nhiều vật thể khác nhau.
Độ nhạy cao và có thể điều chỉnh, thời gian phản hồi nhanh.

Nhược điểm cần lưu ý:

Dễ bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn, gây ảnh hưởng đến độ chính xác.
Màu sắc và khả năng phản xạ ánh sáng của vật thể có thể ảnh hưởng đến kết quả đo.

Các Thông Số Kỹ Thuật Quan Trọng Của Cảm Biến Quang

Khi lựa chọn cảm biến quang, các thông số đặc trưng là yếu tố quan trọng cần quan tâm.

Điện áp nguồn cung cấp: Các mức điện áp phổ biến bao gồm 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10%.
Ngõ ra: Có thể là tiếp điểm rơ-le (30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm 1c).
Khoảng cách phát hiện: Dao động từ 15m (loại thu – phát), 0.1~5m (phản xạ gương), và 700mm (phản xạ khuếch tán).
Độ trễ: Khoảng 20% khoảng cách cài đặt định mức.
Vật phát hiện chuẩn: Vật mờ đục Ø15 mm (thu-phát), Ø60 mm (phản xạ gương), trong mờ (phản xạ khuếch tán).
Nguồn sáng: LED hồng ngoại (940nm, 850nm) và LED đỏ (660 nm).
Chế độ hoạt động: Light ON hoặc Dark ON.
Chỉ báo: Đèn LED xanh (nguồn, ổn định), đèn LED vàng (hoạt động).
Điều chỉnh độ nhạy: Biến trở điều chỉnh.

Phân Loại Cảm Biến Quang Phổ Biến Hiện Nay

Cảm biến quang hiện nay được chia thành nhiều loại khác nhau, tùy theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Dưới đây là các loại phổ biến:

1. Cảm biến quang thu phát độc lập (Through-Beam Sensor)

Cấu tạo & hoạt động: Gồm một bộ phát và một bộ thu ánh sáng đặt đối diện nhau. Khi không có vật cản, ánh sáng truyền liên tục từ bộ phát đến bộ thu. Khi có vật thể, tia sáng bị chặn lại, cảm biến lập tức phát hiện.

Ưu điểm: Phát hiện chính xác, khoảng cách xa, ít bị ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt vật.

Ứng dụng: Thường dùng trong dây chuyền công nghiệp, phát hiện đối tượng ở khoảng cách lớn.

Ví dụ sản phẩm: Cảm biến quang BYD50-DDT Autonics (thu–phát chung, 50mm).

2. Cảm biến quang phản xạ gương (Retro-Reflective Sensor)

Cấu tạo & hoạt động: Bộ phát và bộ thu nằm chung một thiết bị, kết hợp với gương phản xạ. Khi không có vật cản, tia sáng phát ra được gương phản chiếu lại. Khi có vật thể, ánh sáng bị gián đoạn hoặc thay đổi tần số.

Ưu điểm: Dễ lắp đặt, tiết kiệm dây dẫn, phát hiện được vật mờ hoặc trong suốt (tối đa 15m).

Ứng dụng: Hệ thống băng tải, phát hiện sản phẩm trong suốt (chai lọ, bao bì nhựa).

Ví dụ sản phẩm: Cảm biến quang BRQP3M-PDTA-P Autonics (3m, phản xạ gương).

3. Cảm biến quang phản xạ khuếch tán (Diffuse-Reflective Sensor)

Cấu tạo & hoạt động: Bộ phát phát ra tia sáng, ánh sáng phản xạ trực tiếp từ bề mặt vật thể và được bộ thu tiếp nhận. Khi có vật cản, cảm biến nhận diện tín hiệu phản xạ để đưa ra trạng thái.

Ưu điểm: Lắp đặt nhanh gọn, dùng nhiều trong giám sát vị trí thiết bị.

Hạn chế: Khoảng cách phát hiện ngắn (thường ≤2m), độ chính xác phụ thuộc vào màu sắc và chất liệu bề mặt.

Ứng dụng: Dây chuyền đóng gói, sản xuất, đếm số lượng vật.

Ví dụ sản phẩm: Bộ khuếch đại FS-N41N Keyence cho cảm biến sợi quang.

4. Cảm biến quang phát hiện màu/vạch (Color/Mark Sensor)

Cấu tạo & hoạt động: Sử dụng nguyên lý phản xạ ánh sáng để nhận diện màu sắc hoặc vạch in trên bề mặt vật thể. Có thể phát hiện cả màu sắc đơn lẻ và cường độ màu.

Ưu điểm: Hoạt động ổn định, giảm thiểu ảnh hưởng của ánh sáng bên ngoài.

Ứng dụng: Phân loại sản phẩm, in ấn bao bì, dây chuyền đóng gói và kiểm tra màu sắc.

👉 Với 4 loại cảm biến quang chính này, doanh nghiệp có thể lựa chọn tùy theo nhu cầu: khoảng cách phát hiện, môi trường hoạt động, hay yêu cầu đặc thù (nhận diện màu, phát hiện vật trong suốt...).

Các Ứng Dụng Thực Tế Của Cảm Biến Quang

Cảm biến quang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp tự động hóa, sản xuất để phát hiện và đo lường vật thể ở các phạm vi khác nhau.

Ứng dụng của cảm biến quang trong sản xuất

Một số ứng dụng phổ biến:

Đếm số lượng sản phẩm trên băng tải.
Đo kích thước và độ dày của vật thể.
Kiểm tra, phát hiện sản phẩm lỗi.
Nhận diện nhãn dán trên bao bì.
Giám sát an toàn cửa thang máy, nhà xe.
Bật/tắt thiết bị tự động (vòi rửa xe, cửa, đèn).
Phát hiện người hoặc vật đi qua.
Kiểm tra vị trí chi tiết máy.

Các Thương Hiệu Cảm Biến Quang Uy Tín Trên Thị Trường

Hiện nay trên thị trường có nhiều thương hiệu cảm biến khác nhau, người dùng có thể tham khảo một số hãng nổi tiếng sau:

Xem thêm: Tìm hiểu Cảm biến khoảng cách là gì?

Omron: Thương hiệu Nhật Bản, được nhiều người dùng lựa chọn.

Cảm biến quang E3JK-DN11-C 2M Omron

Panasonic: Thương hiệu Nhật Bản, chất lượng cao và độ bền đảm bảo.
Autonics: Thương hiệu Hàn Quốc, thiết kế chắc chắn, hoạt động hiệu quả.
Schneider: Thương hiệu Pháp, chuyên về quản lý năng lượng và tự động hóa.

Cảm biến quang BJX10M-TDT (thu-phát riêng), 10m Autonics

Keyence: Thương hiệu uy tín đến từ Nhật Bản.
Yamatake: Thương hiệu Nhật Bản, độ chính xác và độ nhạy cao.
Sunx: Thương hiệu Nhật Bản, thiết kế nhỏ gọn và hoạt động chính xác.
Sick: Thương hiệu Đức, dòng cảm biến thu phát chất lượng.

Các Lưu Ý Quan Trọng Khi Mua Cảm Biến Quang

Để chọn được cảm biến quang phù hợp, người dùng cần lưu ý các vấn đề sau:

Thông số kỹ thuật: Chọn cảm biến có thông số phù hợp với nhu cầu công việc.
Độ chính xác và sai số: Chọn cảm biến có sai số kỹ thuật trong mức cho phép.
Chất lượng sản phẩm: Chọn cảm biến chất lượng tốt, độ bền cao và hoạt động hiệu quả. Tham khảo các địa chỉ cung cấp uy tín để đảm bảo chất lượng và giá cả hợp lý.

Hướng Dẫn Sử Dụng Cảm Biến Quang Hiệu Quả và Bền Bỉ

Để cảm biến hoạt động hiệu quả và có độ bền cao, người dùng nên lưu ý các điều sau trong quá trình sử dụng:

Vị trí lắp đặt:

Tránh xa nguồn nhiệt, thiết bị phát nhiệt (máy lạnh, máy tính, động cơ điện) để tránh gây nhiễu. Không nên lắp đặt ngoài trời để tránh ảnh hưởng của thời tiết.

Quá trình lắp đặt:

Lắp chắn cố định, tránh rung động để đảm bảo hoạt động ổn định. Đối với giám sát an ninh, cần lắp đặt ở nơi có phạm vi quét rộng, kín đáo và an toàn.

Chống bức xạ mặt trời:

Tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào, đặc biệt là khu vực đo của cảm biến, vì có thể gây nhiễu. Không lắp dây tín hiệu chung với dây điện nguồn.

Bảo trì định kỳ:

Kiểm tra hoạt động của đầu thu phát, vệ sinh thiết bị thường xuyên để duy trì hiệu suất tốt nhất.

Tìm hiểu thêm: Cảm biến hồng ngoại là gì?

Kết Luận

Các cảm biến quang đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hiện đại. Để lựa chọn cảm biến chất lượng, hãy cân nhắc và tham khảo các thương hiệu uy tín. Hy vọng những chia sẻ trên đã cung cấp thông tin hữu ích cho bạn. Hãy để lại ý kiến và câu hỏi của bạn để được Hải Phòng Tech tư vấn về các sản phẩm điện, thiết bị điện thông minh. Truy cập website https://haiphongtech.vn/ để biết thêm chi tiết.

. Mua cảm biến quang chính hãng ở đâu?

🎯 Hải Phòng Tech – Nhà cung cấp thiết bị cảm biến, tự động hóa công nghiệp chính hãng từ các thương hiệu:

Omron, Autonics, Keyence, Panasonic, Sick, Banner...

Hỗ trợ kỹ thuật tận nơi – Hàng luôn sẵn – Giao hàng toàn quốc

📞 Hotline: 0866 555 212
🌐 Website: https://haiphongtech.vn
📧 Email: info@haiphongtech.vn
🔗 Facebook: https://www.facebook.com/HaiPhongTech.vn