Cảm biến sợi quang

GIỚI THIỆU

Giới thiệu

Nhu cầu chung trong tự động hóa máy móc là phát hiện được vật thể tại một điểm đặc biệt theo thời gian.

Băng chuyền, máy đóng gói, kiểm tra bộ phận và nhiều ứng dụng công nghiệp khác phụ thuộc nhiều vào các cảm biến có độ tin cậy. Khi có yêu cầu phát hiện các vật thể rất nhỏ, khoảng cách hẹp, tốc độ cao hoặc môi trường không thân thiện, các kỹ sư thường tìm đến giải pháp là Cảm biến Sợi Quang.

Trong phần này, chúng ta sẽ xem qua nguồn gốc và nguyên tắc của công nghệ sợi quang, điểm khác biệt giữa cảm biến sợi quang và cảm biến quang điện thông thường và cuối cùng là nơi cung cấp loại này.

Phản xạ Trong Toàn phần

Tất cả các cảm biến sợi quang đều sử dụng nguyên tắc phản xạ trong toàn phần để dẫn hướng nguồn ánh sáng dọc theo sợi polymer / kính nhỏ, dẻo đến vật thể cần phát hiện.

Như một dòng nước, chùm sáng đi vào sợi quang trong suốt sẽ di chuyển từ đầu này đến đầu kia, phản xạ với thành bên trong và mất rất ít độ sáng.

Cảm biến Thông thường và Cảm biến Sợi Quang

Cảm biến Sợi Quang khác cảm biến quang điện thông thường như thế nào?

Có thể bạn đã quen với cảm biến quang điện đa năng như E3Z của Omron.

Những cảm biến này bao gồm tất cả các bộ phận điện tử và quang học trong một thân. Do kiểu thiết kế này, toàn bộ thiết bị phải được gắn vào một vị trí có thể thấy trực tiếp vật thể cần phát hiện.

Trong một số ứng dụng, chúng ta không có đủ không gian vật lý để gắn cảm biến thông thường đúng cách hoặc môi trường cơ khí, hóa học hoặc môi trường nhiệt có thể ảnh hưởng bất lợi đến hoạt động và độ tin cậy của cảm biến.

Ngược lại, cảm biến Sợi quang có thể dẫn hướng và chuyển trực tiếp nguồn ánh sáng từ xa đến rất gần vật thể được phát hiện. Do đó, đầu sợi quang có thể nhỏ hơn và lắp đặt dễ dàng hơn nhiều so với cảm biến quang điện thông thường.

Cảm biến Sợi Quang có thể được lập trình để thích ứng với nhiều nhiệm vụ khó khăn.

Ví dụ, cảm biến sợi quang với kiểu phù hợp có thể:

Phát hiện màu
Phát hiện các vật thể ở tốc độ rất cao
Phát hiện các chi tiết của vật thể rất nhỏ hoặc rất mỏng
Phát hiện các vật thể trong suốt, mờ hoặc đục

Giống như cảm biến quang điện thông thường, đầu sợi quang được thiết kế hoạt động theo một trong ba chế độ:

Thu phát độc lập
Phản xạ khuếch tán
Phản xạ gương

Một số cách sử dụng thông thường

Phát hiện các vật thể trong suốt hoặc mờ.
(Thu phát độc lập hoặc Phản xạ gương)
Phát hiện khoảng cách xa theo đường dẫn chính xác.
(Thu phát độc lập)
Có thể phát hiện vật thể với kích thước khác nhau.
(Đầu Sợi quang Thu phát độc lập theo Vùng)
Phát hiện các đặc điểm của vật thể rất nhỏ.
(Thu phát độc lập hoặc Phản xạ bằng Đầu Sợi quang Đồng trục + Ống kính Tiêu cự)

Cảm biến sợi quang được ưa chuộng vì có khả năng miễn nhiễm với Nhiễu xạ Điện từ (EMI) trong các ứng dụng như vùng hàn này. Chúng cũng được ưa chuộng vì có khả năng chịu các điều kiện môi trường khắc nghiệt, bao gồm sức kháng hóa chất, nhiệt độ, bụi bẩn hoặc nước.

Nhớ rằng có thể đặt bộ khuếch đại (nguồn sáng và phần xử lý trong môi trường từ xa được bảo vệ và chỉ có sợi quang tiếp xúc với môi trường có vật thể.

Tóm lại, Cảm biến Sợi Quang được cân nhắc lựa chọn hơn cảm biến quang điện thông thường khi,

Vật thể cần phát hiện nằm trong không gian chật hẹp
Cảm biến thông thường dễ bị hỏng hóc do va chạm
Cần phát hiện các chi tiết của vật thể rất nhỏ
Vật thể di chuyển nhanh
Môi trường không thân thiện – nhiễu EMI, Nhiệt độ cao, bụi bẩn, hóa chất, v.v.

Cảm biến Sợi Quang được sử dụng ở đâu?

Có rất nhiều ngành công nghiệp sử dụng cảm biến sợi quang, do nhiều lợi thế vừa đề cập đến, bao gồm:

Những ngành có vật thể cần phát hiện nằm trong không gian giới hạn
Những ngành lắp đặt thiết bị xử lý trong nhà
Ngành Y Dược
Ngành Lắp ráp Ô tô
Các ngành dựa vào thiết bị xử lý các bộ phận rất nhỏ hoặc có nhu cầu phát hiện vị trí chính xác cao (ví dụ: Công nghiệp Bán dẫn).

CÁC HÃNG

ABB

ABB giữ vững vị trí dẫn đầu thị phần trên toàn thế giới năm 2012 trong lĩnh vực điều khiển

Ngày 7 tháng 10 năm 2013, trong nghiên cứu mới nhất về Hệ thống điều khiển phân tán trên toàn cầu, Tập đoàn tư vấn ARC (www.arcweb.com) đã khẳng định ABB vẫn tiếp tục giữ vị trí dẫn đầu trên thế giới trong thị trường tự động hóa chủ chốt tính theo tổng thu nhập. Theo nghiên cứu này, thị trường Hệ thống điều khiển phân tán toàn cầu năm 2012 tăng trưởng ở mức độ vừa phải, với khu vực phát triển nổi trội nằm ở Bắc Mỹ và khu vực châu Mỹ La tinh. Xét trên toàn cầu, thị trường này tăng 3%, trong khi riêng khu vực Bắc Mỹ đạt mức tăng trưởng gần 18%.

Báo cáo của ARC cho biết có nhiều yếu tố góp phần vào sự tăng trưởng của khu vực châu Mỹ trong năm 2012. Sự hồi phục toàn diện của nền kinh tế Bắc Mỹ cao hơn các khu vực khác trên thế giới đã góp phần vào thành công này, trong đó có sự tăng cường áp dụng công nghệ mới trong lĩnh vực sản xuất dầu khí và các dự án mở rộng trong lĩnh vực hóa dầu trong khu vực.

Xét trên toàn cầu, giá dầu khí và một số sản phẩm khác vẫn được duy trì ở mức có thể cân nhắc cho việc đầu tư mới vào sản xuất. Các dự án phát điện tái khởi động, đặc biệt là những dự án khí đốt chu trình hỗn hợp, cũng đã làm cho nhu cầu về Hệ thống điều khiển phân tán tăng lên.

Ông Harry Forbes, Chuyên viên phân tích tại ARC và là tác giả của báo cáo, cho biết: “Sự chú trọng của ABB vào nhu cầu về năng lượng và những ngành tiêu thụ nhiều năng lượng như dầu khí, dân dụng và khai thác mỏ đã thúc đẩy ABB phát triển công nghệ để tích hợp cơ sở hạ tầng hệ thống điện và các hệ thống tự động hóa. Chính điều này đã giúp ABB củng cố vị trí của họ trên thị phần của họ trên toàn cầu”. Ông còn cho biết thêm: “Đối với khách hàng công nghiệp, lợi ích thu được là một tầm nhìn lớn hơn trong việc sử dụng năng lượng hiệu quả ,tốt hơn trong tích hợp hệ thống và ứng dụng tự động hóa trong vận hành.

Cũng theo báo cáo, đánh giá trên doanh thu, ABB nằm trong nhóm dẫn dầu về thị phần trong khu vực Mỹ La tinh, và Châu Âu/Trung Đông/Châu Phi (EMEA), duy trì vị trí dẫn đầu thị trường toàn cầu cho cả hai lĩnh vực dịch vụ và kỹ thuật phần mềm và là công ty đứng đầu thế giới trong các ngành dọc quan trọng bao gồm dầu khí, khai thác mỏ và kim loại, giấy và bột giấy.

Bản báo cáo cũng lưu ý rằng DCS đã, đang và sẽ tiếp tục là lĩnh vực kinh doanh dịch vụ kỹ thuật chủ yếu, với các dự án phối hợp kỹ thuật và vận hành sẽ đóng góp quá nửa tổng doanh thu của dự án. Tình trạng thiếu kỹ sư có trình độ sẽ góp phần vào nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ này. Việc sử dụng công nghệ thông tin mới, chẳng hạn như ảo hóa và các cổng thông tin hợp tác, giúp cho các nhà hầu EPC và các công ty sử dụng sản phẩm có khả năng tiếp cận các nhóm kỹ sư tài năng trên toàn thế giới cho các dự án mang tính toàn cầu.

“Với kiến thức chuyên sâu về tự động hóa công nghiệp, đội ngũ kỹ sư rộng khắp toàn cầu, chúng tôi đã giúp khách hàng vận hành và quản lý thành công các dự án DCS, cho dù dự án đó ở khu vực nào và mức độ phức tạp tới đâu. Nhóm các chuyên gia của chúng tôi giúp khách hàng mở rộng phạm vi vận hành hoặc nâng cấp hệ thống hiện tại của họ để đạt kết quả tối đa với gián đoạn tối thiểu” ông Sandy Taylor, Giám đốc marketing và bán hàng của ban Tự động hóa công nghiệp của ABB cho biết. “Chúng tôi cung cấp các giải pháp tự động DCS đa dạng để nâng cao hiệu quả và an toàn cho bất kỳ nhà máy với quy mô nào, với khả năng tích hợp quy trình, điện hóa, an toàn và hệ thống của của bên thứ ba trên cùng một nền tảng.”

Tổ hợp các giải pháp DCS của ABB bao gồm hệ thống 800xA Extended tiêu biểu, hệ thống điều khiển Symphony Plus, hệ thống điều khiển Freelance cho các ứng dụng từ cỡ nhỏ tới cỡ trung, cũng như các hệ thống điều khiển trước đây. Tất cả các hệ thống điều khiển ABB đều cho phép nâng cấp tới hệ thống cao hơn với công nghệ tiên tiến hơn và đảm bảo tính hiệu quả trong đầu tư hệ thống. ABB cũng cung cấp danh sách ứng dụng và dịch vụ công nghiệp phong phú để bổ sung cho những hệ thống điều khiển cốt lõi này.