Tìm hiểu về cảm biến và phân loại cảm biến

      Chúng ta sống trong Thế giới Cảm biến. Bạn có thể tìm thấy các loại Cảm biến khác nhau trong nhà, văn phòng, ô tô ... Chúng ta làm việc dễ dàng hơn bằng cách bật đèn lên bằng cách phát hiện sự hiện diện của chính chúng ta, điều chỉnh nhiệt độ phòng, phát hiện khói hoặc lửa, làm cho chúng ta cà phê ngon, ngay khi xe của chúng ta ở gần cửa và nhiều nhiệm vụ khác. Nếu đã là một người học điện tử chuyên nghiệp thì ắt phải nắm vững các loại cảm biến này.

Tất cả những điều này và nhiều công việc tự động hóa khác do Cảm biến thực hiện. Trước khi đi sâu vào chi tiết của Cảm biến, các Loại Cảm biến và Ứng dụng khác nhau của các loại cảm biến này là gì, trước tiên chúng ta sẽ xem xét một ví dụ đơn giản về một hệ thống tự động, do Cảm biến và nhiều thành phần. 

Ví dụ chúng ta đang nói về đây là Hệ thống Autopilot trong máy bay. Hầu như tất cả các máy bay dân dụng và quân sự đều có tính năng của Hệ thống kiểm soát bay tự động (Autopilot).

Hệ thống bay tự động nhờ các cảm biến

Hệ thống điều khiển chuyến bay tự động bao gồm một số cảm biến cho các nhiệm vụ khác nhau như điều khiển tốc độ, chiều cao, vị trí, cửa ra vào, chướng ngại vật, nhiên liệu, động cơ và nhiều hơn nữa. Máy tính lấy dữ liệu từ tất cả các cảm biến này và xử lý chúng bằng cách so sánh chúng với các giá trị thiết kế sẵn.

Máy tính sau đó cung cấp tín hiệu điều khiển cho các bộ phận khác nhau như động cơ, cánh tay, bánh lái,.. vv giúp cho một chuyến bay trơn tru. Sự kết hợp của Bộ cảm biến, Máy tính và Cơ học giúp bạn có thể chạy máy bay ở chế độ Tự bay.

Tất cả các thông số đó là cảm biến (cho đầu vào máy tính), Máy tính (bộ não của hệ thống) và cơ học (các kết quả của hệ thống như động cơ) cũng quan trọng không kém trong việc xây dựng một hệ thống tự động thành công.

Trong bài này, chúng ta sẽ tập trung vào phần cảm biến của một hệ thống và xem các khái niệm khác nhau liên quan đến cảm biến (như các loại, đặc điểm, phân loại ...).

Cảm biến là gì?

Có rất nhiều định nghĩa về cảm biến nhưng tôi muốn xác định Cảm biến như là một thiết bị đầu vào cung cấp một tín hiệu đầu ra cho một số lượng vật lý cụ thể (đầu vào).

Thuật ngữ "thiết bị đầu vào" trong định nghĩa của một cảm biến có nghĩa là nó là một phần của một hệ thống lớn hơn cung cấp đầu vào cho một hệ thống điều khiển chính (như một bộ xử lý hoặc vi điều khiển).

Một định nghĩa duy nhất của cảm biến như sau: Nó là một thiết bị chuyển đổi tín hiệu từ một miền năng lượng sang miền điện. Định nghĩa của cảm biến có thể được hiểu nếu chúng ta lấy một ví dụ để xem xét.

Ví dụ đơn giản nhất của cảm biến là một LDR hoặc một điện trở phụ thuộc nhẹ. Nó là một thiết bị có điện trở khác nhau tùy theo cường độ ánh sáng mà nó chịu. Khi ánh sáng rơi xuống trên một LDR cường độ lớn, trở kháng của nó trở nên rất ít và khi ánh sáng cường độ yếu hơn thì trở kháng của LDR trở nên rất cao.

Chúng ta có thể kết nối LDR này trong 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 với lượng ánh sáng rơi xuống LDR. Đó là  một cảm biến ánh sáng.

Vậy chúng ta đã hiểu được Cảm biến là gì, chúng ta sẽ tiếp tục tiến hành phân loại Sensors.

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. Việc phân loại các cảm biến sau đây đã có thể được một chuyên gia sử dụng nhưng đây là một phân loại rất đơn giản của cảm biến.

Trong phân loại đầu tiên của cảm biến, chúng được chia thành Active và Passive. Cảm biến hoạt động là những tín hiệu cần có tín hiệu kích thích bên ngoài hoặc tín hiệu nguồn.

Các cảm biến thụ động, mặt khác, không yêu cầu bất kỳ tín hiệu nguồn bên ngoài và trực tiếp tạo ra phản hồi đầu ra.

Loại phân loại khác dựa trên phương tiện phát hiện được sử dụng trong cảm biến. Một số phương tiện phát hiện là Điện, Sinh học, Hóa học, phóng xạ vv

Phân loại tiếp theo dựa trên hiện tượng chuyển đổi, nghĩa là đầu vào và đầu ra. Một số hiện tượng chuyển đổi thông thường là Điện quang, Nhiệt điện, Điện, Điện, Thermooptic, vv

Việc phân loại cuối cùng của cảm biến là Analog và Digital Sensors. Bộ cảm biến tương tự tạo ra một đầu ra tương tự, tức là một tín hiệu đầu ra liên tục về số lượng đang được đo.

Cảm biến số, tương phản với cảm biến tương tự, làm việc với dữ liệu rời rạc hoặc kỹ thuật số. Dữ liệu trong cảm biến số, được sử dụng để chuyển đổi và truyền dẫn, là kỹ thuật số.

Các loại cảm biến khác nhau

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 tính chất vật lý như Nhiệt độ, Điện trở, Điện dung, Điện dẫn, Nhiệt truyền vv

Các loại cảm biến

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến tiệm cận

Máy gia tốc

Cảm biến hồng ngoại

Cảm biến áp suất

Cảm biến ánh sáng

Thiết bị cảm biến sóng siêu âm

Cảm biến khói, khí và cảm biến cồn

Cảm biến chạm

Cảm biến màu

Cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ nghiêng

Cảm biến dòng chảy

Trong bài này, chúng ta đã thấy về Cảm biến là gì, phân loại cảm biến và các loại cảm biến khác nhau cùng với các ứng dụng thực tế của chúng là gì?