Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
PROXIMITY SENSOR (CẢM BIẾN TIỆM CẬN)
 INDUCTIVE PROXIMITY SENSOR:
 Cảm biến tiệm cận điện cảm (inductive proximity sensor) là loại cảm biến
dùng để phát hiện sự có mặt của một vật thể mà không cần tiếp xúc trực
tiếp với vật thể đó, cảm biến tiệm cận đa dạng về kích cỡ và hình dáng,
được ứng dụng trong nhiều mục đích và lĩnh vực khác nhau.
 Loại cảm biến này gồm có một cuộn dây điện từ được sử dụng để phát
hiện sự có mặt của một vật thể kim loại, nó không thể phát hiện một vật
thể phi kim.
1.Cấu tạo nguyên lý hoạt động của Inductive Pro Sensor:
a. Cấu tạo:gồm có 4 thành phần chính:
 Coil: Cuộn dây cảm biến.
 Oscillator: Bộ tạo dao động gồm một tụ điện và một cuộn dây
mắc song song.
 Trigger Circuit: Mạch ghi nhận tín hiệu.
 Output Circuit: Mạch điện ngõ ra.
b. Nguyên lý hoạt động:
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 1
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
 Khi một vật thể kim loại tiến vào vùng từ trường ( sinh ra bởi bề
mặt xuyên qua cuộn dây dến bề mặt của cảm biến) (khoảng cách từ
0÷20 cm), từ trường này phản hồi lại giữ cho mạch dao động tiếp
tục hoạt động. Khi một vật thể kim loại tiến vào vùng từ trường,
một dòng điện xoáy sinh ra trên bề mặt vật thể kim loại. Dòng điện
xoáy này tạo nên tải của cảm biến, làm giảm biên độ của vùng điện
từ. Khi vật thể càng đến gần cảm biến thì dòng điện xoáy càng tăng
lên làm tăng tải của mạch dao động và hơn nữa làm giảm biên độ
của từ trường (từ trở tăng lên). Đến một trị số nào đó sẽ không tăng
nữa và bộ tạo dao động sẽ không dao động nữa, tín hiệu này sẽ
được ghi nhận (bởi mạch Trigger), xử lý và đưa ra ngõ ra.

b. Target (đối tượng cảm biến):
 Target đúng tiêu chuẩn thường là thép, có bề dày 1mm, chiều dài
cũng như chiều rộng bằng đường kính của đầu cảm biến sensor
(Active Face), hướng vuông góc với cảm biến.
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 3
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
 Đối với cảm biến có vòng chắn thì Target chuẩn có kích thước
bằng với đường kính của bề mặt tác động của cảm biến. Target
chuẩn đối với cảm biến không có vòng chắn là vật có bề mặt bằng
với đường kính của bề mặt tác động của cảm biến hoặc bằng 3 lần
vùng tác động của cảm biến và có thể lớn hơn.
 Để khoảng cách cảm biến với Target đạt chuẩn theo quy định của
nhà sản xuất thì Target ≥ d. Tuy nhiên, nếu Target < Standard
Target hoặc có hình dạng không đều thì khoảng tác động của cảm
biến (Sn) giảm xuống. Do đó phải đạt gần hơn thì cảm biến mới có
thể nhận thấy được.
c. Hệ số chỉnh sửa kích thước vật thể:
 Một hệ số chỉnh sửa chấp nhận được khi vật thể nhỏ hơn vật
chuẩn. Để xác định vùng cảm ứng cho vật thể nhỏ hơn vật chuẩn
(Snew), ta nhân khoảng cách vùng tác động của cảm biến (Srated)
với hệ số chỉnh sửa (T). Ví dụ: Như một cảm biến có vòng chắn có
khoảng cách vùng tác động là 1mm và vật thể cần phát hiện có kích
thước bằng một nửa vật chuẩn, ta tính được khoảng cách tác động
mới là 0.83 mm (1mm x 0.83).
 Snew = Srated x T
 Snew = 1mm x 0.83
 Snew = 0.83 mm
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 4
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
d. Bảng thông số về độ chính xác cho mỗi loại Target:

C. Nó dựa vào việc tính toán sai
số trong quá trình sản xuất. Khoảng cách hoạt động hiệu quả
khoảng ± 10
0
C của khoảng cách tác động (Sn). Điều này có nghĩa
là vật thể sẽ được phát hiện trong khoảng từ 0 đến 90% của khoảng
cách tác động. Tùy thuộc vào mỗi thiết bị, tuy nhiên, khoảng cách
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 6
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
tác động hiệu quả (Sr) có thể xa hơn 110% của khoảng cách tác
động (Sn).
 Khoảng cách chuyển mạch hữu ích (Su) (the useful switching
distance) là khoảng cách chuyển mạch được tính toán theo điều
kiện điện áp và nhiệt độ lý thuyết. Khoảng cách chuyển mạch hữu
ích (Su) thì bằng khoảng 10% của khoảng cách hoạt động hiệu quả
(Sr).
 Khoảng cách hoạt động chắc chắn (Sa) (the guaranteed operating
distance) là khoảng cách chuyển mạch cho sự hoạt động của cảm
biến tiệm cận trong phạm vi điều kiện hoạt động cụ có thể chấp
nhận được đảm bảo. Khoảng cách hoạt động chắc chắn (Sa) nằm
trong khoảng 0 ÷ 81% của khoảng cách hoạt động (Sn).

 Các chuyển mạch của cảm biến tiệm cận chỉ đáp ứng lại với vật
thể khi vật thể đó nằm trong khu vực xác định đằng trước bề mặt
của cảm biến. Điểm mà cảm biến tiệm cận nhận ra được một vật
thể mang đến gọi là điểm tác động (operating point). Và điểm mà
khi vật thể đi ra làm thiết bị chuyển lại trạng thái ban đầu gọi là
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 7
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
điểm thoát (release point). Khoảng cách giữa 2 điểm này gọi là

mặt tác động của cảm biến. Mỗi cảm biến sẽ có hướng dẫn kèm
theo cho mỗi ứng dụng. Nếu có bề mặt kim loại đặt đối diện với
cảm biến thì nó phải được đặt xa hơn tối thiểu 3 lần khoảng tác
động của cảm biến.
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 9
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 10
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
 Unshielded Inductive Pro Sensor (không có màng chắn): Có thị
trường tác động rộng hơn loại có màn chắn. Lõi ferrit tập trung từ
trường phân tán vào hướng sử dụng (hướng mà vật thể cần phát
hiện sẽ đi qua).
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 11
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 12
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 13
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
6. Khoảng cách giữa các cảm biến:
 Cần phải chú ý khi sử dụng nhiều cảm, khi có hai hay nhiều hơn
cảm biến đặt kế nhau hay đối diện nhau có thể xảy ra nhiễu hoặc sự
ảnh hưởng lẫn nhau giữa chúng dẫn đến sai tín hiệu đầu ra. Những
nguyên dưới đây tắc nhìn chung có thể làm thấp nhất sự tác động
lẫn nhau của các cảm biến:
 Các loại cảm biến có vòng chắn đặt đối diện nhau phải cách ít nhất
4 lần vùng tác động của cảm biến.
 Các loại cảm biến không có vòng chắn đặt đối diện nhau
phải cách ít nhất 6 lần vùng tác động của cảm biến.
 Các loại cảm biến có vòng chắn đặt cạnh nhau phải cách ít
nhất 2 lần đường kính bề mặt tác động của cảm biến.

 Ngõ ra được gọi là thường mở (NO) hoặc thường đóng (NC) tùy
thuộc vào trạng thái của transistor khi chưa phát hiện ra vật thể. Ví
dụ, ngõ ra PNP là OFF khi chưa phát hiện ra vật thể, khi đó nó là
một thiết bị thường mở. Ngược lại nếu ngõ ra PNP là ON khi chưa
phát hiện ra vật thể, khi đó nó là một thiết bị thường đóng.
 Ngoài ra còn có loại cảm biến có ngõ ra bổ sung (có 4 dây ở ngõ
ra). Ngõ ra bổ sung là loại ngõ ra có cả tiếp điểm thường đóng và
thường mở trên cùng một cảm biến.
8. Các dạng kết nối cảm biến với tải:
 Trong một vài ưng dụng có thể phải sử dụng nhiều cảm biến để
điều khiển một quá trình công tác.những cảm biến này có thể được
kết nối với nhau theo kiểu song song hoặc nối tiếp. Đối với kiểu kết
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 16
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
nối nối tiếp tất cả cảm biến đều ON thì ngõ ra mới ON. Còn đối với
kiểu kết nối song song thì một trong các cảm biến ON thì ngõ ra sẽ
ON.
 Có một vấn đề phải được xem xét khi kết nối các cảm biến theo
kiểu kết nối song song. Chẳng hạn vấn đề sụt áp trên mỗi cảm biến
khi có nhiều cảm biến mắc nối tiếp với nhau.
a. Nối nối tiếp: Ở trường hợp này để cho cảm biến hoạt động bình thường thì điện
áp rơi trên tải phải bé hơn hoặc bằng điện áp nguồn trừ đi điện áp rơi trên các
cảm biến.
V
load
≤ V
soure
-V
sensor
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 17

GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 24
Tiểu luận bộ môn : Cơ Điện Tử Ứng Dụng - Nhóm 8
GVHD: TS.Đào Thế Diệu Trang 25