Sensor là gì? Những lưu ý khi lựa chọn cảm biến phù hợp

Sensor là gì? Cảm biến là gì?

Sensor, Cảm biến là một thiết bị điện tử có chức năng đo và giám sát các điều kiện môi trường. Dữ liệu được ghi lại bởi các thiết bị này thường được máy tính thu thập, sau đó sử dụng thông tin để thực hiện hành động. 

Ví dụ, bạn có thể trang bị cho tủ lạnh một bộ cảm biến được liên kết với bộ điều khiển nhiệt của tủ lạnh. Khi thiết bị cảm nhận được rằng nhiệt độ trong ngăn đá đã tăng quá giới hạn cho phép, thiết bị có thể kích hoạt bộ điều nhiệt khởi động và giảm nhiệt độ cho đến khi ngăn đá lại một lần nữa vừa đủ lạnh.

Ứng dụng của cảm biến Sensor 

Ngày nay, Sensor có một số ứng dụng trong hệ thống chiếu sáng tự động, trò chơi điện tử, hệ thống an ninh và thậm chí cả điện thoại di động. Hãy cùng khám phá những công dụng này chi tiết hơn.

1. Hệ thống chiếu sáng tự động

Hệ thống chiếu sáng tự động thường sử dụng cảm biến chuyển động để tự động làm mờ hoặc tắt đèn khi mọi người rời khỏi phòng. Một số cũng được kích hoạt bằng một cú chạm hoặc âm thanh khi một người đã sẵn sàng đi ngủ. Trong những trường hợp như vậy, đèn bên trong sẽ tắt trong khi đèn bên ngoài tự động bật.

2. Trò chơi điện tử

Ngày nay, các bộ điều khiển trò chơi điện tử và trò chơi nói chung đều tích hợp sẵn cảm biến chuyển động. Bộ điều khiển trò chơi điện tử có thể theo dõi định hướng và gia tốc của người chơi trở nên nổi tiếng vào năm 2006 với sự ra đời của Bộ điều khiển từ xa Wii của Nintendo. Tuy nhiên, Sensor chuyển động đã được sử dụng trong các trò chơi arcade từ những năm 1990. Một trò chơi điện tử có tên “Hang-On” hoạt động với một chiếc xe máy mà người chơi có thể cưỡi và di chuyển bằng cơ thể của mình.

3. Hệ thống an ninh

Các hệ thống an ninh ngày nay có cảm biến chuyển động kích hoạt báo động khi phát hiện có kẻ đột nhập. Tốt nhất là bạn nên bật các hệ thống này khi rời khỏi nhà để chúng có thể bắt được những kẻ xâm nhập. Một số trong số chúng có thể được lập trình để kích hoạt camera an ninh khi phát hiện chuyển động.

Ngoài việc phát hiện những kẻ đột nhập trong nhà của bạn, thiết bị phát hiện chuyển động cũng có thể giúp cuộc sống hàng ngày của bạn dễ dàng hơn. Bạn có thể sử dụng nó để:

• Giám sát con bạn ngay cả khi chúng không ở cùng phòng
• Theo dõi chuyển động của thú cưng 
• Tự động đổ chuông cửa khi có người ở gần cửa trước

4. Điện thoại di động

Hầu hết các điện thoại di động ngày nay đều tự động xoay màn hình khi bạn quay điện thoại. Đó là hoạt động của công nghệ Sensor chuyển động. Thiết bị di động sử dụng cảm biến khi bạn chơi trò chơi sử dụng chuyển động của điện thoại để điều khiển nhân vật hoặc các nhiệm vụ trong trò chơi.

Những lưu ý khi lựa chọn cảm biến phù hợp

1. Các loại cảm biến

Việc lựa chọn Sensor được xác định dựa trên thành phần của đặc tính (kim loại, rắn, lỏng, khí....). Các cảm biến thường được sử dụng bao gồm:

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ có sẵn ở một số dạng bao gồm đầu dò nhiệt độ, nhiệt điện trở, cặp nhiệt điện và thiết bị nhiệt độ điện trở. Ứng dụng của chúng rất rộng rãi như: máy tính, điện thoại di động, ô tô và hệ thống điều hòa không khí đều sử dụng các loại cảm biến nhiệt độ khác nhau.

Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là cảm biến không tiếp xúc mà vẫn phát hiện sự hiện diện của một vật thể. Chúng có thể được sử dụng cho các kỹ thuật Quang học, Siêu âm và Hiệu ứng Hall, cùng nhiều kỹ thuật khác. Sensor tiệm cận được sử dụng trong các ứng dụng như điện thoại di động, cảm biến đỗ xe trong ô tô và đo khoảng cách mặt đất trong máy bay.

Cảm biến hồng ngoại (IR)

Có hai loại cảm biến hồng ngoại:

• Loại truyền qua: Bộ phát hồng ngoại và bộ dò hồng ngoại được đặt đối diện nhau để cảm biến phát hiện đối tượng đi qua giữa chúng.
• Loại phản xạ: Máy phát và máy dò được đặt gần nhau, đối diện với đối tượng để cảm biến phát hiện đối tượng ở phía trước cảm biến.

Cảm biến áp suất

Có ba loại áp suất có thể được đo là áp kế, tuyệt đối và chênh lệch.

• Áp kế: đo áp suất so với áp suất khí quyển xung quanh. Cảm biến này sẽ hữu ích để đo mức chất lỏng trong bể thông hơi bằng cách sử dụng sự khác biệt về áp suất khí quyển xung quanh và áp suất thủy tĩnh.
• Tuyệt đối: đo áp suất so với môi trường chân không. Cảm biến áp suất tuyệt đối có thể được sử dụng để đo áp suất khí quyển nhằm xác định độ cao. Một công dụng khác là trong hệ thống giám sát áp suất lốp.
• Chênh lệch: đo sự khác biệt về áp suất giữa hai điểm. Các cảm biến này thường được sử dụng để phát hiện sự khác biệt về áp suất ở hai bên của một vật thể. Một ví dụ điển hình của điều này là giám sát luồng không khí trong các ứng dụng điều hòa không khí.

Cảm biến ánh sáng

Cảm biến ánh sáng, hay thiết bị điện quang, thiết bị quang điện, là thiết bị thụ động chuyển đổi năng lượng ánh sáng (photon) trở thành tín hiệu điện đầu ra (electron). Chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử tiêu dùng (như điều chỉnh độ sáng màn hình tự động trong điện thoại thông minh), ô tô và các ứng dụng bảo mật. 

Cảm biến lưu lượng và mức

Cảm biến lưu lượng đo lưu lượng của chất lỏng, chất khí hay hỗn  hợp khí - lỏng. Các cảm biến này thường được sử dụng trong các thiết bị hô hấp, thiết bị tập trung oxy và điều hòa không khí...

Cảm  biến mức là một thiết bị xác định lượng / mức chất lỏng chảy trong một hệ thống đóng hoặc mở. Có hai loại phép đo mức: mức liên tục và mức điểm. Cảm biến mức liên tục đo đến một giới hạn cụ thể cung cấp kết quả chính xác, trong khi cảm biến mức điểm chỉ xác định xem mức chất lỏng cao hay thấp.

2. Ứng dụng dự định

Bạn cần biết mình cần Sensor để làm gì trước khi chọn cảm biến. Một số yếu tố như:

• Khoảng cách từ mục tiêu - điều này sẽ cung cấp hướng dẫn về độ nhạy cần thiết của cảm biến trong việc đáp ứng mục tiêu của nó và phạm vi cần thiết để đảm bảo rằng nó phù hợp với mục đích.
• Vị trí của cảm biến - môi trường nơi đặt cảm biến sẽ xác định kích thước thích hợp của Sensor và sẽ cho biết phạm vi lắp đặt.

3. Độ chính xác 

Tính chuẩn xác thường là một thông số kỹ thuật quan trọng mà một sản phẩm cần phải đáp ứng. Trong tiếp thị Sensor, tính chuẩn xác (acccuracy) và tính chính xác (precision) thường được sử dụng để thay thế cho nhau nhưng trên thực tế chúng đại diện cho hai điều khác nhau. Bạn bắt buộc phải phân biệt rõ khi quyết định thông số kỹ thuật nào là ưu tiên.

Tính chuẩn xác đề cập đến việc đọc kết quả đầu ra của cảm biến gần như thế nào với giá trị thực, trong khi tính chính xác liên quan đến khả năng phát hiện những thay đổi nhỏ của cảm biến. Cảm biến chính xác hơn có phân bố hẹp hơn, trong khi cảm biến chuẩn xác hơn gần với giá trị thực tế hơn.

4. Độ bền
 
Khi chọn một Sensor, điều quan trọng là phải xem xét các yếu tố liên quan đến độ bền của nó, bao gồm:

• Độ bền của cảm biến như thế nào?
• Nó sẽ tồn tại trong một thời gian dài mà không cần phải thay thế?
• Nó sẽ chịu được môi trường khắc nghiệt?

Mỗi Sensor đều có tuổi thọ hữu hạn thường được xác định bởi tuổi thọ hoạt động, thời gian lưu trữ hoặc ngày hết hạn của cảm biến. Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của cảm biến bao gồm; thiết kế, vật liệu, quy trình sản xuất, mức nồng độ đo được và các điều kiện môi trường xung quanh cảm biến.

Ví dụ, một số cảm biến tiêu thụ các vật liệu như oxy hoặc glucose có thể có tuổi thọ rất ngắn trong khi các cảm biến khác, điển hình là cảm biến nhiệt độ, có tuổi thọ trên 10 năm. Điều đáng chú ý là mặc dù ngay cả những cảm biến có tuổi thọ cao hơn cũng có thể bị lão hóa theo thời gian làm mất độ nhạy và giảm độ chính xác của nó.

Độ bền rất quan trọng để đảm bảo rằng Sensor có hiệu quả về chi phí, phù hợp với mục đích và giảm khả năng bị trôi. Mặc dù hiện tượng trôi (xảy ra khi cảm biến tiếp xúc với các điều kiện làm giảm độ chính xác của cảm biến) là không thể tránh khỏi theo thời gian, điều này có thể được giảm thiểu bằng cách xem xét môi trường và độ bền của Sensor.

5. Các loại đầu ra

Có ba loại đầu ra chính: Điện áp tương tự; PWM; Kỹ thuật số nối tiếp

6. Thời gian phản hồi 

Hầu hết các Sensor có thời gian phản hồi được đo bằng mili giây, mặc dù một số (thường là cảm biến khí và rò rỉ) có thể được đo bằng giây hoặc phút. Thời gian phản hồi tối ưu thường sẽ được xác định bởi dữ liệu thu được.

7. Độ lặp lại

Điều quan trọng là phải xem xét liệu biến đang được cảm nhận có thể được đo lường nhất quán trong cùng một môi trường hay không. Độ lặp lại đề cập đến tính nhất quán của một cảm biến so với chính nó, xác định xem nó có cung cấp cùng một kết quả trong cùng một trường hợp lặp đi lặp lại hay không.

8. Chi phí 

Khi xem xét tiềm năng phát triển và khả năng mở rộng, giá thành của Sensor là một yếu tố quan trọng. Trong khi cảm biến thường là một thành phần thiết yếu của bất kỳ cơ sở hạ tầng nào, chúng phải được định giá ở mức tỷ lệ thuận với phạm vi tài chính của dự án tổng thể mà chúng hỗ trợ.

9. Yêu cầu đặc biệt

Có thể có các yêu cầu đặc biệt dành riêng cho một cảm biến cụ thể hoặc việc sử dụng cảm biến cần được xem xét. Các yêu cầu như vậy có thể bao gồm nhiệt độ, độ ẩm quá cao hoặc quá gần với các quy trình hàn có thể làm cho một cảm biến thích hợp khác không phù hợp cho một mục đích sử dụng cụ thể.

Công nghệ cảm biến - Sensor - đã đi một chặng đường dài kể từ khi Samuel Bagno tạo ra cảnh báo siêu âm đầu tiên vào những năm 1940. Ngày nay, các ứng dụng cảm biến giúp cuộc sống hàng ngày của chúng ta trở nên tốt đẹp hơn. Ngay cả những món vật dụng bình thường như thiết bị di động của chúng ta cũng sử dụng cảm biến.