Các thuật ngữ phổ biến được sử dụng cho Sensor

Cảm biến (Sensor) có nhiều tùy chọn khác nhau khi nói đến tín hiệu đầu ra. Đầu ra có thể là tiếp điểm rơ le điện cơ hoặc có thể ở trạng thái rắn. Nếu đó là đầu ra trạng thái rắn, thì logic có thể là NPN hoặc PNP. Một trong hai loại đầu ra có thể là “Thường mở’  hoặc “Thường đóng”.

 

1. Tiếp điểm rơ le điện cơ so với đầu ra trạng thái rắn

Đầu ra rơ le điện cơ sử dụng một bộ tiếp điểm vật lý mở hoặc đóng để chuyển tín hiệu. Điều này hoạt động rất giống với một công tắc đèn trong ngôi nhà của bạn. Nó có thể mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Ưu điểm của đầu ra tiếp điểm rơle là tín hiệu được BẬT hoàn toàn hoặc TẮT hoàn toàn. Và loại mạch đầu ra này thường có thể xử lý dòng điện cao hơn nhiều qua nó. Một hạn chế của tiếp điểm rơ le là vì nó là cơ khí, cuối cùng nó sẽ bị mòn sau thời gian dài sử dụng và mối hàn bị đóng hoặc bị kẹt mở. Hầu hết các công tắc hành trình cung cấp như loại mạch đầu ra của chúng, mặc dù một số cảm biến khác cũng có thể có tùy chọn này.

 

Đầu ra ở trạng thái rắn sử dụng một thiết bị thuần điện để chuyển đổi tín hiệu đầu ra. Ví dụ, về thiết bị trạng thái rắn sẽ là bóng bán dẫn, MOSFET, SCR hoặc Triac. Các thiết bị trạng thái rắn không sử dụng các bộ phận chuyển động hoặc cơ khí và về cơ bản có tuổi thọ vô hạn nếu chúng không bị quá tải. Chúng nhỏ hơn các tiếp điểm rơ le và không gây tiếng ồn khi chuyển đổi tín hiệu đầu ra. Một số hạn chế đối với các thiết bị trạng thái rắn là chúng thường không xử lý nhiều dòng điện như tiếp điểm rơ le và chúng không bao giờ thực sự TẮT hoàn toàn hoặc BẬT hoàn toàn nên chúng sẽ có một số dòng điện rò rỉ ở trạng thái TẮT hoặc mở.

 

2. NPN so với PNP hoặc Sink so với Source

Đối với đầu ra trạng thái rắn DC: một cân nhắc quan trọng cần tính đến là liệu đầu ra cảm biến là NPN hay PNP (các thuật ngữ mô tả tương tự là Sinking và Sourcing). Để đấu dây đúng cách cho thiết bị điều khiển của bạn, trước tiên bạn cần biết cảm biến bạn đang sử dụng đang chuyển đổi kết nối dương hay âm.

 

Đối với cảm biến AC (dòng điện xoay chiều): nguồn điện xoay chiều xoay chiều cực tính của nó đạt 120 lần mỗi giây với dòng điện 60 hertz và cảm biến AC được thiết kế cho điều đó. Mặt khác, cảm biến DC (dòng điện một chiều) chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng .Và do đó, phải được xem xét về cực tính không đổi.

 

Với cảm biến DC, NPN và PNP có thể là những thuật ngữ bạn nghe thấy khá thường xuyên. Các thuật ngữ này xác định cực thu (Collector), cực nền (Base) và cực phát (Emitter) của bóng bán dẫn. Trong các bóng bán dẫn này, việc chuyển đổi BẬT và TẮT được thực hiện giữa các chân Bộ thu và Bộ phát, và Chân đế (được điều khiển bởi cảm biến) sẽ xác định khi nào điều đó xảy ra. Cách bóng bán dẫn (transistor) đóng mạch điều khiển sẽ xác định xem đó là đầu ra Sink hay Source.

 

• NPN

Đối với bóng bán dẫn NPN: khi một cực dương có đủ điện áp được đặt vào cực nền (Base), một dòng điện nhỏ sẽ chạy qua đường giao nhau từ Bộ thu (Collector) đến Bộ phát (Emitter). Dòng điện nhỏ này mở ra đường dẫn cho dòng điện dương lớn hơn từ Bộ thu chảy đến Bộ phát. Trong trường hợp này, khi điểm tiếp giáp Bộ thu – phát của bóng bán dẫn đóng lại. Nó trở thành một công tắc hoàn thành mạch ở phía âm của bộ tải. Nói cách khác, bóng bán dẫn đang làm chìm (Sinking) dòng điện được cung cấp chạy qua thiết bị điều khiển.

 

• PNP

Với bóng bán dẫn PNP, khi cực âm của điện áp đủ được đặt vào cực nền (Base), một dòng điện nhỏ chạy qua đường giao nhau từ Bộ phát đến Cực nền (Emitter-to-Base). Dòng điện nhỏ này mở ra đường dẫn cho dòng điện tích cực của Bộ phát điện chạy đến Bộ thu âm. Trong trường hợp này, khi đường giao nhau Bộ phát-Bộ thu (Emitter-Collector) của bóng bán dẫn đóng lại, nó sẽ là một công tắc hoàn thành mạch ở phía tích cực của tải. Nói cách khác, bóng bán dẫn là nguồn cung cấp dòng điện chạy đến thiết bị điều khiển.

 

Điều quan trọng là chọn tính chất (NPN vs PNP) chính xác cho cảm biến của bạn. Chúng tùy thuộc vào thiết bị mà nó đang gửi tín hiệu. Nhiều sensor DC ngày nay bao gồm cả hai loại bóng bán dẫn. Vì vậy bạn có thể dễ dàng kết hợp chúng với thiết bị điều khiển mà bạn đang sử dụng.

 

3. Dòng điện AC (Alternating Current) của đầu ra trạng thái rắn

Một số sensor hỗ trợ đầu ra ở trạng thái rắn AC. Thiết bị trạng thái rắn được sử dụng cho đầu ra trạng thái rắn AC thường là Triac. Bạn không cần phải lo lắng về NPN / PNP hoặc Sinking / Sourcing với đầu ra trạng thái rắn AC. Vì dù sao thì hướng của dòng điện cũng sẽ thay đổi. Triacs phản hồi nhanh, không gây tiếng ồn khi chuyển đổi và không bao giờ bị mòn. Hạn chế của chúng là có xếp hạng chuyển mạch dòng điện thấp hơn so với rơ le điện cơ. Và chúng có xu hướng có dòng rò rỉ cao hơn so với bóng bán dẫn DC.

 

4. Thường mở vs. Thường đóng (NO/NC)

Thường mở (NO) so với thường đóng (NC)

NO và NC là các thuật ngữ thường dùng của cảm biến. Chúng được sử dụng để mô tả việc đầu ra là BẬT (On) hay TẮT (Off), dựa trên trạng thái bình thường của sensor. Đây là một thuật ngữ khi tùy chọn đầu ra duy nhất là tiếp điểm rơ le và công tắc trạng thái rắn không tồn tại. Tuy nhiên, ngày nay chúng ta sử dụng các thuật ngữ tương tự để mô tả đầu ra trạng thái rắn hoặc rơle.

Nếu đầu ra hiện lên là đang được đóng, vậy đầu ra sẽ là mở (ON). Như khi rơ-le hoặc công tắc đèn đang đóng, đầu ra nó sẽ là đang mở. Khi một đầu ra hiện lên như đang được bật, vậy đầu ra nó sẽ là đóng (OFF).

Trạng thái bình thường của sensor

Trạng thái bình thường của một sensor nghĩa là cảm biến đó không phát hiện ra vật thể nào.

Ví dụ, nếu sensor nào đều thường có trạng thái đầu ra mở và nó không phát hiện vật thể nào, đầu ra là “Off”. Sau đó, đầu ra sẽ bật “On” khi nó phát hiện vật nào đó. Tương tự, nếu sensor ở trạng thái đầu ra đóng và đầu ra của nó là “On” khi nó không thể phát hiện vật thể. Đầu ra của nó sẽ thành “Off” khi vật thể được phát hiện.

 

5. Đánh giá môi trường

Tất cả các cảm biến cung cấp một số mức độ bảo vệ khỏi các yếu tố môi trường. Ví dụ như độ ẩm và các mảnh vỡ vụn. Xếp hạng Bảo vệ chống xâm nhập (IP) được thiết lập bởi IEC và xác định khả năng bảo vệ được cung cấp bởi các thiết bị điện và vỏ của chúng. Nó tương tự như hệ thống đánh giá NEMA. Xếp hạng IP từ IP65 trở lên rất phổ biến đối với hầu hết các cảm biến. Các mô hình nhiệm vụ khắc nghiệt cũng có sẵn và có thể có xếp hạng cao như IP69K. IP69K thường được yêu cầu trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống. Đây là nơi cảm biến phải chịu được quy trình làm sạch, thường là với các hóa chất khắc nghiệt.