Đôi khi cảm biến được gắn trực tiếp vào một linh kiện khác, trong khi một số cảm biến được đặt cách xa linh kiện và sử dụng ánh sáng hoặc bức xạ để cảm biến. Cảm biến được phân loại thành cảm biến tiếp xúc và cảm biến không tiếp xúc dựa trên vị trí lắp đặt. Phân loại cảm biến này sẽ được thảo luận thêm trong bài viết dưới đây.

Tổng quan về cảm biến tiếp xúc và cảm biến không tiếp xúc

Cảm biến tiếp xúc là thiết bị được gắn trực tiếp vào vật thể. Ví dụ, nếu cần đo nhiệt độ của chất lỏng, có những cảm biến có thể được đặt bên trong vật chứa. Những cảm biến như vậy được gọi là cảm biến tiếp xúc.

Cảm biến không tiếp xúc là cảm biến không được gắn vào vật thể, nhưng được đặt ở khoảng cách xa và phát ra bức xạ hoặc ánh sáng để đo. Việc đo nhiệt độ tương tự cũng có thể được thực hiện bằng cảm biến không tiếp xúc được đặt cách xa vật chứa. Những cảm biến như vậy được gọi là cảm biến không tiếp xúc.

So sánh cảm biến tiếp xúc và không tiếp xúc

Bảng dưới đây so sánh cấu trúc, ưu điểm và nhược điểm của cảm biến tiếp xúc và không tiếp xúc.

Nhiệt kế thủy tinh đựng chất lỏng

Nhiệt kế thủy tinh lỏng là loại nhiệt kế được sử dụng phổ biến nhất. Loại nhiệt kế này được đặt bên trong vật chứa hoặc trên cơ thể người để đo nhiệt độ, do đó nó được gọi là cảm biến tiếp xúc. Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này được giải thích bên dưới.

• Loại nhiệt kế này bao gồm một bình chứa chất lỏng nở ra theo nhiệt độ của môi trường xung quanh, thường là thủy ngân.
• Khi nhiệt độ xung quanh bể chứa tăng lên, nhiệt độ của chất lỏng cũng tăng lên và bắt đầu giãn nở.
• Có một thang đo được gắn gần ống chứa chất lỏng đang giãn nở.
• Nhiệt độ của môi trường xung quanh có thể được xác định bằng cách đo lượng chất lỏng giãn nở và thể hiện trên thang đo.
• Các loại nhiệt kế này chủ yếu được sử dụng để đo nhiệt độ cơ thể con người.

Nhiệt kế lưỡng kim

Nhiệt kế lưỡng kim là thiết bị đo nhiệt độ tiếp xúc được sử dụng trong máy điều hòa không khí, máy sưởi, v.v. để đo nhiệt độ. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhiệt kế lưỡng kim như sau:

• Hầu hết các kim loại đều nở ra hoặc co lại khi nhiệt độ của kim loại thay đổi. Đây chính là nguyên lý hoạt động của nhiệt kế lưỡng kim.
• Nhưng không phải mọi kim loại đều thay đổi cùng một tốc độ. Mức độ giãn nở hoặc co lại khác nhau tùy từng kim loại.
• Nhiệt kế lưỡng kim sử dụng hai kim loại khác nhau có hệ số uốn thay đổi được dán lại với nhau thành một dải duy nhất.
• Khi nhiệt độ tăng, kim loại có hệ số nhiệt độ thấp hơn sẽ co lại và kim loại có hệ số nhiệt độ cao hơn sẽ nở ra.
• Kết quả là toàn bộ dải kim loại sẽ uốn cong theo hướng kim loại co lại.
• Lượng uốn cong tạo ra trong dải tỷ lệ thuận với nhiệt độ và nhiệt độ có thể được tính toán bằng cách tính hiệu ứng uốn cong.

Cảm biến mức phao

Cảm biến mức dạng phao cũng là loại cảm biến tiếp xúc được sử dụng trong đo mức. Loại cảm biến này thường được sử dụng khi chất lỏng có độ nhớt cao. Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến này được giải thích bên dưới.

• Một vật liệu nhỏ hoặc một vật nổi có khối lượng riêng rất nhỏ được phép nổi trên bề mặt chất lỏng bên trong bình chứa.
• Có hai loại cảm biến phao – loại thủ công và loại cảm biến điện tử.
• Cảm biến điện tử loại thủ công bao gồm một băng được kết nối với phao và có thể đo được mức nước bằng cách đọc số trên băng.
• Tuy nhiên, cảm biến phao này không được sử dụng rộng rãi vì đôi khi thực tế là không thể có người nào đó trèo lên đỉnh bể hoặc thùng chứa.
• Cảm biến phao điện tử bao gồm một sợi cáp được kết nối với mạch điện bên ngoài.
• Dựa vào chiều dài của dây cáp, có thể đo được mức chất lỏng trong bình chứa.

Nhiệt kế quang học

Nhiệt kế quang học là loại cảm biến không tiếp xúc được sử dụng để đo nhiệt độ. Khi nhiệt độ của vật liệu quá cao, việc đo nhiệt độ bằng nhiệt kế tiếp xúc rất khó khăn vì có thể làm hỏng thiết bị. Nhiệt kế quang học được sử dụng trong những trường hợp như vậy. Cấu tạo và hoạt động của các cảm biến này như sau:

• Thành phần chính của nhiệt kế quang học là một sợi đốt được đặt bên trong đèn.
• Nguồn nhiệt cần đo được hội tụ bởi một thấu kính vật kính.
• Có một nhiệt độ cố định cho sợi tóc mà ở đó sợi tóc sẽ không thể nhìn thấy được.
• Nếu nhiệt độ của nguồn cao hơn nhiệt độ ngưỡng, dây tóc sẽ sáng hơn và mỏng hơn.
• Nếu nhiệt độ của nguồn thấp hơn nhiệt độ ngưỡng, dây tóc sẽ sẫm màu và dày hơn.
• Bằng cách xác định độ dày của dây tóc, nhiệt độ của nguồn có thể được đo.

Cảm biến nhiệt độ sợi quang

Cảm biến nhiệt độ sợi quang là thiết bị đo bước sóng ánh sáng phát ra từ nguồn sáng để tính toán nhiệt độ của nguồn. Nó có thể được sử dụng trong hầu hết mọi ứng dụng cần đo nhiệt độ. Cấu tạo và hoạt động của cảm biến nhiệt độ sợi quang như sau.

• Cảm biến này cũng sử dụng nguyên lý giãn nở nhiệt giống như cảm biến nhiệt độ kim loại kép.
• Thiết bị này sử dụng một loại lưới nhất định, còn được gọi là lưới Bragg sợi để đo lường.
• Bước sóng của ánh sáng đi qua các mạng này được gọi là bước sóng Bragg.
• Bước sóng Bragg tỷ lệ thuận với nhiệt độ của vật thể phát ra ánh sáng.
• Bằng cách phân tích bước sóng Braggs, nhiệt độ của nguồn có thể được đo.
• Ưu điểm chính của loại cảm biến này là phạm vi đo nhiệt độ rất rộng nên có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng.

Cảm biến mức RADAR

Cảm biến mức RADAR là thiết bị đo mức không tiếp xúc. Đây là một thiết bị đơn giản nhưng hiệu quả. Tổng quan về cảm biến mức RADAR được giải thích bên dưới.

• Cảm biến này bao gồm một ăng-ten dạng thanh phát ra sóng vi ba vào vật chứa cần đo mức.
• Máy phát sóng vi ba chạm vào bề mặt chất lỏng bên trong bình chứa và phản xạ lại.
• Sóng phản xạ sau đó được cảm biến tiếp nhận và thời gian sóng phản xạ trở lại cảm biến được đo.
• Thời gian thực hiện tỉ lệ nghịch với mức chất lỏng bên trong bình chứa.
• Ưu điểm chính của cảm biến mức RADAR là hiệu quả của cảm biến không dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của chất lỏng.
• Vì vậy, nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

Những điểm chính cần nhớ

Sau đây là những điểm chính chúng ta cần nhớ về “Cảm biến tiếp xúc so với cảm biến không tiếp xúc”

• Cảm biến được coi là cảm biến tiếp xúc nếu nó được đặt trực tiếp trên hoặc bên trong cơ thể có các thông số cần đo.
• Nếu đặt cách xa vật liệu cảm biến thì cảm biến sẽ là cảm biến không tiếp xúc.
• Nhiệt kế thủy tinh lỏng sử dụng chất lỏng có khả năng giãn nở vì nhiệt để đo.
• Nhiệt kế lưỡng kim bao gồm hai dải kim loại dán lại với nhau để đo nhiệt độ.
• Cảm biến mức phao cho phép một vật liệu nhỏ có mật độ thấp nổi trên bề mặt chất lỏng để đo mức.
• Nhiệt kế quang học là loại cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc sử dụng dây tóc và thấu kính.
• Cảm biến nhiệt độ sợi quang bao gồm một mạng Bragg có bước sóng được sử dụng để đo nhiệt độ.
• Cảm biến mức RADAR sử dụng sóng vi ba để đo mức.