So sánh, đánh giá hiệu quả cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN và Hanyoung CUP-18R8NA | Cách chọn cảm biến điện dung phù hợp

Trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, việc phát hiện vật thể phi kim, kiểm tra sản phẩm bên trong bao bì hoặc giám sát mức chất lỏng qua thành bồn luôn là những bài toán khó đối với cảm biến từ và cảm biến quang thông thường. Cảm biến điện dung trở thành giải pháp phù hợp nhờ khả năng nhận biết sự thay đổi điện dung khi vật thể tiến vào vùng phát hiện.
Autonics CR18-8DN và Hanyoung CUP-18R8NA là hai cảm biến điện dung có nhiều thông số kỹ thuật tương đồng. Cả hai đều sử dụng thiết kế hình trụ M18, khoảng cách phát hiện định mức 8 mm, nguồn cấp 12–24 VDC và ngõ ra NPN thường mở. Tuy nhiên, sự khác biệt về kết cấu cơ khí, môi trường làm việc và yêu cầu lắp đặt khiến mỗi sản phẩm phù hợp với những ứng dụng khác nhau.
Vậy hiệu quả của Autonics CR18-8DN và Hanyoung CUP-18R8NA được đánh giá như thế nào? Doanh nghiệp nên lựa chọn cảm biến điện dung nào cho dây chuyền sản xuất?

1. Cảm biến điện dung là gì?

Cảm biến điện dung, tên tiếng Anh là Capacitive Proximity Sensor, là thiết bị phát hiện vật thể không tiếp xúc dựa trên sự thay đổi điện dung trong vùng cảm biến.
Ở đầu cảm biến có các điện cực tạo ra một trường tĩnh điện. Khi chưa có vật thể, môi trường chủ yếu là không khí nên giá trị điện dung tương đối thấp. Khi một vật thể tiến đến gần, hằng số điện môi trong vùng phát hiện thay đổi, làm điện dung tăng lên. Mạch điện bên trong xử lý sự thay đổi này và kích hoạt tín hiệu ngõ ra.
Khác với cảm biến tiệm cận từ vốn chủ yếu phát hiện kim loại, cảm biến điện dung có thể nhận biết nhiều loại vật liệu như:

1. Kim loại;
2. Nhựa, cao su và thủy tinh;
3. Giấy, carton và gỗ;
4. Nước, dầu và một số loại hóa chất;
5. Hạt nhựa, ngũ cốc, thức ăn chăn nuôi;
6. Bột mì, xi măng và các loại vật liệu dạng bột.

2. Tổng quan cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN

1. Hình dáng và kích thước: Cảm biến có thiết kế hình trụ tròn, chuẩn ren M18 (Đường kính 18mm), giúp dễ dàng gá lắp vào các pát sắt hoặc lỗ khoan tiêu chuẩn trên thành bồn, giá đỡ.
2. Chất liệu vỏ: Khác với các dòng cảm biến từ thường dùng vỏ kim loại, toàn bộ thân ren và đai ốc của CR18-8DN được làm từ nhựa PA6 cao cấp. Sự lựa chọn vật liệu này mang lại hai ưu điểm cơ học lớn: Thứ nhất, cách điện tuyệt đối, an toàn cho hệ thống. Thứ hai, khả năng chống ăn mòn hóa học xuất sắc, đặc biệt phù hợp khi lắp đặt trong môi trường nhà máy thực phẩm, hóa chất, nơi vật liệu kim loại dễ bị rỉ sét.
3. Tiện ích đi kèm: Mặt sau của thiết bị được tích hợp đèn LED đỏ báo trạng thái (sáng lên khi phát hiện vật) và một biến trở (Potentiometer) để tinh chỉnh độ nhạy. Hãng còn chu đáo cung cấp kèm một tua-vít nhựa mini để người dùng thao tác chỉnh biến trở mà không bị nhiễu điện dung từ tay truyền vào mạch.

Thông số nổi bật của Autonics CR18-8DN

Xem chi tiết thông tin kỹ thuật CR18-8DN tại: Cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN

3. Tổng quan cảm biến điện dung Hanyoung CUP-18R8NA

Cảm biến điện dung Hanyoung CUP-18R8NA thuộc dòng CUP Series của Hanyoung Nux. Sản phẩm cũng sử dụng thân trụ M18 và khoảng cách phát hiện định mức 8 mm, hướng đến các ứng dụng phát hiện vật thể phi kim, báo mức và kiểm tra nguyên liệu trong công nghiệp.

1. Hình dáng và kích thước: Tương tự như Autonics, CUP-18R8NA có thiết kế hình trụ tròn với đường kính ren tiêu chuẩn M18, phần đầu cảm biến thiết kế dạng nhô ra (Non-flush) giúp trường tĩnh điện tỏa rộng hơn.
2. Chất liệu vỏ: Điểm khác biệt lớn nhất về mặt cơ khí của thiết bị này là thân vỏ được thiết kế cực kỳ cứng cáp bằng kim loại (đồng thau mạ niken) (hoặc nhựa PBT gia cường cao cấp tùy lô sản xuất, mang lại cảm giác cầm đầm tay như kim loại). Thiết kế "nồi đồng cối đá" này mang lại khả năng chịu lực va đập cơ học vượt trội. Nếu băng tải có độ rung lắc mạnh, hoặc sản phẩm chạy qua có nguy cơ va quệt, cọ xát vào đầu cảm biến thì lớp vỏ này sẽ bảo vệ an toàn cho bo mạch điện tử mỏng manh bên trong.
3. Tiện ích đi kèm: Đuôi cảm biến được bọc kín để đạt chuẩn IP67, tích hợp núm vặn biến trở cho phép tinh chỉnh độ nhạy trường điện dung và cụm đèn LED báo tín hiệu. Cáp nối được đúc dính liền thân để ngăn chặn triệt để nước và bụi xâm nhập.

Xem thông tin kỹ thuật CUP-18R8NA tại: Cảm biến điện dung Hanyoung CUP-18R8NA

4. Mạch điện và sơ đồ đấu nối cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN và Hanyoung CUP-18R8NA

4.1. Sơ đồ chân (Pinout) - Quy chuẩn 3 dây NPN

1. Dây màu Nâu (Brown): Cấp nguồn Dương (+), thường nối với cực +24VDC của bộ nguồn.
2. Dây màu Xanh dương (Blue): Cấp nguồn Âm (-), nối với cực 0V của bộ nguồn.
3. Dây màu Đen (Black): Dây xuất tín hiệu ngõ ra (Output).

4.2. Sơ đồ đấu nối thực tế

4.2.1. Đấu nối với mạch dùng cảm biến Autonics CR18-8DN

1. Cấp nguồn cho cảm biến: Dây Nâu đấu vào cực (+) của nguồn 24VDC; Dây Xanh dương đấu vào cực (-) của nguồn.
2. Đấu nối Đèn báo IDEC: Chân số 1 của đèn báo được nối thẳng về cực (+) của nguồn 24VDC để chờ sẵn. Chân số 2 của đèn đấu vào Dây Đen (tín hiệu) của cảm biến. YW1P-1EQ4G
3. Đấu nối Bộ đếm LA8N-BN: Chân số 1 của bộ đếm nối về cực (-) của nguồn để tạo mốc điện áp chuẩn. Chân số 2 (chân nhận tín hiệu đếm) được rẽ nhánh và đấu chung vào Dây Đen của cảm biến.
4. Hoạt động: Khi CR18-8DN phát hiện vật, dây Đen xuất mức 0V. Lúc này đèn IDEC có đủ dải chênh lệch điện áp (Chân 1 là 24V, Chân 2 là 0V) nên sẽ sáng lên. Đồng thời, chân tín hiệu số 2 của counter cũng nhận được xung 0V, làm bộ đếm nhảy lên 1 đơn vị.

4.2.2. Đấu nối với mạch dùng cảm biến Hanyoung CUP-18R8NA

1. Dây Nâu (Brown) -> Nguồn (+)
2. Dây Xanh dương (Blue) -> Nguồn (-)
3. Dây Đen (Black) -> Đấu vào Chân 2 của Đèn IDEC và Chân 2 của Bộ đếm LA8N.
4. Phần nguồn chờ cho Đèn và Bộ đếm giữ nguyên không thay đổi.

4.3. Thao tác tinh chỉnh (Thiết lập khả năng "nhìn xuyên" vật liệu)

1. Chuẩn bị thiết bị: Cấp nguồn cho hệ thống mạch như sơ đồ trên. Sử dụng một tua-vít dẹp nhỏ (tốt nhất là loại tua-vít nhựa hoặc cán cách điện đi kèm của hãng) để vặn biến trở. Không dùng tay không chạm vào mặt cảm biến để tránh nhiễu điện dung từ cơ thể.
2. Đưa hộp rỗng vào vị trí đo: Đặt một chiếc hộp carton/hộp nhựa hoàn toàn trống rỗng trước mặt cảm biến ở khoảng cách làm việc thực tế (khoảng 3-5mm).
3. Hạ độ nhạy (Loại bỏ vỏ hộp): Quan sát đèn LED báo hiệu trên thân cảm biến. Nếu đèn sáng (tức là nó đang nhận diện vỏ hộp), hãy dùng tua-vít vặn từ từ biến trở ngược chiều kim đồng hồ (giảm độ nhạy) cho đến khi đèn LED vừa vặn tắt đi. Lúc này, cảm biến đã "phớt lờ" thành công lớp vỏ hộp.
4. Kiểm tra với sản phẩm thực tế: Đưa lõi sản phẩm vào bên trong chiếc hộp đó và lại đặt trước mặt cảm biến. Do khối lượng điện môi lúc này đã tăng lên đáng kể, cảm biến sẽ lập tức nhận diện được và đèn LED bừng sáng, đồng thời đèn IDEC sáng và bộ đếm nhảy số.
5. Tối ưu hóa (Fine-tuning): Đưa hộp có sản phẩm lướt qua lướt lại nhiều lần với tốc độ của băng tải. Nếu tín hiệu chập chờn, hãy vặn nhích biến trở theo chiều kim đồng hồ một chút xíu để tăng độ bắt. Nếu bị báo ảo (lúc có lúc không), vặn lùi lại. Đảm bảo điểm kích hoạt nằm giữa mức điện dung của vỏ hộp và mức điện dung của cả hộp kèm sản phẩm.

5. Bảng so sánh cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN và Hanyoung CUP-18R8NA

5.1. Đánh giá về thông số kỹ thuật

Mặc dù cùng là cảm biến điện dung hình trụ M18, nhưng triết lý thiết kế của Autonics và Hanyoung lại nhắm đến những điều kiện môi trường làm việc đặc thù khác nhau.

5.2. Đánh giá về hiệu quả phát hiện vật thể

5.3. Đánh giá khả năng đấu nối và thay thế

1. Dây nâu: kết nối cực dương nguồn điện;
2. Dây xanh dương: kết nối cực âm hoặc 0 VDC;
3. Dây đen: tín hiệu ngõ ra.

1. Kích thước tổng thể của thân và chiều dài phần ren;
2. Khoảng cách lắp đặt hiện tại;
3. Dòng điện ngõ ra cho phép;
4. Kiểu logic đầu vào của PLC;
5. Chiều dài cáp;
6. Cấp bảo vệ;
7. Vật liệu thân cảm biến;
8. Điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và hóa chất tại vị trí lắp.

6. Ứng dụng cảm biến điện dung thực tế trong công nghiệp

6.1. Ứng dụng kiểm tra sản phẩm bên trong hộp

1. Xác nhận hộp đã có sản phẩm;
2. Phát hiện hộp rỗng;
3. Cảnh báo thiếu hàng;
4. Điều khiển xi lanh loại sản phẩm lỗi;
5. Đếm số lượng sản phẩm đạt yêu cầu.

• Trong ứng dụng này, cả CR18-8DN và CUP-18R8NA đều có khả năng đáp ứng. Việc lựa chọn nên dựa trên kết cấu máy, độ rung, điều kiện vệ sinh và nguy cơ va chạm tại vị trí lắp.

6.2. Ứng dụng báo mức chất lỏng qua thành bồn

1. Báo mức đầy nhằm dừng bơm;
2. Báo mức cạn nhằm bảo vệ bơm;
3. Điều khiển cấp và xả nguyên liệu;
4. Cảnh báo tràn;
5. Giám sát dung dịch trong ống nhựa.

6.3. Ứng dụng giám sát hạt và bột trong silo

7. Nên chọn loại cảm biến điện dung nào?

7.1. Nên chọn cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN khi nào?

1. Hệ thống sử dụng nguồn 12–24 VDC và đầu vào NPN;
2. Vị trí lắp cần khả năng cách điện tốt;
3. Môi trường có độ ẩm cao hoặc nguy cơ oxy hóa phần thân;
4. Ứng dụng báo mức qua thành bồn nhựa;
5. Dây chuyền thực phẩm, nước giải khát hoặc hóa chất;
6. Yêu cầu thân cảm biến nhẹ và dễ lắp đặt.

7.2. Nên chọn cảm biến điện dung Hanyoung CUP-18R8NA khi nào?

1. Cần cảm biến M18, khoảng cách phát hiện 8 mm;
2. Hệ thống đang sử dụng ngõ vào NPN thường mở;
3. Môi trường có bụi hoặc độ ẩm cao;
4. Yêu cầu cấp bảo vệ IP67;
5. Lắp trên băng tải, phễu chứa hoặc silo;
6. Vị trí có rung động hoặc nguy cơ va quệt;
7. Cần cảm biến làm việc trong dải nhiệt độ rộng theo thông số công bố.

8. Cách lựa chọn cảm biến điện dung phù hợp

8.1. Lựa chọn theo môi trường lắp đặt

1. Gắn bên ngoài hoặc xuyên qua thành bồn chứa hóa chất;
2. Nhà máy thực phẩm, nước giải khát, nước mắm và hóa mỹ phẩm;
3. Khu vực có độ ẩm cao, hơi nước hoặc nồng độ muối trong không khí;
4. Vị trí cần hạn chế nguy cơ oxy hóa và rỉ sét;
5. Hệ thống yêu cầu khả năng cách điện tốt;
6. Ứng dụng báo mức chất lỏng qua thành bồn hoặc ống nhựa.

1. Băng tải xích, băng tải rung hoặc dây chuyền cơ khí;
2. Cơ cấu chấp hành chuyển động liên tục;
3. Tay máy robot và hệ thống gắp sản phẩm;
4. Xưởng dập, cắt và gia công kim loại;
5. Nhà máy xi măng, gạch men và vật liệu xây dựng;
6. Khu vực có nguy cơ bị va quệt bởi phôi, dụng cụ hoặc thiết bị vận hành.

8.2. Lựa chọn theo vật liệu cần phát hiện

1. Vật thể cần phát hiện là rắn, lỏng, hạt hay bột;
2. Kích thước và khối lượng của vật thể;
3. Độ dày của bao bì hoặc thành bồn;
4. Khoảng cách giữa cảm biến và vật liệu;
5. Mức độ thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm môi trường.

8.3. Kiểm tra thông số điện và tín hiệu ngõ ra

1. Điện áp nguồn cấp;
2. Kiểu ngõ ra NPN hoặc PNP;
3. Trạng thái thường mở NO hoặc thường đóng NC;
4. Số dây kết nối;
5. Dòng tải ngõ ra;
6. Tần số đáp ứng;
7. Kiểu đầu vào của PLC, bộ đếm hoặc relay;
8. Chiều dài và phương thức đi dây.

8.4. Lựa chọn theo điều kiện bụi, dầu và độ ẩm

8.5. Điều chỉnh độ nhạy trong điều kiện vận hành thực tế

1. Lắp cảm biến tại đúng vị trí làm việc.
2. Cấp nguồn và đưa vật nền hoặc bao bì rỗng vào vùng phát hiện.
3. Giảm độ nhạy đến khi đèn báo trạng thái vừa tắt.
4. Đưa sản phẩm thực tế vào vị trí đo.
5. Tăng nhẹ độ nhạy đến khi tín hiệu ổn định.
6. Cho sản phẩm chạy qua nhiều lần để kiểm tra.
7. Điều chỉnh lại khi thay đổi loại vật liệu, bao bì hoặc điều kiện môi trường.

8.6. Bảo đảm khoảng cách lắp đặt an toàn

9. Video hướng dẫn cài đặt, so sánh chi tiết về cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN và Hanyoung CUP-18R8NA

Cảm biến điện dung Autonics CR18-8DN và Hanyoung CUP-18R8NA đều là những lựa chọn đáng cân nhắc cho các ứng dụng phát hiện vật thể phi kim, kiểm tra sản phẩm qua bao bì, báo mức chất lỏng và giám sát nguyên liệu dạng hạt hoặc bột.

CR18-8DN phù hợp hơn với những khu vực ưu tiên thân nhựa, cách điện và hạn chế ăn mòn. CUP-18R8NA có lợi thế trong các môi trường cần cấp bảo vệ cao, có bụi, rung động hoặc yêu cầu kết cấu chắc chắn.

Trước khi lựa chọn, doanh nghiệp nên cung cấp đầy đủ thông tin về vật liệu cần phát hiện, độ dày thành bồn hoặc bao bì, khoảng cách lắp, nguồn điện, tín hiệu PLC và điều kiện môi trường. Việc thử nghiệm trực tiếp trên mẫu vật thực tế sẽ giúp xác định chính xác cảm biến điện dung phù hợp và hạn chế tình trạng báo sai khi đưa vào vận hành.