So sánh, đánh giá hiệu quả cảm biến quang BEN10M-TFR và BEN5M-MDT | Nên chọn loại nào cho hệ thống phát hiện vật?

Trong các hệ thống tự động hóa, cảm biến quang là thiết bị quan trọng dùng để phát hiện sự có mặt, vị trí hoặc số lượng vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Tùy theo khoảng cách phát hiện, tốc độ đáp ứng, kiểu ngõ ra và cách lắp đặt, mỗi dòng cảm biến sẽ phù hợp với một nhóm ứng dụng khác nhau.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ so sánh hai mã cảm biến quang Autonics thuộc dòng BEN Series: BEN10M-TFR và BEN5M-MDT. Đây là hai mã có sự khác biệt rõ rệt về nguyên lý phát hiện, nguồn cấp, ngõ ra tín hiệu và môi trường ứng dụng, đặc biệt phù hợp để đánh giá khi lựa chọn cảm biến cho hệ thống phát hiện vật, đếm sản phẩm hoặc kết nối với PLC.

1. Tổng quan về cảm biến quang Autonics BEN series

Autonics BEN Series là dòng cảm biến quang điện có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp sẵn bộ khuếch đại bên trong thân cảm biến. Nhờ đó, người dùng không cần sử dụng thêm bộ khuếch đại rời, giúp việc lắp đặt đơn giản hơn và tiết kiệm không gian trong tủ điện hoặc trên máy.
Dòng BEN Series được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng như:
Đếm sản phẩm trên băng tải, phát hiện vật đi qua, kiểm tra vị trí chai lọ – hộp – bao bì, phát hiện xe tại barie, cửa tự động, máy đóng gói, dây chuyền phân loại và các hệ thống điều khiển tự động cần tín hiệu đầu vào ổn định.
Trong đó, BEN10M-TFR và BEN5M-MDT là hai lựa chọn tiêu biểu nhưng hướng đến hai nhóm nhu cầu khác nhau.

2. Cảm biến quang Autonics BEN10M-TFR

2.1. Tổng quan về BEN10M-TFR

BEN10M-TFR là cảm biến quang dạng thu phát độc lập. Thiết bị gồm hai bộ phận riêng biệt: một bộ phát và một bộ thu, được lắp đối diện nhau. Khi không có vật cản, tia sáng từ bộ phát truyền thẳng đến bộ thu. Khi có vật đi qua chắn tia sáng, cảm biến sẽ thay đổi trạng thái ngõ ra.
Điểm nổi bật của BEN10M-TFR là khoảng cách phát hiện xa, lên đến 10 mét. Vì sử dụng nguyên lý thu phát độc lập, cảm biến ít bị ảnh hưởng bởi màu sắc, độ bóng hoặc bề mặt của vật thể. Đây là ưu điểm lớn khi cần phát hiện vật trong môi trường có nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Ngoài ra, BEN10M-TFR sử dụng nguồn cấp linh hoạt 24–240V AC/DC, có thể dùng với nguồn 24VDC trong tủ điều khiển hoặc nguồn 220VAC tùy hệ thống. Ngõ ra của thiết bị là relay cơ học, dạng tiếp điểm khô NO/NC, có khả năng chịu tải đến 3A.
Nhờ ngõ ra relay, BEN10M-TFR có thể dùng trong các hệ thống điều khiển đơn giản, relay logic, barie, cửa tự động hoặc các ứng dụng cần đóng cắt trực tiếp tải nhỏ như đèn báo, còi báo, cuộn hút relay trung gian.

Xem thông số kỹ thuật cảm biến quang BEN10M-TFR tại: Cảm biến quang BEN10M-TFR Autonics

2.2. Thiết kế sơ đồ đấu nối và thực nghiệm với cảm biến quang BEN10M-TFR

1. Nguồn cấp độc lập: LA8N-BN được tích hợp sẵn pin Lithium bên trong thân vỏ (tuổi thọ lên đến 10 năm), do đó không cần cung cấp điện áp nguồn nuôi bên ngoài.
2. Chuẩn ngõ vào không điện áp (No-voltage Input): Thiết bị được thiết kế để nhận tín hiệu dạng "tiếp điểm khô" (Dry contact) hoặc ngõ ra bán dẫn thu hở (NPN Open Collector). Để thiết bị đếm lên 1, chỉ cần làm chập mạch chân nhận tín hiệu (IN - Chân 1) với chân chung (0V - Chân 2).
3. Cài đặt tốc độ đếm: Mặt trước hoặc hông thiết bị có công tắc gạt (DIP Switch) cho phép chọn tốc độ đếm (1 cps, 30 cps, 1 kcps). Việc set tốc độ này cực kỳ quan trọng để phù hợp với bản chất ngõ ra của từng loại cảm biến.

1. Cấp nguồn cảm biến: Đấu nối song song nguồn xoay chiều (24-240VAC) vào hai chân Brown (Nâu) và Blue (Xanh dương) của cả hai module thu và phát. Phần nguồn này cách ly hoàn toàn với bộ đếm mạch logic.
2. Đấu nối tín hiệu đếm: Lấy dây White (chân Chung - COM) của cảm biến đấu vào chân số 2 (0V) của bộ đếm LA8N-BN. Lấy dây Black (chân Thường mở - NO) của cảm biến đấu vào chân số 1 (IN) của bộ đếm.
3. Cài đặt tốc độ đếm: Bắt buộc gạt công tắc tốc độ đếm trên LA8N-BN về mức 30 cps (30 xung/giây). Lý do: Rơ-le cơ học khi đóng cắt sẽ sinh ra hiện tượng rung động tiếp điểm (Bouncing). Nếu để tốc độ đếm quá cao (1 kcps), bộ đếm cực nhạy sẽ lầm tưởng sự rung động đó là nhiều lần có vật cản qua, dẫn đến đếm sai (nhảy 2-3 số cho 1 lần quét).

3. Cảm biến quang Autonics BEN5M-MDT

3.1. Tổng quan về BEN5M-MDT

Xem thông số kỹ thuật Cảm biến quang Autonics BEN5M-MDT tại: Thiết bị điện công nghiệp Amazen

3.2. Thiết kế sơ đồ đấu nối và thực nghiệm với cảm biến quang BEN5M-MDT

1. Cấp nguồn cảm biến: Yêu cầu bắt buộc sử dụng nguồn một chiều (DC). Dây Brown (Nâu) đấu vào cực dương +24VDC, dây Blue (Xanh dương) đấu vào cực âm 0V.
2. Đấu nối tín hiệu đếm: Dây Black (ngõ ra NPN) của cảm biến được đấu thẳng vào chân số 1 (IN) của bộ đếm LA8N-BN. Dây White (PNP) được bọc băng keo cách điện và bỏ trống.
3. Nguyên lý nối chung Mass (Bắt buộc): Chân số 2 (0V) của bộ đếm LA8N-BN phải được nối dây chung với cực âm 0V của bộ nguồn tổ ong (cùng điểm nối với dây Blue của cảm biến). Khi có vật cản che tia sáng, linh kiện NPN bên trong cảm biến sẽ dẫn thông dây Black với dây Blue (0V), kéo điện áp tại chân IN của bộ đếm xuống 0V (bằng với chân số 2), tạo thành vòng kín và bộ đếm sẽ nhận 1 xung.
4. Cài đặt tốc độ đếm: Nhờ ngõ ra bán dẫn hoàn toàn không có độ trễ cơ học và không bị rung tiếp điểm, công tắc trên LA8N-BN có thể tự tin gạt lên mức 1 kcps (1000 xung/giây) để bắt được các vật thể chạy với tốc độ cực nhanh trên băng tải.

4. Bảng so sánh BEN10M-TFR và BEN5M-MDT

5. Đánh giá hiệu quả phát hiện vật cảm biến quang Autonics BEN10M-TFR và BEN5M-MDT

1. BEN10M-TFR phù hợp khi hệ thống cần phát hiện vật ở khoảng cách xa hoặc cần cảm biến hoạt động ổn định với nhiều loại vật thể khác nhau. Vì là cảm biến thu phát độc lập, tia sáng truyền trực tiếp từ bộ phát sang bộ thu, nên thiết bị ít phụ thuộc vào màu sắc, độ phản xạ hoặc bề mặt của vật.
2. Đây là lựa chọn tốt cho các hệ thống như barie, cửa cuốn, cổng tự động, băng tải có khoảng cách phát hiện dài hoặc các khu vực cần tín hiệu relay dễ đấu nối với mạch điều khiển có sẵn.
3. Tuy nhiên, do dùng ngõ ra relay cơ học, BEN10M-TFR có tốc độ đáp ứng chậm hơn. Khi dùng cho hệ thống đếm tốc độ cao, relay có thể gặp hiện tượng rung tiếp điểm, làm bộ đếm nhận sai xung nếu cấu hình tốc độ đếm không phù hợp.

1. BEN5M-MDT phù hợp hơn trong các dây chuyền hiện đại sử dụng PLC, bộ đếm hoặc hệ thống điều khiển số. Ngõ ra transistor NPN/PNP cho tốc độ đáp ứng nhanh, không có tiếng đóng cắt cơ khí, không bị rung tiếp điểm và phù hợp với các ứng dụng cần bắt tín hiệu nhanh.
2. Trong các hệ thống băng tải tốc độ cao, máy đóng gói, máy đếm sản phẩm, máy phân loại hoặc dây chuyền tự động, BEN5M-MDT thường là lựa chọn tối ưu hơn BEN10M-TFR.
3. Điểm cần lưu ý là BEN5M-MDT bắt buộc dùng nguồn DC 12–24V. Nếu đấu nhầm vào nguồn AC 220V, cảm biến có thể hư hỏng. Ngoài ra, ngõ ra transistor chỉ dùng để truyền tín hiệu điều khiển, không dùng để kéo trực tiếp các tải như đèn công suất lớn, còi, van điện từ hoặc contactor nếu không qua relay trung gian.

6. Nên chọn loại nào khi phát hiện vật?

6.1. Khi nào nên chọn BEN10M-TFR?

1. Phát hiện vật ở khoảng cách xa đến 10 mét, sử dụng được nguồn AC/DC linh hoạt, cần ngõ ra relay tiếp điểm khô, cần đóng cắt trực tiếp tải nhỏ, lắp cho barie – cửa tự động – cổng kiểm soát, hoặc hệ thống không dùng PLC mà dùng relay logic truyền thống.
2. BEN10M-TFR cũng phù hợp với các ứng dụng mà tốc độ vật đi qua không quá cao, ví dụ: phát hiện xe, phát hiện người/vật cản tại cửa, báo động chống trộm, kiểm tra vật thể lớn hoặc phát hiện trạng thái đóng/mở trong hệ thống cơ điện.

6.2. Khi nào nên chọn BEN5M-MDT?

1. Đếm sản phẩm tốc độ cao, kết nối trực tiếp với PLC hoặc bộ đếm, lắp đặt gọn hơn do chỉ cần đi dây một phía, sử dụng nguồn 24VDC chuẩn công nghiệp, cần tín hiệu NPN/PNP nhanh và ổn định, hoặc ứng dụng trong máy đóng gói, băng tải, dây chuyền sản xuất tự động.
2. BEN5M-MDT đặc biệt phù hợp với môi trường sản xuất hiện đại, nơi tín hiệu cảm biến được đưa về PLC để xử lý logic, đếm sản phẩm, điều khiển xy lanh, kích hoạt cơ cấu gạt, phân loại hoặc kiểm tra vị trí sản phẩm.

7. Video hướng dẫn cài đặt, so sánh chi tiết cảm biến quang Autonics BEN10M-TFR và BEN5M-MDT