Cảm biến sợi quang Autonics

Cảm biến sợi quang Autonics chính xác, bền bỉ, tiện dụng và tiết kiệm của hãng Autonics. Sản phẩm có chất lượng tin cậy, với nhiều tính năng nổi bật, độ bền cao và giá tốt của Hãng Autonics. Trong các ứng dụng tự động hóa yêu cầu độ chính xác cực cao, không gian lắp đặt siêu hạn chế, hoặc môi trường chịu nhiệt độ lớn, hóa chất ăn mòn, cảm biến quang điện thông thường thường bất lực. Đó là lúc Cảm biến sợi quang (Fiber Optic Sensors) khẳng định vị thế độc tôn. Với cấu trúc tách rời gồm bộ khuếch đại (Amplifier) xử lý tín hiệu số và sợi quang (Fiber Cable) dẫn truyền tia sáng, hệ thống này đóng vai trò như “giác quan nhạy bén nhất” của PLC.

Tại Việt Nam, Bộ khuếch đại sợi quang Autonics luôn là lựa chọn hàng đầu nhờ khả năng đáp ứng tốc độ cao, dải hiển thị mịn và độ bền công nghiệp. Đặc biệt, sự ra đời của thế hệ kỹ thuật số BFN Series và dòng truyền thông BFNC Series đã tái định nghĩa lại hiệu suất vận hành của phân khúc này. Cẩm nang chuyên sâu 8 phần dưới đây sẽ giúp các kỹ sư làm chủ hoàn toàn công nghệ sợi quang Autonics.

PHẦN 1: BẢN CHẤT CẤU TRÚC HỆ THỐNG SỢI QUANG VÀ PHÂN LOẠI DÒNG AMPLY KỸ THUẬT SỐ MỚI BFN / BFNC

Hệ thống cảm biến sợi quang Autonics luôn cấu thành từ 2 bộ phận tách rời nhau:

1. Đầu sợi quang (Fiber Optic Cable): Thấu kính thủy tinh hoặc nhựa PMMA siêu nhỏ, không chứa linh kiện điện tử, có nhiệm vụ dẫn hướng tia sáng vào các khe hẹp hoặc vùng nhiệt độ cao.

2. Bộ khuếch đại (Amplifier / Amply): Lắp đặt an toàn trên thanh ray (DIN-rail) trong tủ điện, chứa mạch xử lý trung tâm, diode phát quang và tầng bán dẫn ngõ ra tín hiệu.

Dựa trên cấu trúc amply, Autonics phân chia thành hai nhánh giải pháp hiện đại nhất hiện nay:

1.1 BFN Series – Bộ khuếch đại sợi quang kỹ thuật số loại Tiêu chuẩn

Đây là thế hệ Amply sợi quang hiển thị màn hình số mới nhất của Autonics (thay thế cho dòng BF5 cũ). Thiết bị sở hữu màn hình hiển thị LED kép có độ tương phản cao, xử lý tín hiệu số cực mịn và cho phép gài đặt thông số trực quan thông qua các phím nhấn vật lý, loại bỏ hoàn toàn các núm xoay cơ học thiếu chính xác.

1.2 BFNC Series – Bộ khuếch đại sợi quang kỹ thuật số loại Truyền thông

Là dòng Amply cao cấp phát triển trên nền tảng của BFN, tích hợp các mô-đun truyền thông mạng mở (Open Network). Thay vì phải đi hàng chục sợi dây tín hiệu I/O truyền thống từ từng bộ amply về PLC, dòng BFNC cho phép ghép chuỗi liên tục các amply lại với nhau và truyền toàn bộ dữ liệu (trạng thái ON/OFF, giá trị cường độ sáng, mã lỗi, cài đặt ngưỡng) về PLC thông qua duy nhất một cáp mạng công nghiệp.

PHẦN 2: CÁC TÍNH NĂNG CÔNG NGHỆ ĐỘT PHÁ KỸ THUẬT SỐ CỦA THẾ HỆ BFN / BFNC

2.1 Giao diện màn hình LED kép (Dual Display) trực quan

Dòng BFN/BFNC trang bị 2 màn hình LED kỹ thuật số hoạt động độc lập đồng thời:

• Màn hình hiển thị giá trị hiện tại (PV – Present Value): Thể hiện thời gian thực mức năng lượng ánh sáng nhận về (màu đỏ).

• Màn hình hiển thị giá trị ngưỡng (SV – Set Value): Thể hiện mức giá trị cài đặt để kích ngắt ngõ ra (màu xanh lá).

  Sự tách biệt này giúp người vận hành biết chính xác phôi đang làm suy giảm hay gia tăng bao nhiêu đơn vị ánh sáng để kịp thời hiệu chỉnh.

2.2 Vi mạch xử lý tốc độ cao và Chức năng chống nhiễu chéo diện rộng

Thừa hưởng công nghệ vi mạch IC chuyên dụng chống nhiễu ánh sáng ngoại vi tiên tiến của Autonics, dòng BFN còn tích hợp thuật toán truyền thông đồng bộ quang học nội bộ. Chức năng này cho phép xếp chồng sát khít nhiều amply BFN/BFNC cạnh nhau trên cùng một thanh ray mà không xảy ra hiện tượng nhiễu chéo ánh sáng giữa các đầu sợi quang đặt gần nhau.

2.3 Sao chép cài đặt hàng loạt (BFNC Series)

Với dòng truyền thông BFNC, các kỹ sư có thể đẩy cấu hình, ngưỡng cắt (Threshold) từ PLC xuống hàng chục bộ khuếch đại sợi quang trong dây chuyền chỉ bằng một lệnh click chuột thông qua phần mềm đồ họa, tiết kiệm 95% thời gian gá đặt máy so với phương pháp chỉnh tay từng bộ trước đây.

PHẦN 3: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHI TIẾT MỞ RỘNG VÀ CHẾ ĐỘ QUẾT NĂNG LƯỢNG

Dòng BFN mang đến khả năng cấu hình linh hoạt thời gian đáp ứng (Response Time) nhằm tối ưu hóa giữa tốc độ bắt xung và khoảng cách phát hiện cực đại của sợi quang.

Bảng 3.1: Các chế độ quét đáp ứng của dòng Amply kỹ thuật số BFN / BFNC

Chế độ vận hành	Thời gian đáp ứng	Đặc tính khoảng cách phát hiện	Ứng dụng công nghệ thực tế
Ultra Fast (Siêu tốc)	50 $\mu s$	Khoảng cách quét ngắn nhất	Phát hiện phôi kích thước micro, rơi tốc độ cao
Fast (Tốc độ cao)	150 $\mu s$	Khoảng cách quét tiêu chuẩn	Đếm sản phẩm trên băng chuyền đóng gói nhanh
Standard (Tiêu chuẩn)	500 $\mu s$	Khoảng cách trung bình ổn định	Các bài toán phát hiện phôi, mép màng thông thường
Long Range (Xa)	1 ms	Khoảng cách quét kéo dài	Đâm xuyên qua môi trường sương mờ, bụi bẩn nhẹ
Ultra Long (Siêu xa)	4 ms	Khoảng cách quét đạt cực đại	Ứng dụng khoảng cách xa, sợi quang phản xạ gương

Bảng 3.2: Đặc tính điện học tổng quát của dòng BFN

• Nguồn cấp định mức: 12 – 24V DC $\pm10\%$ (Độ gợn sóng tối đa 10%).

• Dòng tiêu thụ cực đại: Tối đa 40 mA (tại nguồn 24V DC).

• Nguồn sáng phát chất lượng: LED đỏ độ phát xạ cao (Visible Red LED, bước sóng 660nm), giúp dễ dàng định vị điểm sáng bằng mắt thường khi gá lắp đầu sợi quang.

• Dòng tải ngõ ra cực đại: 50 mA. Điện áp sụt dư cực đại 1V DC.

PHẦN 4: HỆ THỐNG BẢNG MÃ CHỌN HÀNG DIỆN RỘNG (COMPREHENSIVE ORDERING MATRIX)

Hệ thống ký tự mã hàng của thế hệ BFN và BFNC phân tách rất rõ ràng theo kiểu kết nối vật lý và giao thức mạng truyền thông kết nối trực tiếp trên website hãng.

Bảng 4.1: Danh mục mã chọn hàng Bộ khuếch đại sợi quang Tiêu chuẩn BFN Series

Phương thức kết nối dây	Cấu trúc phần cứng	Mã ngõ ra Logic NPN	Mã ngõ ra Logic PNP
Loại dây cáp đúc sẵn (2m)	Cáp nguồn và tín hiệu liền thân	BFN-D-N	BFN-D-P
Loại giắc cắm đuôi (Connector)	Sử dụng cáp nối nhanh rời	BFN-C-N	BFN-C-P

Bảng 4.2: Danh mục mã chọn hàng Bộ khuếch đại sợi quang Truyền thông BFNC Series

Giao thức mạng truyền thông công nghiệp	Kiểu cấu trúc ngõ ra kết nối mạng	Mã đặt hàng chuẩn
CC-Link (Mạng mở thông dụng châu Á)	Truyền dữ liệu số qua bus CC-Link chuyên dụng	BFNC-CL
EtherCAT (Mạng tốc độ cao thời gian thực)	Truyền dữ liệu số tốc độ cao qua cổng EtherCAT	BFNC-EC

PHẦN 5: HƯỚNG DẪN SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI DÂY CHI TIẾT CHO TỪNG DÒNG LOGIC NGÕ RA

Việc đấu nối phần nguồn và tín hiệu của Amply sợi quang dòng DC 3 dây cần thực hiện chính xác theo quy chuẩn màu dây quốc tế để bảo vệ tầng Transistor đệm đầu ra:

5.1 Sơ đồ đi dây mạch ngõ ra NPN (Sinking Output – Phổ biến cho PLC Nhật/Hàn)

• Bản chất trạng thái: Khi amply phát hiện mục tiêu thỏa mãn ngưỡng cắt, chân tín hiệu màu Đen sẽ dập mức điện áp xuống nguồn âm 0V DC.

• Sơ đồ đấu nối dây vật lý:

  1. Kết nối dây màu Nâu (Brown) vào cực Dương +12V đến +24V DC của bộ nguồn tổng tủ điện.

  2. Kết nối dây màu Xanh dương (Blue) vào cực Âm 0V DC (GND).

  3. Kết nối dây màu Đen (Black) vào terminal ngõ vào kỹ thuật số (Digital Input) của PLC (Lưu ý: Chân Common của khối Input trên PLC phải nối lên nguồn +24V DC).

5.2 Sơ đồ đi dây mạch ngõ ra PNP (Sourcing Output – Phổ biến cho PLC châu Âu)

• Bản chất trạng thái: Khi tác động, amply sẽ đẩy dòng điện áp Dương +24V DC ra chân tín hiệu màu Đen.

• Sơ đồ đấu nối dây vật lý:

  1. Kết nối dây màu Nâu (Brown) vào nguồn Dương +24V DC.

  2. Kết nối dây màu Xanh dương (Blue) vào nguồn Âm 0V DC.

  3. Kết nối dây màu Đen (Black) vào chân Digital Input của PLC (Lưu ý: Chân Common của khối Input trên PLC phải được nối xuống nguồn 0V DC).

PHẦN 6: QUY TRÌNH THAO TÁC CÀI ĐẶT CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG (LIGHT-ON / DARK-ON) TRÊN PHÍM NHẤN

Thế hệ BFN/BFNC đã loại bỏ hoàn toàn các switch gạt cơ học dễ hỏng gãy. Việc đảo trạng thái logic ngõ ra (Muốn dòng điện xuất ra khi nhận được ánh sáng hay khi bị che tối hoàn toàn) được thực hiện hoàn toàn bằng phần mềm thông qua tổ hợp phím nhấn trên mặt thiết bị.

6.1 Khái niệm ứng dụng công nghệ sợi quang

• Chế độ Light-ON (L-ON): Ngõ ra tín hiệu sẽ chuyển sang ON khi cường độ ánh sáng thực tế nhận về (PV) cao hơn giá trị ngưỡng (SV). (Ví dụ: Đầu sợi quang phản xạ khuếch tán nhận biết phôi màu trắng đi ngang qua làm dội ngược sáng về).

• Chế độ Dark-ON (D-ON): Ngõ ra tín hiệu sẽ chuyển sang ON khi cường độ ánh sáng thực tế (PV) sụt giảm xuống thấp hơn giá trị ngưỡng (SV). (Ví dụ: Đếm linh kiện đi cắt ngang qua dòng tia sáng thu-phát độc lập, làm mắt thu rơi vào trạng thái tối).

6.2 Thao tác lập trình cấu hình nhanh trên mặt Amply BFN

1. Nhấn vào phím chức năng MODE trên mặt amply để truy cập vào cây thư mục cài đặt hệ thống.

2. Sử dụng các phím mũi tên lên/xuống (hoặc phím điều hướng cộng/trừ) để cuộn màn hình hiển thị LED kỹ thuật số cho đến khi xuất hiện ký hiệu cấu hình chế độ ngõ ra.

3. Lựa chọn ký tự L-ON hoặc D-ON hiển thị trên màn hình theo yêu cầu bài toán logic của PLC. Nhấn nút MODE (hoặc nút xác nhận) 1 lần nữa để lưu cấu hình cố định vào bộ nhớ EEPROM của máy.

PHẦN 7: CẨM NĂNG HIỆU CHỈNH ĐỘ NHẠY TỰ ĐỘNG THÔNG MINH (AUTO-TEACHING) 1 ĐIỂM VÀ 2 ĐIỂM

Để hệ thống cảm biến sợi quang BFN/BFNC hoạt động ổn định tuyệt đối, bắt chính xác các linh kiện siêu nhỏ hoặc màng trong suốt mà không bị nhảy lỗi ảo bởi nền phản xạ phía sau, kỹ sư cần thực hiện quy trình cài đặt ngưỡng tự động (Teach-In).

7.1 Chế độ Teach-In 1 điểm (One-point Teach – Tiện lợi, nhanh chóng)

Ứng dụng cho các bài toán cơ bản, vật thể có độ tương phản màu sắc cực kỳ rõ ràng so với nền:

• Bước 1: Đưa vật thể mẫu (phôi) vào vị trí làm việc chuẩn trước đầu thấu kính sợi quang.

• Bước 2: Nhấn và giữ nút SET trên thân Amply BFN trong dải thời gian từ 1 đến 2 giây rồi nhả ra.

• Bước 3: Vi xử lý của BFN sẽ đo mức năng lượng ánh sáng phản xạ thực tế tại thời điểm đó, tự động tính toán biên độ an toàn và gài giá trị đó làm ngưỡng cắt (SV). Màn hình xanh lá sẽ cập nhật con số threshold mới.

7.2 Chế độ Teach-In 2 điểm (Two-point Teach – Độ chính xác tuyệt đối)

Chuyên dùng cho các bài toán khó: Phát hiện vật thể mỏng, vật thể có độ trong suốt cao (màng polymer, chai thủy tinh), hoặc khoảng cách giữa vật và nền quá sát nhau.

• Bước 1 (Lấy điểm nền tối/không phôi): Để hệ thống ở trạng thái tự nhiên khi không có vật thể xuất hiện trước đầu sợi quang. Nhấn nút SET một lần (đèn chỉ thị nhấp nháy báo đã lưu giá trị điểm 1).

• Bước 2 (Lấy điểm phôi sáng/có phôi): Đưa vật thể mẫu cần phát hiện vào vị trí quét chuẩn của đầu sợi quang. Nhấn nút SET thêm một lần nữa.

• Bước 3 (Xác lập ngưỡng lý tưởng): Vi mạch của amply BFN sẽ tự động lấy trung bình cộng toán học của cường độ sáng tại Điểm 1 và Điểm 2 để thiết lập một con số ngưỡng (Threshold) nằm chính giữa dải nhạy. Đảm bảo cảm biến hoạt động ổn định bất chấp sự già hóa công suất phát của diode LED theo thời gian.

PHẦN 8: BẢNG TRA CỨU MÃ LỖI HỆ THỐNG, QUY TRÌNH XỬ LÝ SỰ CỐ VÀ BẢO TRÌ ĐỊNH KỲ ĐẦU SỢI QUANG

Bảng 8.1: Khắc phục nhanh các mã lỗi hiển thị số trên màn hình Amply BFN / BFNC

Ký hiệu mã lỗi trên LED	Nguyên nhân bản chất sự cố	Quy trình kiểm tra và xử lý lập tức
Er1 (Over-current Error)	Ngắn mạch dòng tải ngõ ra hoặc dòng tải vượt ngưỡng an toàn cho phép (>50mA).	1. Tắt nguồn điện tủ điện ngay lập tức.   2. Kiểm tra dây ngõ ra màu Đen xem có bị xước vỏ chạm chập vào dây nguồn âm 0V không.   3. Kiểm tra điện trở cuộn hút của rơ le kiếng trung gian đấu nối xem có bị chập cháy không.
Giá trị PV tụt dốc sâu liên tục (Dù phôi vẫn đi qua đều)	Đầu sợi quang bị bám bẩn, mờ đục hoặc cáp quang bị gãy gập ngầm làm tổn hao ánh sáng truyền dẫn.	1. Tiến hành vệ sinh bề mặt thấu kính sợi quang bằng khăn sạch mềm ẩm.   2. Nếu phát hiện sợi quang bị gập gãy, dùng dao cắt chuyên dụng (Fiber Cutter của hãng) cắt phẳng loại bỏ đoạn dập, cắm sâu cố định lại vào lỗ giữ của amply.
Giá trị hiển thị nhảy loạn, không ổn định	Amply bị lỏng ngàm cài trên thanh ray DIN-rail hoặc bị rung lắc cơ khí lớn tại gá đầu sợi quang.	1. Kiểm tra lẫy cài nhựa dưới đáy amply xem đã khóa chặt vào thanh ray chưa.   2. Siết chặt cố định lại các đai ốc lục giác định vị đầu sợi quang trên khung máy.

8.2 Quy trình bảo trì hệ thống sợi quang định kỳ nâng cao tuổi thọ

• Quy tắc cắt và đấu nối sợi quang: Khi thay thế hoặc thu ngắn sợi quang, bắt buộc phải sử dụng dao cắt chuyên dụng đi kèm của hãng. Tuyệt đối không dùng kìm cắt dây điện hoặc kéo thông thường vì sẽ làm dập nát, xước bề mặt lõi truyền dẫn thủy tinh/nhựa, gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng và làm giảm 80% khoảng cách đo của thiết bị.

• Vệ sinh định kỳ (2-3 tháng/lần): Lau đầu thấu kính sợi quang bằng cồn nhẹ. Không sử dụng các hóa chất hòa tan công nghiệp mạnh như axeton vì sẽ phá hủy cấu trúc nhựa PMMA của thấu kính, làm mờ đục vĩnh viễn đường truyền tia sáng quang học.

9. Các dòng cảm biến sợi quang Autonics đã dừng sản xuất

Cảm biến sợi quang autonics

 

Catalog sản phẩm Cảm biến sợi quang Autonics

KẾT LUẬN

Hệ thống bộ khuếch đại sợi quang kỹ thuật số Autonics BFN / BFNC là giải pháp tối cao cho các bài toán định vị đòi hỏi tốc độ siêu tốc, không gian siêu hạn chế và độ mịn xử lý số vượt trội. Việc nắm vững cấu trúc phân loại, hiểu sâu sơ đồ mạch đi dây logic cùng cẩm nang hiệu chuẩn tự động thông minh 8 phần trên đây sẽ giúp doanh nghiệp của bạn tự tin tối ưu hóa dải sản phẩm trên website minhviet-jsc.com, hỗ trợ tối đa cho các kỹ sư nhà máy trong việc vận hành dây chuyền ổn định, chính xác và giảm thiểu tối đa thời gian dừng máy (Downtime).