Cảm biến bằng tia là loại cảm biến không tiếp xúc, chúng thường được ứng dụng ở những lĩnh vực mà cảm biến không tiếp xúc bằng điện không thể đảm nhận được như : điều kiện nhiệt độ cao, ảnh hưởng bởi độ ẩm lớn, ảnh hưởng của điện trường.
Cảm biến bằng tia có 3 loại chủ yếu : cảm biến bằng tia rẽ nhánh, cảm biến bằng tia phản hồi, cảm biến bằng tia qua khe hở.
3.7.1. Cảm biến bằng tia rẽ nhánh.
- Ký hiệu :
- Hoạt động : Dịng khí nén được đưa vào từ cửa P. Nếu khơng có vật cản thì dịng khí nén sẽ đi thằng, cửa X khơng có tín hiệu. Nếu có vật cản, dịng khí nén đi thẳng bị chặn nên lưu lượng của nó giảm và dịng khí nén có xu hướng thốt ra cửa X, lúc này cửa X sẽ có tín hiệu.
Hình 3.14. Cảm biến bằng tia rẽ nhánh
3.7.2. Cảm biến bằng tia phản hồi.
- Ký hiệu :
- Hoạt động : Dịng khí nén được đưa vào từ cửa P. Nếu khơng có vật cản thì dịng khí nén sẽ đi thằng thốt ra ngồi khơng khí, cửa X khơng có tín hiệu. Nếu có vật cản, dịng khí nén đi thẳng bị chặn nên bị đổi hướng và có xu hướng thốt ra cửa X, lúc này cửa X sẽ có tín hiệu.
* Ghi chú:
. Thông thường P có giá trị trong khoảng 100 mbar đến 500 mbar tuỳ theo từng loại cảm biến, vì vậy trong thực tế khi sử dụng loại cảm biến này thường phải kèm theo phần tử khuyếch đại.
. Mối quan hệ giữa các đặc tính áp suất nguồn, lưu lượng, áp suất điều khiển và khoảng cách phát hiện mơ tả như hình vẽ dưới.
Hình 3.16. Đặc tính quan hệ áp suất – khoảng cách phát hiện
3.7.3. Cảm biến bằng tia qua khe hở.
- Ký hiệu :
- Hoạt động :
Khi khơng có vật hai dịng khí nén đối nghịch tác động lên nhau làm tăng áp lực dịng khí ở phía cửa hút, khi ấy ở cửa X sẽ có tín hiệu khí nén. Khi có vật chắn, dịng khí nén 2 cửa bị ngăn cách, khi đó dịng lưu lượng từ cửa phát thoát ra ngoài theo đường dẫn thẳng, cửa X khơng có tín hiệu khí nén.
* Ghi chú : Thơng thường 2 cửa khí đối diện phải được chế tạo, lắp ráp đồng tâm
một cách chính xác, và hầu như giá trị áp suất tại 2 cửa này là không chênh lệch (khoảng 150 mbar).
3.7.4. Cảm biến mực chất lỏng.
- Ký hiệu :
- Hoạt động :
Cảm biến mực chất lỏng hoạt động theo nguyên lý tương tự như cảm biến tia rẽ nhánh. Bộ cảm biến cũng được cung cáp bằng khơng khí nén với áp suất của hệ thống thường từ 4-6bar hoặc 0,1-0,3bar. (Nếu hoạt động ở áp suất thấp, tín hiệu điều khiển tạo ra từ cảm biến phải được khuếch đại với một van
khuếch đại áp suất.) Khi đoạn đống của cảm biến khơng tiếp xúc với dung dịch, khơng khí ở nguồn cấp sẽ thốt ra thơng qua lỗ ở miệng ống (đoạn ống sẽ được nhúng chìm). Ngay khi dung dịch tăng lên đóng kín miệng ống lại, áp suất bắt đầu tăng lên, lúc này dịng khí nén từ cổng P sẽ đổi hướng đi đến cổng tín hiệu A. Aps suất tín hiệu này sẽ cân xứng với mức chất lỏng ở trên miệng ống và theo trọng lượng riêng
của dung dịch, và cuối cùng đạt đến áp suất của nguồn cung cấp tại cổng P.
* Ghi chú: Khi bề mặt chất lỏng cảm biến có hình thành sóng hoặc là mức chất lỏng
thay đổi bất thường quá nhanh, nên lắp quanh miệng ống một vỏ bọc giảm dao động. Vỏ bọc giảm dao động như vậy có một hoặc nhiều lỗ nhỏ ở vùng miệng ống thoát ra làm cho sự thay đổi mực dung dịch xảy ra êm dịu và tạo ra kết quả cảm biến ổn định hơn.
3.7.5. Cảm biến lưỡi gà.
- Ký hiệu :
- Hoạt động :
Cảm biến lưỡi gà khí nén được gắn trực tiếp vào thân ống lót của cơ cấu dẫn động. Nó được vận hành bằng một vịng từ tính gắn theo chu vi của piston. Khi piston cùng với nam châm vĩnh cửu tiếp cận cảm biến, lưỡi gà sẽ bị hút do nam châm kéo lưỡi gà
xuống, luồng khí nén từ đường dẫn sẽ thổi vào đường dẫn khí A, ở đây áp suất sẽ tăng lên. Áp suất được tăng lên ở đây sẽ được khuếch đại bằng van khuếch đại. Khi piston cùng với nam châm gắn trên đó di chuyển vượt q hành trình phản ứng, lị xo lưỡi gà trả ngược trở lại, và lưỡi gà sẽ tiếp tục cắt ngang luồng khí nén. Và áp suất điều khiển trong rãnh khí nén A có thể thốt qua rãnh R đi ra ngồi khí quyển.
Hình 3.17. Cảm biến lưỡi gà
* Ghi chú:
- Cảm biến khí nén bằng lưỡi gà được gắn vào thanh đẩy của cơ cấu dẫn động hoặc được gắn vào đường dẫn được thiết kế đặc biệt sẽ bắc cầu từ đầu nắp này đến đầu nắp kia của cơ cấu.
- Cảm biến khí nén lưỡi gà chỉ có thể sử dụng với thân ống của cơ cấu dẫn động thẳng bằng loại vật liệu không chứa sắt, và piston phải được lắp với nam châm vĩnh cửu.