เซ็นเซอร์คืออะไรและ การนำ Sensor ไปใช้ในงานอุตสาหกรรม

เซ็นเซอร์คืออะไรและ การนำ Sensor ไปใช้ในงานอุตสาหกรรม

เซ็นเซอร คืออุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณหรืองปริมาณทางฟิสิกส์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิ เสียง แสง การสัมผัส และเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้งานอุตสาหกรรมในระบบการควบคุมแบบอัตโนมัติซึ่งสามารถแบ่งแยกตามลักษณะการใช้งานและคุณสมบัติที่ได้ดังนี้

– Limit Switch การทำงานจะอาศัยแรงกดจากภายนอกมากระทำ เช่น วางของทับที่ปุ่มกด หรือ ลูกเบี้ยวมาชนที่ปุ่มกด

    

 

– Photoelectric Sensor เป็นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับตรวจจับการมี หรือ ไม่มีวัตถุที่เราต้องการตรวจจับ โดยอาศัยหลักการวัดปริมาณของความเข้มของแสงที่กระทบกับวัตถุและ สะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์

– Proximity Sensor เป็นอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ที่ใช้สำหรับตรวจจับการมีหรือไม่มีของวัตถุโดย อาศัยหลักการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้า แบ่งได้เป็น 2 แบบคือ

 – ชนิดสนามแม่เหล็ก (Inductive)

 – ชนิดสนามไฟฟ้า (Capacitive)

 

การทำงานของเซ็นเซอร์

บริเวณส่วนหัวของเซ็นเซอร์จะมีสนามแม่เหล็กซึ่งมีความถี่สูง โดยได้รับสัญญาณมาจากวงจรกาเนิดความถี่ ในกรณีที่มีวัตถุหรือชิ้นงานที่เป็นโลหะเข้ามาอยู่ในบริเวณที่สนามแม่เหล็กสามารถส่งไปถึง จะทาให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าความเหนี่ยวนา จากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นทาให้เกิดการหน่วงออสซิลเลท (oscillate) ลดลงไป หรือบางทีอาจถึงจุดที่หยุดการออสซิลเลท และเมื่อนาเอาวัตถุนั้นออกจากบริเวณตรวจจับ วงจรกาเนิดคลื่นความถี่ก็เริ่มต้นการออสซิลเลทใหม่อีกครั้งหนึ่ง สภาวะดังกล่าวในข้างต้นจะถูกแยกแยะได้ด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ภายใน หลังจากนั้นก็จะส่งผลไปยังเอาต์พุตว่าให้ทางานหรือไม่ทางาน โดยทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับชนิดของเอาต์พุตว่าเป็นแบบใด

Sensing Distance (SN) : ระยะที่ตัวเซ็นเซอร์สามารถตรวจวัตถุได้ซึ่งจะขึ้นอยู่กับชนิด ขนาดของวัตถุและเส้นผ่านศูนย์กลางของ Sensor ซึ่งโดยปกติแล้ว ถ้าเส้นผ่านศุนย์การของตัว Sensor ใหญ่ก็ยิ่งทาให้ระยะการตรวจจับได้ไกล

Target Material Factor : เป็นค่า Factor โดยประมาณของวัตถุแต่ละชนิด ใช้สาคูณกับค่า Sensing Distance เพื่อให้ได้ค่าระยะการตรวจจับที่แน่นอนยิ่งขึ้น เมื่อใช้ Inductive Sensor ในการตรวจจับวัตถุชนิดนั้นๆ

Capacitive sensor

เซ็นเซอร์ประเภทนี้มีโครงสร้างทั้งภายนอกและภายในคล้ายกับแบบเหนี่ยวนา การเปลี่ยนแปลงของความจุซึ่งเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของวัตถุชนิดหนึ่งเข้ามาใกล้สนามไฟฟ้าของคาปาซิเตอร์ เซ็นเซอร์ชนิดนี้สามารถตรวจจับอุปกรณ์ที่ไม่ได้เป็นโลหะได้ นิยมใช้ตรวจชิ้นงานที่มีระยะการจรวจจับไกล และยังสามารถตรวจจับวัตถุได้เกือบทุกประเภท ความเร็วในการตรวจจับสูง มีทั้งรุ่นที่สามารถแยกความแตกต่างสีได้

การทำงานของเซ็นเซอร์แบบ capacitive จะมีลักษณะคล้ายกับเซ็นเซอร์แบบเหนี่ยวนาคือเมื่อวัตถุใดๆ เคลื่อนที่เข้ามาในรัศมีของคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะทาให้ค่าความจุหรือค่า C ของวงจรกาเนิดความถี่มีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะถูกแยกแยะด้วยวงจรกระตุ้นว่าจะให้อุปกรณ์เอาต์พุตทางานหรือไม่ทางานวิธีการต่อสาย Sensor แบบต่างๆ

เซ็นเซอร์แบบสองสาย

การต่อสายจะเหมือนการต่อไฟฟ้าผ่าน switch ปกติธรรมดาที่เราใช้ในชีวิตประจาวัน

สายไฟที่มีสองสาย จะมีสีมาตรฐานคือ สีน้าตาล จะเป็นไฟ บวก สีนาเงิน จะเป็นไฟลบ

เซ็นเซอร์แบบที่มีมากกว่าสองสาย

สีแสดงสัญลักษณ์สายไฟมาตรฐานจะเป็นดังนี้

สาย สีน้าตาล หมายถึง ไฟบวก

สาย สีน้าเงิน หมายถึง ไฟลบ

สาย สีดา หมายถึง สัญญาณ

สีส้ม,ชมพู สาหรับสายสัญญาณอื่นๆ

Sensor แบบ 3 สายเป็นจะเป็น Sensor ที่ใช้หลักการทางานของ Transistor ดังนั้น Sensor ประเภทนี้จึงมี 2 ประเภทคือ

1 PNP

2 NPN

 

เซ็นเซอร์แบบ PNP

มีชื่อเรียกมากมายหลายแบบ เช่น Sensor แบบ Active High , Sensor แบบ Source ซึ่ง Sensor แบบนี้เมื่ออยู่ในสภาวะทางาน จะทาการต่อสายสัญญาณเข้ากับสายไฟ ดังนั้นเมื่อวัดสายสัญญาณเทียบกับกราวด์ เราจะได้ความต่างศักดิ์เท่ากับไฟที่ให้ sensor นี่เป็นที่มาของคาว่า Active High คือเมื่อทางานจะวัดไฟที่จุดนี้ได้ เช่นอาจเป็น 24 V.เมื่อเทียบกับ Ground เป็นต้น

เซ็นเซอร์แบบ NPN

มีชื่อเรียกมากมายหลายแบบ เช่น Sensor แบบ Active Low , Sensor แบบ Sink ซึ่ง Sensor แบบนี้เมื่ออยู่ในสภาวะทางาน ก็จะทาการเชื่อมต่อสายสัญญาณเข้ากับกราวด์ ซึ่งเป็นที่มาของคาว่า Active low คือเมื่อทางานจะวัดไฟที่จุดนี้ได้เท่ากับกราวด์ คือ 0 V.

Photoelectric Sensor

Through Beam Sensor

ตัวรับและตัวส่งแสงแยกตัวกัน โดยใช้หลักการตัดต่อลาแสงของ

วัสดุที่ต้องการตรวจจับ เหมาะสาหรับการตรวจจับวัสดุที่มีบริเวณ

หรือพื้นที่ในการวางต่าแหน่งติดตั้งเพียงพอ สามารถตรวจจับได้ใน

ระยะไกลที่สุด ความแม่นยาสูง ข้อเสีย ต้องใช้พื้นที่มากในการติดตั้ง เสียค่าใช้จ่ายในการเดินสายไฟสูง ไม่สามารถตรวจจับวัตถุโปร่งแสงและโปร่งใสได้

Retro-Reflextive Sensor

เซ็นเซอร์ชนิดนี้ตัวรับตัวส่งแสงรวมอยู่ในชุดเดียวกัน โดยใช้หลักการส่งแสงสะท้อนกับแผ่นสะท้อนแสง กลับมาที่ตัวรับ ข้อจำกัดสาหรับเซ็นเซอร์แบบนี้คือ ไม่สามารถตรวจจับวัตถุที่มีผิวมันเงาและโปร่งแสงได้เหมาะกับวัตถุที่มีลักษณะผิวที่ดูดกลืนและไม่สะท้อนแสง หรือผิวขรุขระก็สามารถตรวจจับได้ ข้อดีของเซ็นเซอร์ชนิดนี้คือ สะดวกในการเดินสายไฟ สามารถวางเซ็นเซอร์ใว้ได้ในพื้นที่จำกัด

Diffuse – Reflextive Sensor

เป็นลักษณะเหมือนกับ Retro-Reflextive Sensor คือตัวรับตัวส่งอยู่ในตัวเดียวกันใช้การสะท้อนกลับเช่นกัน แต่ชนิดนี้จะสะท้อนกับผิดวัตถุ แทนแผ่นสะท้อนได้ มีระยะในการตรวจจับใกล้ที่สุดในทั้ง 3 ชนิด แต่ก็มีข้อดีคือเป็นชนิดที่สะดวกในการติดตั้งใช้งานมากที่สุด เนื่องจากใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยที่สุด เซนเซอร์ชนิดนี้สามารถตรวจจับวัตถุได้แทบทุกชนิดยกเว้น วัตถุที่มีลักษณะพื้นผิวที่ด้านหรือดูดกลืนแสงและวัสดุโปร่งแสง

การนำเซ็นเซอร์(Sensor)ไปใช้ในงานอุตสาหกรรม
เซนเซอร์(Sensor) เปรียบเสมือนอวัยวะรับรู้ของระบบ ไม่ว่าจะเป็น การวัดระดับ วัดการไหล วัด

ความดัน วัดอุณหภูมิ วัดตำแหน่ง

ตัวควบคุม(Controller) เป็นตัวควบคุมการทำงานของระบบ เช่น เครืองนับจำนวน PLC

อุปกรณ์ขับโหลด(Final control element) โหลดทางไฟฟ้าจะทำงานเมือจ่ายกระแสแล้วทำงาน

ตัวอย่างการใช้งานได้แก่รีเลย์ แม็กเนิคคอนแทคเตอร์

โหลด(Load) อุปกรณ์ทีนำมาต่อกับระบบ เตารีด หลอดไฟ วาลว์ มอเตอร์

การทำงานของเตารีดเป็นแบบ On-off

Output ของ เซนเซอร์ มี 2 ลักษณะ คือ

Digital Output(On-Off)  เช่น Relay Output ใช้ได้ทั้ง AC และ DC

Analog Output(Continuous)  มีกระแสไฟ 4-20 ma,0-20 mA , แรงดันไฟ 1-5V, 0-10 V

RTD เปลียน จากอุณหภูมิเป็นความต้านทาน

เทอร์โมคัลเปิล เปลียนจากอุณหภูมิเป็นแรงเคลือนไฟฟ้า

ซึง RTDและ เทอร์โมคัลเปิล เป็นทรานสดิวเซอร์ซึงเปลียนจากพลังงานหนึ่งไปยังอีกพลังงานหนึ่ง