Page 1

รายงาน วิชา เครือ่ งมือวัดอิเล็กทรอนิกส์ในอุตสหกรรม รหัสวิชา 3105-2104 เสนอ อาจารย์ ณภรรทร อินอุทัย จัดทำโดย นายสรายุทธ์ ยีรัน รหัสประจำตัว 6131050001 ระดับชั้น ปวส.2 แผนกวิชาช่างอิเล็กทรอนิกส์ วิทยาลัยการอาชีพนาทวี สำนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ


คำนำ รายงานฉบับนี้จัดทำขึ้นเพื่อประกอบการเรียนวิช าเครื่องมือวัดอิเล็กทรอนิกส์ในอุตสหกรรม โดยมีจุดประสงค์เพื่อให้ผู้จัดทำได้ฝึกการศึกษาค้นคว้า และนำสิ่งที่ได้ศึกษาค้นคว้ามาสร้างเป็นชิ้นงาน เก็บไว้เป็นประโยชน์ต่อการเรียนการสอนของตนเองและครูต่อไป ทั้งนี้ เนื้อหาได้รวบรวมมาจากหนังสือแบบเรียน…และจากหนังสือคู่มือการเรียนอีกหลายเล่ม ขอขอบพระคุ ณ อาจารย์ ณ ภรรทร อิ น อุ ท ั ย อย่ า งสู ง ที ่ ก รุ ณ าตรวจ ให้ ค ำแนะนำเพื ่ อ แก้ ไ ข ให้ ข้อเสนอแนะตลอดการทำงาน ผู้จัดทำหวังว่ารายงานฉบับนี้คงมีประโยชน์ต่อผู้ที่นำไปใช้ให้เกิดผลตาม ความคาดหวัง

นายสรายุทธ์ ยีรัน ผู้จดั ทำ


พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ (proximity sensor) เซนเซอร์ (sensor) หรืออุปกรณ์ที่ทำงานโดยที่ตัวอุปกรณ์ไม่สัมผัสกับวัตถุ นำมาใช้ในการตรวจจับวัตถุ ต่าง ๆ ที่เข้ามาในระยะที่ตรวจจับได้ มีระยะการตรวจจับค่อนข้างใกล้ ประมาณ 50-100 มิลลิเมตร หากต้องการ ระยะการตรวจจับที่มากกว่านี้ต้องใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่เพื่อให้ได้สนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าที่มีค่าสูง ซึ่งอาจ ส่งผลกระทบในด้านอื่นตามมา พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายแบบ เช่น การตรวจจับ ตำแหน่งของสิ่งของ การตรวจสอบปริมาณของเหลวที่บรรจุในภาชนะ การตรวจจับความเร็วรอบ และการตรวจจับ อื่น ๆ

คุณสมบัติเด่น - สามารถตรวจจับได้โดยไม่มีการสัมผัส - สามารถใช้งานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย - ตรวจจับด้วยความแม่นยำ - ตอบสนองต่อการทำงานได้รวดเร็วกว่า - สามารถแยกการตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะ อโลหะและแม่เหล็กได้ - อายุการใช้งานยาวนาน - จะมีระยะการตรวจจับวัตถุ โดยทั่วๆไป อยู่ระหว่าง 4-40 mm ขึ้นอยู่กับขนาด และ ชนิดของ Sensors


พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์แบ่งเป็น 2 ประเภทหลัก 1. พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ชนิดเหนี่ยวนำ (inductive proximity sensor) 2. พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ชนิดเก็บประจุ (capacitive proximity sensor)

พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ชนิดเหนี่ยวนำ (inductive proximity sensor) จะใช้หลักการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในการทำงาน โดยที่มาของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านั้น เกิด จากบริเวณส่วนหัวของเซ็นเซอร์ ซึ่งภายในจะมีขดลวด (Coil) ที่คอยทำหน้าที่ปล่อยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ซึ่งขดลวดนั้นจะได้รับสัญญาณไฟฟ้าจากวงจรกำเนิดความถี่ (Oscillator) เพื่อคอยตรวจจับโลหะที่เคลื่อนที่ผ่าน เข้ามา และเมื่อชิ้นงานอยู่ในระยะที่เซ็นเซอร์สามารถตรวจจับได้ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าความเหนี่ยวนำ ซึ่งจะทำให้เกิดการหน่วงออสซิลเลท Oscillate หรือ ในบางครั้งอาจถึงจุดการหยุดออสซิลเลท ในขณะที่เกิดการ หน่วงหรือการหยุดออซิเลทนั้น วงจรขยาย (Amplifier) จะทำหน้าที่ขยายสัญญาณเพื่อส่งต่อไปยัง วงจรทริก เกอร์ (Trigger) ซึ่งวงจรนี้จะมีหน้าที่เปลี่ยนแปลงสถานะของวงจร Output ว่าให้มีการทำงานหรือหยุดการทำงาน

ระยะห่างในการตรวจจับ (Sensing distance) โดยระยะห่างในการตรวจจับจะขึ้นอยู่กับตัวแปรดังนี้ •

ขนาดของขดลวดเซ็นเซอร์ •

ขนาดของตัวเซ็นเซอร์

ยิ่งขนาดของเซ็นเซอร์มีขนาดใหญ่ ระยะการตรวจจับก็จะยิ่งไกลขึ้น

รูปแบบของหน้าสัมผัสของเซ็นเซอร์ •

แบบหัวเรียบ จะมีระยะตรวจจับที่สั้นกว่า

แบบหัวยื่น จะมีระยะตรวจจับที่ไกลกว่า


ส่วนประกอบของ Inductive Proximity Sensor Coil คือ ขดลวดที่มีหน้าที่ปล่อยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง ผ่านบริเวณด้านหน้าของ Inductive Proximity Sensor เพื่อคอยตรวจจับโลหะที่เคลื่อนที่ผ่านเข้ามา

Oscillator คือ วงจรกำหนิดความถี่ จุดส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังส่วน Coil โดยความถี่นี้มีความจำเป็นมากต่อ กระบวนการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

Amplifier คือ วงจรขยาย ในส่วนนี้จะทาหน้าที่ขยายสัญญาณ ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงค่าความเหนี่ยวนาที่ เกิดขึ้น

Output driver เป็นภาคสุดท้ายของวงจร ซึ่งมีส่วนสำคัญในการสร้างสัญญาณเอาท์พุต ให้ได้ตามระดับ มาตรฐานที่สามารถใช้งานกับตัวอุปกรณ์ที่มาเชื่อมต่อได้ เช่น คอนโทรลเลอร์หรือรีเลย์ เป็นต้น


เกณฑ์ในการเลือกใช้เซ็นเซอร์ อุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่แนะนำจะขึ้นอยู่กับรายละเอียดดังนี้ •

ระยะตรวจจับที่ต้องการ (โดยปกติ ระยะตรวจจับสูงสุดอยู่ที่ 40mm หรือน้อยกว่า)

เป้าหมายในการตรวจจับ (วัสดุ, ขนาด, รูปร่าง และวิธีการตรวจจับ)

รูปร่างของเซ็นเซอร์ / รูปแบบการติดตั้ง

รูปแบบหน้าสัมผัสของเซ็นเซอร์ แบบหัวเรียบ หรือแบบหัวยื่น

เซ็นเซอร์เหนี่ยวนำแบบอื่นๆ

โลหะโดยรอบ

โลหะพื้นหลัง

สภาพแวดล้อมที่ติดตั้งเซ็นเซอร์

สภาพพื้นที่แห้ง หรือเปียก

การป้องกันทางกลศาสตร์ (การใช้งานผิดวิธี หรืองานเชื่อมโลหะ)

ข้อกำหนด และความต้องการทางด้านไฟฟ้า (AC/DC, 3 สาย/2 สาย, NPN/PNP

คำนิยามของ ระยะห่างในการตรวจจับ (Sensing distance definitions) ระยะตรวจจับ (Switching Distance) คือ ระยะห่างที่วัตถุเป้าหมายได้เข้ามาใกล้หน้าสัมผัสของเซ็นเซอร์ โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนในค่าของสัญญาณที่ส่งออกไป

ระยะตรวจจับอ้างอิง (Nominal Sensing Distance, Sn) •

อัตราระยะห่างของการปฎิบัติการ

ไม่คำนึงถึงการคำนวณค่าความคลาดเคลื่อนในการผลิต, อุณหภูมิของปฎิบัติการ, แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า

สามารถถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการทำข้อมูลอ้างอิง

ระยะตรวจจับที่รับประกัน (Assured Sensing Distance, Sa) •

ระยะตรวจจับที่ถูกรับประกัน หากใช้งานภายใต้เงื่อนไขที่ถูกอนุญาต

ขึ้นกับอุณหภูมิ

แรงดันไฟฟ้า


ค่าผลต่างสูงสุดของค่าที่แท้จริง (Hysteresis, Hy) •

ค่าระยะห่างระหว่างจุดเปิด และจุดปิด

วัตถุเป้าหมาย (Target material) ระยะตรวจจับอ้างอิงจะถูกกำหนดโดยใช้วัตถุเป้าหมายเป็นเหล็กอ่อน 360 (Fe360). (โดยมาตราฐาน IEC 60947-5-2) พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์จะสามารถใช้งานได้ดีที่สุดกับโลหะประเภทเหล็ก หากปริมาณเหล็กในวัตถุเป้าหมายลดลง ระยะตรวจจับก็จะลดลงเช่นกัน โดยระยะค่าตรวจจับที่ใช้งานของเซ็นเซอร์สามารถถูกคำนวณได้โดยใช้ค่าแฟก เตอร์ของวัตถุ

ค่าแฟกเตอร์ของวัตถุ (Correction factors)


การแบ่งประเภทตามรูปร่างจากภายนอก

โดยปกติแล้ว Inductive Proximity Sensor จะมีรูปร่างที่มีการใช้งานอยู่บ่อยๆ ดังนี้

แบบทรงกระบอก โดยปกติจะนิยมเลือกตามขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางของตัว Prox ซึ่งจะมีแบบมีเกลียว และ ไม่มีเกลียว ซึ่งแบบมีเกลียวจะนำหน้าด้วยตัว M ตามด้วยตัวเลขขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางในหน่วยมิลลิเมตร (mm) และ ตามด้วย X ตัวเลขขนาดเกลียวในหน่วยมิลลิเมตร เช่น M8x1 และ แบบไม่มีเกลียวจะนำหน้าด้วย สัญญลักษณ์ Diameter ⌀ ตามด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหน่วย มิลลิเมตร เช่น ⌀8

แบบทรงสี่เหลี่ยม prox ทรงสี่เหลี่ยม โดยปกติโครงสร้างจะทำจากพลาสติกและมีระยะในการตรวจจับที่ไกล กว่าแบบทรงกระบอก ด้วยเหตุผลที่ว่า พื้นที่ด้านหน้าของตัว Prox จะมีขนาดใหญ่กว่า ขนาดของตัว Prox แบบนี้ มีด้วยกันหลายขนาด เช่น 17 * 17 mm. 25*25 mm, 30/30 mm, 40*40 mm และ 60*60 mm.


การแบ่งประเภทโดยใช้สายของ Proximity Sensor สิ่งหนึ่งที่ต้องนึกถึงในการเลือกใช้งาน Inductive Proximity Sensor นั้น คือ รูปแบบการเชื่อมต่อ สัญญาณทางไฟฟ้า โดยปกติตัว Prox จะมีแบบ 2 สาย และ แบบ 3 สาย ซึ่งจะขึ้นอยู่กับความต้องการในการ ใช้งาน

ชนิดแบบ 2 สาย แบบ 2 สาย จะเป็นแบบ AC หรือ DC ที่มีสถานะเป็น NO หรือ NC ก็ได้

ชนิดแบบ 3 สาย แบบ 3 สาย จะเป็น Prox ที่เป็นแบบใช้งานกับไฟ DC โดยมี output เป็นแบบ NPN หรือ PNP และ มี สถานะให้เลือกทั้ง 2 แบบ นั่นก็คือ NO หรือ NC เช่นกัน


การแบ่งประเภทแบบ Shielded/Flush และ Non-shielded/ Non-flush ในส่วนนี้ก็มีความสำคัญมากสำหรับการเลือก Inductive Proximity Sensor เช่นกัน เนื่องจากจะเป็น การพูดถึงลักษณะของการติดตั้งและการตรวจจับวัตถุ

แบบ Shield/Flush หรือ แบบหัวเรียบ นั้นจะนิยมใช้ในงานที่สามารถติดตั้ง Prox ฝังเข้าไปใน อุปกรณ์จับยึดที่เป็นโลหะได้เลย โดย Prox จะไม่มีการส่งสัญญาณตรวจจับกับวัตถุที่ใช้จับยึด

แบบ Non-Shielded หรือ Non- Flush หรือหัวยื่น นั้นจะไม่สามารถติดตั้งแบบฝังเข้าไปในโลหะที่จับยึดได้ เนื่องจาก Prox แบบนี้จะมีการตรวจจับวัตถุรอบตัวตลอดการทำงาน (ในที่นี้ Prox จะตรวจจับโลหะที่เป็นส่วนจับ ยึด) จึงอาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนของสถานะ output ได้

การแบ่งประเภทจากลักษณะการใช้งาน Factor 1 Proximity Sensor เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าตัว Inductive Proximity Sensor นั้นจะสามารถตรวจจับวัตถุได้ โดยอาศัย หลักการทำงานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อระยะการตรวจจับนั้นก็คือ ชนิดของวัตถุที่ใช้ในการ ตรวจจับ ตัวอย่างเช่น ถ้าระยะตรวจจับอยู่ ที่ 10 mm จะเป็นการอ้างอิงกับวัตถุที่เป็นเหล็กเท่านั้น แต่ถ้าเป็น อลูมิเนียมระยะจะลดลงไป 50% เท่ากับระยะตรวจจับที่ 5 mm แต่จะมีรุ่นหนึ่งที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานในแบบ พิเศษ โดยรุ่นนี้มีชื่อว่า Factor 1 จะสามารถตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะทุกชนิดได้ในระยะที่เท่ากันทั้งหมด


รูปที่ 1 Factor ในการคูณระยะตรวจจับเมื่อใช้ใงานกับวัตถุในแต่ละชนิด ของ Proximity ปกติ

รูปที่ 2 การคำนวนหาขนาดของชิ้นงานที่เหมาะสมของ Proximity Sensor แต่ละขนาด

Welding Immune Proximity Sensor ในอุตสาหกรรมรถยนต์ หรือ อุตสาหกรรมที่มีการใช้งานเครื่องเชื่อมไฟฟ้า จะมีหุ่นยนต์เชื่อมไฟฟ้านั้น โดย จะมีการใช้ตัว Inductive Proximity Sensor ในการตรวจจับตำแหน่งของตัว Fixture เพื่อยึดชิ้นงานที่ต้องการ เชื่อมให้อยู่กับที่


โดยปัญหาที่พบส่วนใหญ่ คือ Prox แบบธรรมดานั้น ไม่สามารถทนต่อสนามแม่เหล็กจำนวนมหาศาลที่ เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมนั้นได้จึงทำให้ Prox มีปัญหาและเกิดการผิดพลาดในการทำงานได้ง่าย จึงมีการพัฒนา Prox ชนิดพิเศษ ซึ่งเรียกว่า Welding Immune ถูกออกแบบมาเพื่อทนต่อสภาวะแวดล้อมที่มีสนามแม่เหล็ ก จำนวนมาก และ สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในบริเวณที่มีการเชื่อมที่ใช้กระแสไฟฟ้าสูงถึง 25 kA ที่ ระยะห่างจากตัวนำไฟฟ้า 5 cm ขึ้นไป

รูปที่ 3 ตัวอย่างการใช้งาน Welding immune Proximity Sensor ในอุตสาหกรรมที่มีการเชื่อม

Mini Size Proximity Sensor สำหรับงานตรวจจับวัตถุบางประเภท ขนาดของเซ็นเซอร์ทั่วไปอาจไม่เหมาะสม เนื่องจากมีขนาดที่ใหญ่ หรื อ มี น ้ ำ หนั ก ที ่ ม ากเกิ น ไป จึ ง ทำให้ ไ ม่ เ หมาะสมกั บ เครื ่ อ งจั ก รบางประเภท Proximity Sensor ที ่ เ ป็ น แบบ Miniature Proximity Sensor จึงได้ถูกออกแบบมาสำหรับงานเฉพาะเจาะจง โดยจะมีน้ำหนักเบาเพียง 0.7 กรัม และ เหมาะสำหรับงานที่มีแรงสั่นสะเทือนค่อนข้างมาก โดยการติดตั้ง mini size proximity สามารถทำได้ง่าย และ สามารถติดตั้งรวมเข้ากับอุปกรณ์ต่างๆ ที่มี พื้นที่แคบ เหลือไว้สำหรับติดตั้งตัวเซ็นเซอร์ เช่น ตัวลิเนียร์สไลด์ หรือวาล์ว กระบอกลม หรือ การตรวจจับตำแหน่ง ของแขนหุ่นยนต์ ซึ่งทำให้เราสามารถลดขนาดพื้นที่ในการติดตั้งได้ ถึงแม้ว่าจะมีขนาดที่เล็ก โดยมีขนาดเส้นผ่าน ศูนย์กลาง 3 mm, 4 mm, 5 mm และ 6 mm เท่านั้น แต่ก็ไม่ได้มีปัญหาเรื่องของความแข็งแรงของตัวเซ็นเซอร์ เนื่องจากโครงสร้างทำจากสแตนเลสสตีล


รูปที่ 4 ตัวอย่างการใช้งาน Mini Size Proximity Sensor ติดตั้งในพื้นที่จำกัด

Sensor for Cylinders or High pressure (use with pistol) สำหรับงานที่ต้องการตรวจจับตำแหน่งของตัวแกนของกระบอกไฮโดรลิกนั้น จะใช้ Proximity Sensor แบบธรรมดาไม่ได้ เนื่องจากไม่สามารถทนต่อแรงดันภายในกระบอกลมหรือไฮโดรลิกได้ ดังนั้นการประยุกต์ใช้งาน Prox สำหรับการตรวจจับตำแหน่งของกระบอกสูบชนิดนี้ เราสามารถใช้ตัว High Pressure Prox ซึ่งสามารถทน ต่อแรงดันได้สูงถึง 500 bar โดยเซ็นเซอร์ในกลุ่มนี้ สามารถแบ่งเป็นรุ่นต่างๆ ได้อีกหลากหลายรุ่น เช่น StokeMaster, High Pressure Inductive Sensor, High Pressure Miniature Inductive Sensor, ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน

รูปที่ 5 ตัวอย่าง Proximity Sensor ในงานที่ต้องทนแรงดันสูง


Steel face การตรวจจับตำแหน่งของเซ็นเซอร์ ในบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดความเสียหายนั้น ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ จากหลายสาเหตุ โดยเฉพาะการกระแทก อาจก่อให้เกิดความเสียหายในวงกว้างได้ เช่น บริเวณเครื่องกัด หรือ กลึง ชิ้น งานขนาดใหญ่บ นแท่น จับ ยึด ซึ่งอาจเกิดการกระเด็นของเศษโลหะ จนทำให้เกิดความเสียหายให้กับตัว proximity sensor ได้ เนื่องจากด้านหน้าของเซ็นเซอร์นั้น มีโครงสร้างที่ทำมากจากพลาสติก จากปัญหาที่กล่าวมาจึงนำไปสู่การพัฒนาเซ็นเซอร์ ชนิดพิเศษ Steel Face Proximity ขึ้นมา โดยมี โครงสร้างทั้งหมดสร้างขึ้น จากโลหะ และ มีด้านหน้าเป็นเหล็กหนา 1 mm มีความทนทานต่อการกระแทก นอกจากนี้ยังมีรุ่นที่เพิ่มระยะการตรวจจับได้ 2 หรือ 3 เท่า ของระยะตรวจจับปกติเพื่อความสะดวกต่อการติดตั้ง และลดโอกาสจากการถูกกระแทก จึงช่วยให้ Prox มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ในส่วนของงานที่มีการเชื่อม โดยปกติจะมีเศษสะเก็ดไฟที่เกิดจากการเชื่อมมาติดที่ proximity ซึ่งบ่อยครั้ง จะทำให้เกิดความผิดพลาดในการทำงาน อั นเนื่องมาจากเศษของโลหะที่ติดอยู่ด้านหน้าของ proximity แต่ สำหรับ steel face proximity เราสามารถเพิ่มการเคลือบผิวของตัว proximity ด้วย PTFE เพื่อช่วยป้องกัน การติดของเศษโลหะที่เกิดจากการเชื่อมได้

รูปที่ 6 ตัวอย่าง Steel Face Proximity Sensor ที่มีโครงสร้างเป็น Stainless Steel สำหรับอุตสาหกรรมหนัก


High Temp Proxmity Sensor คุณสมบัติของ Proximity Sensor แบบทั่วไปนั้น จะสามารถทนอุณหภูมิสูงสุดได้เพียง 70 องศา ซึ่งอาจ ไม่เพียงพอสำหรับการทำงานในอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น อุตสาหกรรมเหล็ก เนื่องจากสภาพแวดล้อมในการ ทำงานนั้นมีอุณหภูมิที่สูงมาก ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องอาศัย Prox ชนิดพิเศษ เพื่อช่วยให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มี อุณหภูมสูงได้ โดย Prox ชนิ ด พิ เ ศษนี ้ ม ี ช ื ่ อ ว่ า Ultra-High Temperature-Resistance Inductive Sensor ซึ่ ง สามารถใช้งานได้ในอุณหภูมิที่ -25 ถึง 160 องศาเซลเซียส ซึ่งนิยมใช้กันมากในอุตสาหกรรมเหล็กหรืองาน ตรวจจับตำแหน่งของแม่พิมพ์พลาสติก

รูปที่ 7 ตัวอย่าง High Temp Proximity Sensor ที่เหมาะสำหรับสภาวะแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

Stainless steel (food grade) สำหรับงานที่ต้องรักษาความสะอาดของกระบวนการผลิต โดยปราศจากการการสะสมของเชื้อโรคนั้น จึง จำเป็นต้องมี Prox ที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะ เพื่อตอบสนองจุดประสงค์และให้เป็นไปตามมาตรฐานการผลิตต่างๆ เช่น GMP, HACCP ซึ่งถ้าใช้ Prox ที่ไม่ตรงประเภทก็อาจเกิดปัญหาในการทำงานได้ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการ ผลิตอาหารและเครื่องดื่มจะมีโอกาสที่ Proximity sensor อาจจะไปสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ หรือสารเคมีต่างๆ ได้


ปัจจุบันมีเทคโนโลยีของ Proximity sensor ที่สามารถใช้งานในสภาวะแวดล้อมเหล่านี้ได้ เช่น Proxinox Stainless Steel Sensor เป็น Proximity Sensor ที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานในกระบวนการเหล่านี้โดยเฉพาะ โดยจะมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ไม่มีการแสดงผล LED ที่เป็นแบบออกจากรู ซึ่งโดยปกติจะมีร่องให้แสงส่องออกมา บริเวณนั้น ซึ่งอาจเป็นแหล่งเพาะเชื้อได้ จึงมีการปรับการออกแบบให้แสงส่องผ่านพลาสติ กใสของคอนเน็คเตอร์ แทน ด้วยโครงสร้างที่ทำจาก Stainless Steel 1.4571 เป็นวัสดุที่สามารถใช้ในงานอาหารและเครื่องดื่มได้ อีก ทั้งยังใช้หน้าคอนแท็กที่เคลือบด้วยทองคำ เพื่อป้องกันการกัดกร่อนที่ขั้วต่อ สุดท้ายจะเป็นเรื่องของป้ายแสดง ข้อมูลต่างๆ จะใช้แสงเลเซอร์ในการทำขึ้นบนผิว โดยไม่มีการใช้แผ่นกระดาษ หรือ พลาสติก ในการติดเพื่อป้องกัน การหลุดล่วงที่อาจเกิดขึ้นได้

รูปที่ 8 ตัวอย่าง Proximity Sensor Food Grade ที่เหมาะสำหรับอาหารและยา

Proximity Sensor Analog output ในการตรวจจับตำแหน่งของวัตถุหรือชิ้นงานที่ต้องการความละเอียดสูง ถึงขั้นรู้ระยะห่างระหว่างชิ้นงาน กับ ตัว เซ็น เซอร์ Proximity Sensor ที่เรารู้จักกันโดยทั่ว ๆ ไปไม่ส ามารถทำงานหรือตอบโจทย์งานแบบนี้ได้ เนื่องจากโครงสร้างของเอาท์พุทเป็นแบบเปิดหรือปิดเท่านั้น แต่ปัจจุ บันมี Proximity Sensor แบบ Inductive Distance Sensor ที่สามารถนำมาใช้งานในลักษณะนี้ได้ คือการวัดระยะห่างแบบใกล้ๆ ของวัตถุกับตัวเซ็นเซอร์ ได้ โดยไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับชิ้นงาน


รูปที่ 9 ตัวอย่าง Proximity Sensor Analog Output ที่สามารถใช้งานตรวจจับระยะห่างของชิ้นงานได้

Inductive Tube Sensor ในกระบวนการผลิต ที่มีการประกอบชิ้นส่ว นต่างๆ มักจะมีการสำเลียงชิ้นส่วนขนาดเล็ก เข้ามายัง เครื่องจักรหรือเป็นชิ้นส่วนที่ได้จากการผลิตโดยส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีการนับ จำนวนของชิ้นส่วนเหล่านั้นผ่านทาง ท่อที่ลำเลียง หากใช้ Proximity Sensor แบบธรรมดา นั้นอาจก่อให้เกิดปัญหาในการติดตั้ง อีกทั้งเรื่องของ ความเร็วในการตรวจนับชิ้นงาน อาจเกิดการนับไม่ทัน จึงได้มีการพัฒนา Inductive Tube Sensor ขึ้นมาเพื่อใช้ ในงานประเภทนี้โดยเฉพาะ ซึ่งจะออกแบบให้มีการติดตั้งที่เข้ากับตัวท่อลำเลียงได้โดยง่ายและมีความเร็วในการ ตรวจจับชิ้นงานมากขึ้น โดยความเร็วสูงที่สามารถตรวจจับได้สูงถึง 20m/s

รูปที่ 10 ตัวอย่างการติดตั้ง Tube Inductive Sensor เข้ากับท่อลำเลียงชิ้นงาน


Inductive Ring Sensor สำหรับงานที่ต้องการตรวจจับชิ้นงานที่มีลักษณะตกลงมา หรือการตรวจจับความต่อเนื่องของชิ้นงาน เช่น สายไฟ การใช้งานตัว Proximity Sensor แบบธรรมดา อาจเกิดความยุ่งยากในการติดตั้ง ปัจจุบันจึงมี Proximity Inductive Ring Sensorที่มีโครงสร้างเป็นแบบรูตรงกลางเพื่อให้วัตถุหรือชิ้นงานที่ต้องการตรวจจับรอดผ่านมา เพื่อนับจำนวนต่อไป

รูปที่ 11 ตัวอย่าง Inductive Ring Sensor ที่ใช้ตรวจจับชิ้น หรือความต่อเนื่องของชิ้นงาน จากข้อมูลทั้งหมดที่กล่าวมานั้น จะเห็นได้ว่าการแบ่งประเภทของ Inductive Proximity Sensor นั้น สามารถใช้เกณฑ์ในการแบ่งได้หลายรูปแบบ โดยในที่นี้ เราสามารถจำแนก ได้เป็นทั้งหมด 4 แบบ ดังนี้ การแบ่ง ประเภทจากรูปร่าง การแบ่งประเภทจากการใช้สาย การแบ่งแบบ Flush และ Non-flush และการแบ่งตามการ ใช้งาน จะเห็นได้ว่าหากเรามีความรู้ความเข้าใจในเรื่องของคุณสมบัติของแต่ละประเภท สิ่งเหล่านี้จะสามารถช่วย ให้เราเลือกใช้งาน Prox ได้ตรงตามวัตถุประสงค์ ซึ่งจะก่อให้เกิดผลดีอย่างมากในการทำงานและช่วยยืดอายุการใช้ งานให้กับ Prox ได้ดีอีกด้วย


พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ชนิดเก็บประจุ (capacitive proximity sensor) เซนเซอร์ชนิดเก็บประจุ (Capacitive Sensor) เซนเซอร์ประเภทนี้มีโครงสร้างทั้งภายนอกและภายใน คล้ายกับแบบเหนี่ยวนำ การเปลี่ยนแปลงของความจุ เนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของวัตถุชนิดหนึ่งเข้ามาใกล้ สนามไฟฟ้าของคาปาซิเตอร์ เซนเซอร์ชนิดนี้สามารถตรวจจับอุปกรณ์ที่ไม่ใช่โลหะได้ นิยมใช้ตรวจจับชิ้นงานที่มี ระยะห่างจากตัวเซนเซอร์ค่อนข้างมาก นอกจากมีคุณลักษณะเด่นในเรื่องของระยะการตรวจจับที่ไกลแล้ว เซนเซอร์ชนิดนี้ยังมีข้อดีอยู่อีกหลายประการด้วยกัน คือ • สามารถตรวจจับวัตถุได้เกือบทุกประเภท •

ความเร็วในการตรวจจับสูง

มีรุ่นที่สามารถแยกความแตกต่างสีได้

เนื่องจากในงานบางลักษณะไม่สามารถใช้เซนเซอร์ประเภทต่างๆที่ได้กล่าวมาขั้นต้นได้ เช่นการตรวจจับ ของเหลวในภาชนะบรรจุ ตรวจจับระดับความลึกของแหล่งน้ำ ตรวจจับพื้นผิวถนนสำหรับยานพาหนะบางชนิด เป็นต้น

คลื่นเสียงที่นำมาทำเซนเซอร์ประเภทนี้จะอยู่ในช่วงความถี่ 20KHz – 1GHz ซึ่งเรียกว่า Ultrasonic ซึ่งหู ของมนุษย์ไม่สามารถจะได้ยิน คือ แม็กเนติกเซนเซอร์ที่มีลักษณะเป็นแบบหน้าสัมผัส ซึ่งโดยปกติทั่วไปแล้วจะเป็น หน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (Normally Open : NO) สวิตซ์นี้จะทำงานโดยอาศัยสนามแม่เหล็ก ซึ่งอาจจะเห็ น แม่เหล็กถาวร หรือแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้ แผ่นหน้าสัมผัสจะทำมาจากสารที่มีผลต่อสนามแม่ เหล็ก (ferromagnetic) และติดตั้งอยู่ภายในกระเปาะแก้วเล็กๆที่มีการเติมก๊าซเฉื่อย เพื่อทำให้การตัดต่อการส่งกระแสไฟฟ้าได้เร็วยิ่งขึ้


แม็กเนติกเซนเซอร์ประเภทนี้ จะอาศัยการตัดต่อหรือให้สัญญาณโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ภายใน หากมีคนถามว่าแล้ว เซนเซอร์ป ระเภทนี้แตกต่างจากรีดสวิตซ์อย่างไร คำตอบคือเหมือนกันในส่ว นที่อาศัย สนามแม่เหล็กในการทำงาน แต่ต่างกันในเรื่องความไวและอายุการใช้งาน แม็กเนติกเซนเซอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ การตัดต่อสัญญาณจะใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งไม่มีการเคลื่อนที่ทางกลทำให้มีความไวในการทำงานที่สูงกว่ารีด สวิตซ์ นอกจากนั้นยังส่งผลให้อายุการใช้งานยาวนานกว่าอีกด้วย อีกจุดหนึ่งที่น่าสนใจในเรื่องความแตกต่างของ เซนเซอร์ทั้งสองชนิดก็คือ แม็กเนติกเซนเซอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ส่วนมากจะใช้กับไฟกระแสตรงและต้องต่อ สัญญาณไฟให้ถูกต้องตามที่กำหนด ส่วนรีดสวิตซ์ หากไม่มีหลอดไฟแสดงสัญญาณ (LED) สามารถใช้ได้ทั้งไฟตรง และไฟกระแสสลับ และยังสามารถสลับขั้วการต่อได้

ปัจจัยที่ส่งผลต่อระยะการตรวจจับ ระยะเซ็นเซอร์การตรวจจับของ Capacitive Proximity Sensor นั้น จะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ซึ่งจะแบ่ง ออกเป็นปัจจัยภายนอกและภายใน

ปัจจัยภายนอก ปัจจัยภายนอกจะได้แก่ปริมาณของพื้นที่ผิวของวัตถุที่ต้องการตรวจจับและค่าไดอิเล็กทริคของตัวกลางระหว่างวัตถุ และเซ็นเซอร์ ซึ่งปกติก็จะเป็น อากาศ อุณหภูมิและความชื้น ซึ่งนอกจากนี้ยังรวมไปถึงเรื่องของความถี่ในการ ตรวจจับของวัตถุอีกด้วย

ปัจจัยภายใน ปัจจัยภายในของตัวเซ็นเซอร์จะได้แก่ ส่วนที่เป็นพื้นที่แอคทีฟ (Active surface) ของเซ็นเซอร์ ซึ่งโดยปกติแล้ว ถ้า ยิ่งมีพื้นที่มากก็จะส่งผลให้ระยะทางในการตรวจจับของเซ็นเซอร์นั้นมีระยะที่ไกลมากยิ่งขึ้น

การคำนวณหาระยะการตรวจจับของเซ็นเซอร์ คาปาซิทีฟพร็อกซิมิตี้เซ็น เซอร์นั้นสามารถตรวจจับวัตถุได้หลากหลายชนิดแต่ระยะในการตรวจจับ หรือ Sensing distance นั้นจะแปรเปลียนไปตามชนิดของวัตถุจึงจำเป็นต้องมีหลักในการช่วยเพิ่มความสะดวกใน การเลือกใช้งานเซ็นเซอร์ขึ้นมา ซึ้งเราจะใช้ตารางตามรูปที่ 1 ในการช่วยหาระยะที่คาปาซิทีฟพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์นั้นสามารถตรวจจับได้ ยกตัว อย่าง เช่น ในกรณีต้องการตรวจจับ แผ่น Polycarbonate ที่มีความหนา 6 mm และ ใช้ Capacitive proximity sensor ที่มีระยะตรวจับ 20 mm โดยระยะในการตรวจจับจริงจะมีค่าเท่าใด


รูปที่ 1 ค่า Factor เพื่อใช้คำนวณกับระยะ Sensing distance ของเซ็นเซอร์ เมื่อใช้ตรวจจับวัตถุแต่ละ ชนิด จากตารางค่า Factor ของ Polycarbonate ที่มีความหนา 6 mm นั้นมีค่าเท่ากับ 0.4 ดังนั้น ระยะในการ ตรวจจับจริงจะมีค่าเท่ากับ Real Sensing = 20 mm x 0.4 = 8 mm นอกจากการนำค่า Factor ที่ใช้คูณกับระยะ Sensing distance (SN) ของเซ็นเซอร์แล้ว เรายังสามารถ ปรับระยะในการตรวจจับวัตถุได้จากการปรับค่าความไวในของการตรวจจับได้โดยการใช้ไขควงพลาสติกในการช่วย ปรับ ซึ่งจะสามารถปรับให้เอาท์พุตทำงานได้เมื่อมีวัตถุอยู่ในระยะที่ต้องการตรวจจับและปรับให้เอาท์พุตหยุดการ ทำงาน เมื่อวัตถุอยู่ห่างจากระยะในการตรวจจับแต่อย่างไรก็ตามเราต้องคำนึงถึงค่า Hysteresis ของเซ็นเซอร์ด้วย


รูปที่ 2 การปรับค่าความไวในการตรวจจับได้โดยการใช้ไขควงพลาสติก

การคำนวณหาระยะการตรวจจับจากค่า Sn และ Sd ในการหาระยะการตรวจจับนั้น โดยปกติแล้วจะคำนวณได้จากการใช้ ค่า Sn และ Sd ซึ่งในแต่ละค่านั้น จะมีความหมายและการนำไปใช้ที่แตกต่างกันออกไป ดังนี้

Sn หรือ Normal Sensing Distance Sn หรือ Normal Sensing Distance: จะเป็นค่าของระยะในการตรวจจับ ตามมาตรฐานที่ถูกทดสอบกับ แผ่นมาตรฐาน ซึ่งจะใช้แผ่นโลหะที่เชื่อมกับกราวด์ของเซ็นเซอร์โดยจะเป็นระยะที่สามารถตรวจจับได้จริง

Sd หรือ Sensing Distance Sd หรือ Sensing Distance: จะเป็นค่าระยะในการตรวจจับสูงสุดที่มีความเป็นไปได้ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับ ขนาดของแผ่น Metal Plate ที่อยู่ภายในเซ็นเซอร์ ซึ่งเราไม่ควรนำค่านี้มาพิจารณาในการเลือกใช้งานตรวจจับใน ระยะปกติ แต่จะใช้ในกรณีที่ต้องการพิจารณาถึงโอกาส ที่จะมีวัตถุไม่พึงประสงค์ผ่านเข้ามาในระยะตรวจจับของ เซ็นเซอร์เท่านั้น และยังคงมีค่า H หรือค่า Hysteresis ของระยะในการตรวจจับ ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่เซ็นเซอร์ เอาท์พุต ทำงาน เปลี่ยนสถานะเป็น หยุดทำงานโดยปกติแล้ว จะมีค่าส่วนต่างซึ่งแสดงค่าเป็น % ของค่า Sr และ ดังนั้นใน การติดตัวเซ็นเซอร์จำเป็นต้องพิจารณาถึงค่านี้ด้วย


รูปที่ 3 ความแตกต่างระหว่างค่า Sn (S) และค่า Hysteresis (H) ะเห็นได้ว่าเรื่องระยะทางในการตรวจของ Inductive Proximity Sensor นั้ คือส่วนสำคัญที่จำเป็นต้องรู้ ทั้งในเรื่องของปัจจัยที่สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งภายในและภายนอกของเซ็นเซอร์ ชนิดของแต่ละวัตถุที่ส่งผลต่อระยะ การตรวจจับที่แตกต่างกัน รวมไปถึงการใช้ค่า Sn และ Sd ทีถ่ ูกต้องว่าเราควรใช้ให้เหมาะในกรณีใด

การเลือกใช้ Capacitive sensor แบบ Flush และ Non-Flush จะเลือกใช้งานเซนเซอร์ แบบ Flush และ Non-Flush นั้น ขึ้นอยู่กับว่าลักษณะหน้างานนั้นเป็นแบบใด โดยสามารถสรุปได้ดังนี้

Flush-mounted capacitive sensor Flush-mounted capacitive sensor ใช้สำหรับการตรวจจับชิ้นงานที่เป็น อโลหะ และ มีสถานะเป็น ของแข็ง เช่น แผ่นเวเฟ่อ ตัวอุปกรณ์ แผ่นวงจรพิมพ์ PCB ในงานอิเล็กทรอนิกส์ กล่อง กระดาษ ขวด กระป๋อง พลาสติกตรวจจับของเหลวในภาชนะ ที่มีความหนาไม่เกิน 4mm. เช่น แก้ว พลาสติก

Non Flush-mounted capacitive sensor Non Flush-mounted capacitive sensor เหมาะสำหรับงานตรวจจับระดับในถัง เช่น ฝุ่นผง หรือ ของเหลว ตัวอย่างเช่น น้ำตาล แป้ง ทราย น้ำมัน น้ำ


การเลือกขนาด มีผลต่อระยะการตรวจับของ Sensor (Housing size) เรื่องของขนาดเป็นองค์ประกอบหนึ่งที่มีความเกี่ยวข้องกับระยะทางในการตรวจจับหรือ ค่า (Sn) โดย ขนาดของเซ็นเซอร์ ที่นิยมนำมาใช้งานนั้น ส่วนมากจะมีการบอกขนาดเป็นหน่วย Metrix คือ M12x1, M18x1, M30 x1.5 ซึ่งเป็นรูปทรงกระบอกมีเกลียว โดยเซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่จะให้ค่า Sn ที่ไกลมากกว่าเซ็นเซอร์ที่มี ขนาดเล็ก สำหรับเซ็นเซอร์ รูปทรงสี่เหลี่ยม ส่วนใหญ่แล้ว จะมีรูปร่างที่ไม่เป็นมาตรฐาน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการ ออกแบบของแต่ละผู้ผลิต

เลือกแบบสายหรือคอนเน็คเตอร์ แบบไหนดีกว่ากัน การเลือกเซ็นเซอร์ประเภทที่มีสายในตัวหรือแบบใช้คอนเน็คเตอร์นั้น ชนิดของสายจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ใน การติดตั้งว่ามีสภาวะแวดล้อมเป็นแบบใด เช่น มีน้ำมันหรือสารระเหยที่มีผลต่อสายไฟ หรือไม่ โดยวัสดุมาตรฐานที่ ใช้ทำสายไฟนั้น จะเป็นแบบ PVC หากต้องการความทนทานมากขึ้นจะเหมาะสมกับแบบ PU ส่วนรุ่นที่เป็นคอน เน็คเตอร์นั้น จะมีโครงสร้างหรือวัสดุเป็นแบบเดียวกับสาย เพียงแต่จะใช้คอนเน็คเตอร์ ขนาด M8 หรือ M12 ใน การต่อเข้ากับเซ็นเซอร์แทน เพื่อให้เกิดความสะดวกในการติดตั้งและการบำรุงรักษา

แหล่งจ่ายไฟ Power Supply ปัจจัยทีม่ องข้ามไม่ได้ สำหรับการเลือกใช้งาน แหล่งจ่ายไฟเลี้ยง สำหรับเซนเซอร์นั้นขึ้นอยู่กับหน้างานและตัวควบคุมที่รับ สัญญาณจากเซนเซอร์ ยกตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ คอนโทรลเลอร์ในกลุ่มของ PLC, Counter, Timer, Pulse Meter จะใช้แหล่งจ่ายไฟชนิด DC 10-30V ซึ่งมีความปลอดภัยต่อผู้ใช้งานมากกว่า แต่ถ้าโหลดเป็นอุปกรณ์ที่เป็น AC เช่น Coil AC 220VAC ก็ ส ามารถใช้ เ ซนเซอร์ ท ี ่ ใ ช้ แ หล่ ง จ่ า ยไฟแบบ AC 220V ได้ เช่ น กั น แต่ ต ้ อ งใช้ ด ้ ว ยความ ระมัดระวัง โดยเฉพาะในการต่อสายให้ถูกต้อง


สัญญาณเอาท์พุต NPN หรือ PNP เลืองใช้อย่างไร? หลายครั้งมักมีคำถามว่า ควรจะใช้เซนเซอร์ที่มีส ัญญาณเอาท์พุตเป็น แบบ NPN หรือ PNP และใน บางครั ้ ง ก็ จ ะมีผ ู้ ใ ช้ง านบางส่ว นเรี ย กว่า common – หรื อ common + ซึ ่ ง โดยแท้ จริง แล้ ว NPN นั ้ น ก็คือ common – และ PNP นั้น ก็คื อ common + ดังนั้นในการเลื อ กใช้ เราจะพิจ ารณาจากวงจรที่น ำไปใช้ ว ่ า มี Common เป็นแบบใด

รูปที่ 1 วงจร NPN และ PNP ของ Proximity Sensor แบบคอนเน็คเตอร์และแบบมีสาย

Switching Function NO หรือ NC เหมือนหรือต่างกันอย่างไร? Switching Function NO หรือ NC ในบ้างครั้งจะเรียกว่า ปกติเปิด (NO) หรือ ปกติปิด (NC) โดยการ เลือกใช้งานในส่วนนี้ จะขึ้นอยู่กับ ฟังก์ชั่นการทำงานของตัวเซนเซอร์ โดยในกรณีที่เป็นการต่อตัวเซ็นเซอร์ในวงจร ที่เป็นการตัดการทำงาน หรือ ส่วนของการป้องกัน จะนิยมใช้แบบ Normally Close (NC) หรือ ปกติปิด แต่ถ้า เป็นวงจรทริกเกอร์ทั่วไป เช่น การเริ่มวงจร การนับจำนวน ก็จะนิยมใช้งานเป็น แบบ Normally Open (NO) หรือ ปกติเปิด นอกจากนี้ในเซ็นเซอร์บางรุ่น อาจมีทั้งสองวงจรภายในตัวเดียวกันซึ่งจะขึ้นอยู่กับลักษณะของการต่อสาย

รูปที่ 2 วงจร NO และ NC ของ Proximity Sensor แบบคอนเน็คเตอร์และแบบมีสาย


IP Rating คืออะไร? คือมาตรฐานที่บ่งชี้ถึงระดับการป้องกันน้ำและฝุ่นของเซนเซอร์โดยปกติจะมีค่า IP67 อยู่แล้ว ซึ่งเป็นค่า ความทนต่อน้ำและฝุ่นสำหรับการใช้งานในแบบปกติได้ แต่สำหรับงานที่ต้องการใช้เซนเซอร์ในสภาวะแวดล้อมที่ เลวร้าย ก็จะมีเซ็นเซอร์รุ่นพิเศษที่มีค่า IP สูงขึ้นมา เช่น IP68K โดยสามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ IP Rating

โครงสร้างของ Capacitive proximity sensor สามารถแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบ ซึ่งแต่ละรูปแบบจะมีข้อกำหนดในการติดตั้งที่แตกต่างกัน ซึ่งจะมีผลต่อ ทิศทางในการตรวจจับ เช่น โครงสร้างที่เป็นแบบ Flush และ แบบ Non Flush โดยโครงสร้างภายในเซ็นเซอร์ทั้ง 2 แบบ นั้นจะมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน ในเรื่องของขนาด Active Plate ซึ่งแบบ Non-Flush จะมีแผ่น Active Plate ที่มีขนาดใหญ่กว่า ทำให้ได้ระยะ SN ที่ไกลกว่า (ดูได้จากรูปที่ 1)

รูปที่ 1 Capacitive proximity sensors แบบ Flush type และ Non-Flush type นอกจากนี้ในการติดตั้งเซ็นเซอร์ทั้งสองแบบนั้น ยังมีรูปแบบการติดตั้งที่แตกต่างกันเนื่องจากเซนเซอร์แบบ Flush จะสามารถตรวจจับวัตถุที่ด้านหน้าของ Active plate ได้เพียงอย่างเดียว แต่สำหรับแบบ Non-Flush นั้นจะ สามารถตรวจจับวัตถุที่อยู่ด้านหน้าและด้านข้างของ Active Plate ได้ดังนั้นในการติดตั้งควรระมัดระวัง เพื่อให้เกิด การทำงานค้างสถานะเอาท์พุตของตัวเซนเซอร์ โดยดูได้จากรูปที่ 2


รูปที่ 2 การติดตั้ง Capacitive proximity sensors แบบ Flush type และ Non-Flush type

รูปที่ 3 การติดตั้ง Capacitive proximity sensors แบบหันหน้าเซนเซอร์เข้าหากัน


ชนิดของ Capacitive proximity sensor และ สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม สภาวะแวดล้อมมีผลต่อการเลือกชนิดการใช้งานของเซ็นเซอร์ ซึ่งเราสามารถเลือกวัสดุที่นำมาใช้สร้าง เซ็นเซอร์ได้ โดยวัสดุแต่ละประเภทนั้น จะมีคุณสมบัติการทนต่อสภาวะแวดล้อมหรือสารเคมีที่แตกต่างกัน เช่น PTFE (TEFLON) เป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่นิยมนำมาใช้สร้างเซนเซอร์ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ทนต่อการกัดกร่อนได้เป็น อย่างดี นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างของวัสดุแบบอื่นๆ ที่ใช้สร้างคาปาซิทีฟเซ็นเซอร์ ได้ดังนี้ PVC (= polyvinyl chloride) PTFE (= polytetrafluoroethylene) FEP (= tetrafluoroethylene-perfluoropropylene) PUR (= polyurethane) PBT/PET (= polybutylene terephthalte / polyethylene terephthalate) PE (= polyethylene) POM (= polyoxymethylene) PA (= polyamide) PC (= polycarbonate) MS/Cr (= brass,chromium-plated) Steel/V2A 1.4301;1.4305

ขนาดของ housing size เป็นองค์ประกอบหนึ่งที่มีความเกี่ยวข้องกับระยะทางในการตรวจจับหรือค่า (Sn) โดยขนาดของเซ็นเซอร์ ที่ได้รับความนิย มจะมีขนาดบอกเป็นหน่ว ย Metrix คือ M12x1, M18x1, M30x1.5 ซึ่งเป็นรูปทรงกระบอกมี เกลียว โดยเซ็นเซอร์ที่ขนาดใหญ่จะให้ค่า Sn ได้ไกลกว่าเซ็นเซอร์ที่มาขนาดเล็ก และในส่วนเซ็น เซอร์ทรงสี่เหลี่ยม ส่วนใหญ่แล้วจะมีรูปร่างที่ไม่เป็นมาตรฐาน โดยจะขึ้นอยู่กับการออกแบบของแต่ละผู้ผลิต สำหรับประเภทที่มีสายในตัวและแบบใช้คอนเน็คเตอร์ โดยชนิดของสายจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ในการติดตั้งว่ามี สภาวะแวดล้อมเป็นแบบใด เช่น มีน้ำมันหรือสารระเหยที่มีผลต่อสายไฟหรือไม่ โดยวัสดุมาตรฐานที่นิยมใช้ทำ สายไฟ จะเป็นแบบ PVC แต่ถ้าต้องการความทนทานมากขึ้นก็จะใช้เป็นแบบ PU ในส่วนของรุ่นที่เป็นแบบใช้คอน เน็คเตอร์จะมีโครงสร้างหรือวัสดุเป็นแบบเดียวกับสาย เพียงแต่จะใช้คอนเน็คเตอร์ ขนาด M12 ต่อเข้ากับเซ็นเซอร์ แทน เพื่อให้ง่ายต่อการติดตั้งและการบำรุงรักษา


แหล่งจ่ายไฟ Supply Sequence การเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงสำหรับเซ็นเซอร์นั้นจะขึ้นอยู่กับหน้างานและตัวควบคุมที่รับสัญญาณจาก เซ็น เซอร์ ยกตัว อย่าง เช่น อุป กรณ์ คอนโทรลเลอร์ในกลุ่ม PLC, Counter, Timer, Pulse Meter นั้นจะใช้ แหล่งจ่ายไฟชนิด DC 10-30V ซึ่งมีความปลอดภัยต่อผู้ใช้งานมากกว่า แต่ถ้าโหลดเป็นอุปกรณ์ที่เป็น AC เช่น Coil AC 220VAC ก็จะใช้เซ็นเซอร์ที่มีแหล่งจ่ายไฟแบบ AC 220V ได้เช่นกัน แต่ต้องใช้ความระมัดระวังในการต่อสาย ให้ถูกต้อง

สัญญาณเอาท์พุต NPN หรือ PNP หลายครั้งมักมีคำถามว่า ควรจะใช้เซ็นเซอร์ที่มีสัญญาณเอาท์พุตเป็น แบบ NPN หรือ PNP และใน บางครั ้ ง ก็ จ ะมีผ ู้ ใ ช้ง านบางส่ว นเรี ย กว่า common – หรื อ common + ซึ ่ ง โดยแท้ จริง แล้ ว NPN นั ้ น ก็คือ common – และ PNP นั้น ก็คือ common + ดังนั้นในการเลือกใช้ เราจะพิจารณาจากวงจรที่นำไปใช้ว ่ า มี Common เป็นแบบใด

รูปที่ 4 สัญญาณเอาท์พุตของ Capacitive proximity sensor

Switching Function NO หรือ NC Switching Function NO หรือ NC ในบ้างครั้งจะเรียกว่า ปกติเปิด (NO) หรือ ปกติปิด (NC) โดยการ เลือกใช้งานในส่วนนี้ จะขึ้นอยู่กับ ฟังก์ชันการทำงานของตัวเซนเซอร์ โดยในกรณีที่เป็นการต่อตัวเซ็นเซอร์ในวงจร ที่เป็นการตัดการทำงานหรือส่วนของการป้องกัน จะนิยมใช้แบบ Normally Close (NC) หรือ ปกติปิด แต่ถ้าเป็น วงจรทริกเกอร์ทั่วไป เช่น การเริ่มวงจร การนั บจำนวน ก็จะนิยมใช้งานเป็น แบบ Normally Open (NO) หรือ ปกติเปิด นอกจากนี้ในเซ็นเซอร์บางรุ่น อาจมีทั้งสองวงจรภายในตัวเดียวกันซึ่งจะขึ้นอยู่กับลักษณะของการต่อสาย


รูปที่ 5 สัญญาณเอาท์พุตของ Capacitive proximity sensor แบบ Switching Function NO, NC

IP Rating คือมาตรฐานที่บ่งชี้ถึงระดับการป้องกันน้ำและฝุ่นของเซ็นเซอร์ โดยปกติจะมีค่า IP67 อยู่แล้ว ซึ่งเป็นค่า ความทนต่อน้ำและฝุ่นสำหรับการใช้งานในแบบปกติได้ แต่สำหรับงานที่ต้องการใช้เซ็นเซอร์ในสภาวะแวดล้อมที่ เลวร้าย ก็จะมีเซ็นเซอร์รุ่นพิเศษ ที่มีค่า IP สูงขึน้ มา เช่น IP68K โดยสามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ IP Rating

รูปที่ 6แสดงระดับของการป้องกันฝุ่นและน้ำของตัวเซนเซอร์ ตามมาตรฐาน IEC 60529


จะเห็ น ได้ ว ่ า การติ ด ตั ้ ง คื อ ส่ ว นที ่ จ ำเป็ น อย่ า งยิ ่ ง ที ่ จ ะช่ ว ยเพิ ่ ม ประสิ ท ธิ ภ าพให้ ก ั บ การทำงาน ของ Capacitive Proximity Sensor ได้ ซึ่งเราต้องพิจารณาจากหลายปัจจัย ไม่ว่าจะเป็น โครงสร้างของเซ็นเซอร์ ประเภทของสัญญาณเอาท์พุต รวมไปถึง สภาวะแวดล้อม โดยทั้งหมดที่กล่าวมานั้นคือส่ว นสำคัญที่ผู้อ่าน จำเป็นต้องเข้าใจ ทางทีม Factomart.com ได้รวบรวมเนื้อหาที่เกี่ยวข้องไว้ที่ แหล่งรวบรวมข้อมูล Capacitive Proximity Sensor ไว้เป็นที่เรียบร้อยแล้วครับ และถ้าหากมีข้อสงสัยหรือต้องการเสนอแนะเพิ่มเติมในส่วนใด สามารถติดต่อสอบถามได้โดยตรงกับทีมงาน Factomart.com ได้ทุกช่องทาง

Profile for Sarayut Yeerun

รายงานชิ้นที่ 1  

นายสรายุทธ์ ยีรัน 6131050001

รายงานชิ้นที่ 1  

นายสรายุทธ์ ยีรัน 6131050001

Advertisement