พร็อกซิมิตี้สวิตช์ Proximity Switch
ปัจจุบันโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ได้พัฒนาเครื่องจักรให้มีประสิทธิภาพในการผลิตมากขึ้น อุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ก็มีการพัฒนาให้ดีขึ้นกว่าเดิม และอุปกรณ์ที่จะกล่าวถึงในที่นี้คือ พร็อกซิมิตี้สวิตช์ Proximity Switches หรือสวิตช์แบบไม่สัมผัสกับวัสดุ ซึ่งนำมาใช้ตรวจจับวัตถุต่างๆที่เข้ามาในระยะที่ตรวจจับ ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลายแบบ ตัวอย่างเช่น ตรวจจับตำแหน่งของเครื่องจักร,ตรวจสอบปริมาณที่บรรจุภาชนะ,ตรวจจับความเร็วรอบ,ตรวจจับสิ่งของ, ฯลฯ พร็อกซิมิตี้สวิตช์แบ่ง ได้เป็น 2 ประเภทได้แก่
- อินดัคทีฟพร็อกซิมิตี้ Inductive Proximity
- คะแพซิทีฟพร็อกซิมิตี้ Capacitive Proximity
อินดัคทีฟพร็อกซิมิตี้สวิตช์ Inductive Proximity
เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะเท่านั้น เช่น เหล็ก, สแตนเลส, อลูมิเนียม เป็นต้น โดยอินดัคทีฟพร็อก สามารถที่จะตรวจจับโลหะที่มีคาร์บอนน้อย Mild Steel ได้ดี
ส่วนประกอบของอินดัคทีฟพร็อกซิมิตี้
|
หลักการทำงานของอินดัคทีฟพร็อกซิมิตี้สวิตช์
การทำงานของอินดัคทีฟพร็อกซิมิตี้จะเริ่มจากวงจรออสซิลเลทกำเนิดสัญญานส่งให้ขดลวดซึ่งพันอยู่บนแกนเฟอร์ไรท์ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าบริเวณด้านหน้า ซึ่งเรียกบริเวณนี้ว่าส่วนตรวจจับ เมื่อมีวัตถุเป้าหมาย (ต้องเป็นโลหะเท่านั้น) เคลื่อนเข้ามายังบริเวณส่วนตรวจจับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะเหนี่ยวนำในวัตถุเป้าหมายได้ดีกว่าอากาศ (เนื่องจากวัตถุเป้าหมายเป็นโลหะ) ทำให้ภายในวัตถุเป้าหมายมีกระแสไหลวน Eddy Current ขึ้น ซึ่งเท่ากับว่าวัตถุเป้าหมายได้ดูดซับสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้ จนเมื่อถึงจุดๆหนึ่งที่วัตถุเป้าหมายได้ดูดซับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจนหมดทำให้วงจรออสซิลเลเตอร์ไม่ทำงาน ส่งผลให้วงจรทริกเกอร์ทำงานเกิดเอาท์พุตออกมา หลักการดูดกลืนสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้เรียกว่า "EDD Current Kill Oscillator"
ระยะตรวจจับของ อินดัคทีฟ ขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง?
- ขนาดของพร็อกซิมิตี้ พร็อกตัวใหญ่จะมีระยะการตรวจจับวัตถุได้ใกลกว่าพร็อกตัวเล็ก เนื่องจากพร็อกตัวใหญ่มีขดลวดออสซิลเลเตอร์ใหญ่ สามารถสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้มากกว่าพร็อกที่ขนาดเล็กและขดลวดออสซิลเลเตอร์เล็ก
- ชนิดของโลหะที่ตรวจจับ ระยะตรวจจับของพร็อกซิมิตี้จะใกล้หรือใกลขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุที่ถูกจับด้วย โดยวัตถุที่ถูกตรวจจับ (โลหะ) แต่ละชนิดจะมีตัวคูณ (Factor) ของมันเพื่อที่จะหาระยะในการตรวจจับ (ดูตารางที่ 2.1)
- ขนาดของวัตถุเป้าหมาย ถ้าวัตถุเป้าหมายที่มีขนาดเล็กระยะตรวจจับจะใกล้กว่าวัตถุเป้าหมายที่มีขนาดใหญ่กว่า เนื่องจากวัตถุขนาดเล็ก-ใหญ่มีผลต่อการเหนี่ยวนำ ดังนั้น (ขนาดใหญ่เหนี่ยวนำง่ายจึงจับได้ใกลกว่า)
ชนิดของโลหะที่ตรวจจับ | ตัวคูณ (Factor) |
---|---|
เหล็ก (MILD) | 1 |
สแตนเลส (STANLESS) | 0.7 |
อลูมิเนียม (ALUMINIUM) | 0.5 |
ทองเหลือง (BRASS) | 0.4 |
ทองแดง (COPPER | 0.2 |
ตารางที่ 2.1 แสดงค่าตัวคูณของโลหะ
คะแพซิทีฟพร็อกซิมิตี้ Capacitive Proximity Swich
เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจจับวัตถุทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็น แก้ว, น้ำ, ไม้, พลาสติก, กระดาษ ฯลฯ คะแพซิทีฟพร็อก สามารถจับวัตถุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (DIELECTRIC CONSTANT, (εr) มาก ๆ ได้ดี
ส่วนประกอบของอินดัคทีฟพร็อกซิมิตี้
|
หลักการทำงานของคะแพซิทีฟ พร็อกซิมิตี้ สวิตช์
การทำงานของคะแพซิทีฟพร็อกซิมิตี้ใช้หลักการวงจร Rc Oscillator คือมีความต้านทานที่ปรับค่าได้เพื่อปรับระยะตรวจจับ ซึ่งบริเวณด้านหน้าของตัวพร็อกจะมองเหมือนเป็นแผ่นเพลทอยู่แผ่นหนึ่งและวัตถุเป้าหมายจะมองเหมือนเป็นแผ่นเพลทอีกแผ่นหนึ่ง ระทางระหว่างหน้าพร็อกและวัตถุเป้าหมายจะเป็นค่าประจุไฟฟ้า (Capacitance, C)
เมื่อค่าเประจุเปลี่ยนแปลงจนถึงค่าๆหนึ่งเดียวกันกับความต้านทานที่ปรับไว้ตอนแรก ซึ่งจะเกิดสภาวะ RC รีโซแนนต์ ส่งผลให้เกิดการออสซิลเลทสัญญานขึ้น ส่งต่อให้ O/P ทำงาน
ระยะตรวจจับวัตถุขึ้นอยู่กับอะไร ?
- การปรับค่าความไว (Sensitivity) เป็นการปรับค่าระยะครวจจับให้ใกล้หรือใกลโดยมีปุ่มให้หมุน ถ้าหมุนทวนเข็มระยะตรวจจับจะลดลง ถ้าหมุนตามเข็มจะได้ระยะที่เพิ่มขึ้น
- ค่าคงที่ไดอิเล็กทริค (Dielectric Constant, (εr) ระยะตรวจจับจะต่างกัน วัตถุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริคมาก จะถูกตรวจจับได้ดีกว่าวัตถุที่มีค่าน้อย
- ถ้าใช้พร็อกซิมิตี้แบบคะแพซิทีฟตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะ ระยะตรวจจับจะได้เท่ากันหมด ไม่ว่าจะเป็นโลหะชนิดใดก็ตาม
ชนิดของพร็อกซิมิตี้ มี 2 ชนิด คือ
- ชนิด FLUSH บริเวณปลายหัวจะไม่มีสาย shield พันล้อมรอบอยู่ทำให้การกระจายของสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้า กระจายได้เฉพาะบริเวณหัวเท่านั้น วัตถุที่ตรวจจับ ต้องอยู่เฉพาะบริเวณด้านหน้าเท่านั้น
- ชนิด NON FLUSH บริเวณปลายหัวจะไม่มีสาย shield พันอยู่ ทำให้ด้านข้างของพร็อกสามารถกระจายสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าได้ ชนิด NON FLUSH จึงสามารถจับวัตถุได้ใกลกว่าแบบ FLUSH ในพร็อกรุ่นเดียวกัน
เอาท์พุตของพร็อกซิมิตี้แบ่งเป็น
- แบบ NAMUR เหมาะกับโซนที่เป็นโซนอันตรายและป้องกันการระเบิด งานที่ต้องการความปลอดภัยเนื่องจากใช้ไฟเลี้ยงเพียง 8.2 โวลต์ มีแบบ NORMALLY CLOSE, NC เท่านั้น
- แบบ ทรานซิสเตอร์มีทั้งแบบ PNP และ NPN มีไฟเลี้ยงในช่วง 10-65 VDC มีทั้งแบบ NO และ NC โดยเอาท์พุตจะออกมาเกือบเท่ากับไฟเลี้ยง โดยจะเป็น ON/OFF
- แบบ SCR จะใช้ไฟเลี้ยงเป็นแรงดันไฟสลับในช่วง 20-240 VAC มีทั้งแบบ NO และ NC เอาท์พุตจะออกเหมือนกับแบบทรานซิสเตอร์
- แบบ รีเลย์ ไฟเลี้ยงสามารถใช้ได้ทั้งแรงดันตรงและแรงดันสลับ เอาท์พุตจะเป็น ON/OFF และ NO,NC ในตัวเดียวกัน เอาท์พุตเป็นเพียงหน้าคอนแทค (CONTACT) เท่านั้น
- แบบ ANALOG ใช้กับงานที่ต้องการความละเอียดในการควบคุมหรือสังเกตุผลการเปลี่ยนแปลงของเครื่องจักร โดยจะให้สัญญานเป็น 2 ลักษณะ คือ 4~20 mA และ 1~10 V