เกล็ดความรู้

เซนเซอร์

   

ที่มา http://www.youtube.com/ http://www.google.com/

                      การใช้งานในด้านความปลอดภัย  การใช้รถ ใช้ถนน  ใช้เป็นตัวบอกถึงอันตรายสามารถบอกเตือนภัยและให้ความรู้สึกก่อนตัดสินใจได้จะมีเสียงสัญญานเตือนอันตรายช่วยลดอุบัติเหตุและค่าใช้จ่ายใช้ไปนานๆสัญญานจะไม่ทำงาน ต้องเจาะกันชนหลังเพื่อจะติดตั้งอุปกรณ์

                                               เซนเซอร์

 เซนเซอร์ คือ ตัวที่ใช้ตรวจจับสภาวะใด ๆ เช่น อุณหภูมิ  สี  แสง  หรือ วัตถุ ต่าง ๆ โดยอาศัยหลักการที่แตกต่างกันไปแต่ละตัว เพื่อ เปลี่ยนจากคุณสมบัติของฟิสิกส์ มาเป็นคุณสมบัติทางไฟฟ้า เช่น ที่ใช้งานกันใน Sumo Robot คือ เซนเซอร์ สีขาวดำ โดยอาศัยหลักการสะท้อนแสงของสีขาวและสีดำ ทางฟิสิกแล้วจะเห็นว่าสีขาวมีอัตราการสะท้อนแสงมากกว่าสีดำ  เราจึงสามารถนำแสงสะท้อนมาเปรียบเทียบได้ โดยใช้ตัวเซนเซอร์คือ อุปกรณ์จำพวก โฟโต้ เช่น โฟโต้ไดโอด โฟโต้ทรานซิสเตอร์ LDR เป็นต้น ซึ่งจะมีความไวต่อแสงมาก ตัวเซนเซอร์ส่วนใหญ่เมื่อแสดงผลเอาพุต จะแสดงผลในรูปความต้านทานที่เปลี่ยนไปตามสภาวะของตัวเซนเซอร์นั้น  ๆ  ในปัจจุบัน ในวงการเซนเซอร์ ได้พัฒนาไปมาก มีเซนเซอร์ให้เราได้เลือกใช้มากมาย  มีวงจรที่ง่ายขึ้น  มีความแน่นอน สูง  จึงทำให้เราสามารถมีตัวเลือกในการใช้งานมากขึ้น งานที่เราจะทำก็ ง่ายขึ้น ถ้าจะศึกษาด้านนี้ โดยตรง ก็ลองหาหนังสือมาอ่านดู  จะได้มีความรู้สามารถคิดประดิษฐ์โครงงานใหม่ มาอวดโฉมกันต่อไป เพราะในบางสิ่งที่เราคิดไม่ถึงว่า เซนเซอร์จะสามารถตรวจจับได้  เช่น  ปริมาณการไหลของน้ำ  อากาศ การทรงตัวของหุ่นยนต์ 2 ขา หรือ เซนเซอร์วัดปริมาณฝุ่นในอากาศ กลิ่น หรือ น้ำในกล่อง เป็นต้น ในปัจจุบันก็มีเซนเซอร์ จำพวกนี้ให้เราเลือกใช้กันแล้วครับ         

       เซนเซอร์

           เซนเซอร์ คือ ตัวที่ใช้ตรวจจับสภาวะใด ๆ เช่น อุณหภูมิ  สี  แสง  หรือ วัตถุ ต่าง ๆ โดยอาศัยหลักการที่แตกต่างกันไปแต่ละตัว เพื่อ เปลี่ยนจากคุณสมบัติของฟิสิกส์ มาเป็นคุณสมบัติทางไฟฟ้า เช่น ที่ใช้งานกันใน Sumo Robot คือ เซนเซอร์ สีขาวดำ โดยอาศัยหลักการสะท้อนแสงของสีขาวและสีดำ ทางฟิสิกแล้วจะเห็นว่าสีขาวมีอัตราการสะท้อนแสงมากกว่าสีดำ  เราจึงสามารถนำแสงสะท้อนมาเปรียบเทียบได้ โดยใช้ตัวเซนเซอร์คือ อุปกรณ์จำพวก โฟโต้ เช่น โฟโต้ไดโอด โฟโต้ทรานซิสเตอร์ LDR เป็นต้น ซึ่งจะมีความไวต่อแสงมาก ตัวเซนเซอร์ส่วนใหญ่เมื่อแสดงผลเอาพุต จะแสดงผลในรูปความต้านทานที่เปลี่ยนไปตามสภาวะของตัวเซนเซอร์นั้น  ๆ  ในปัจจุบัน ในวงการเซนเซอร์ ได้พัฒนาไปมาก มีเซนเซอร์ให้เราได้เลือกใช้มากมาย  มีวงจรที่ง่ายขึ้น  มีความแน่นอน สูง  จึงทำให้เราสามารถมีตัวเลือกในการใช้งานมากขึ้น งานที่เราจะทำก็ ง่ายขึ้น ถ้าจะศึกษาด้านนี้ โดยตรง ก็ลองหาหนังสือมาอ่านดู  จะได้มีความรู้สามารถคิดประดิษฐ์โครงงานใหม่ มาอวดโฉมกันต่อไป เพราะในบางสิ่งที่เราคิดไม่ถึงว่า เซนเซอร์จะสามารถตรวจจับได้  เช่น  ปริมาณการไหลของน้ำ  อากาศ การทรงตัวของหุ่นยนต์ 2 ขา หรือ เซนเซอร์วัดปริมาณฝุ่นในอากาศ กลิ่น หรือ น้ำในกล่อง เป็นต้น ในปัจจุบันก็มีเซนเซอร์ จำพวกนี้ให้เราเลือกใช้กันแล้วครับ  

                             เซ็นเซอร์

             การติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับต่างๆ ขึ้นอยู่กับ ลักษณะการใช้งาน และความสนใจในข้อมูลทางวิทยาศาตร์ ในการสำรวจพื้นผิวดาวเคราะห์ของหุ่นยนต์สำรวจ อาจติดตั้งเซ็นเซอร์ มากกว่า 100 รูปแบบ เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลต่างๆ ให้ได้มากที่สุด และนี่คือ เซ็นเซอร์แบบต่างๆ ที่ง่ายและพื้นฐาน ที่สุด

เซนเซอร์แสง
เซนเซอร์แสงจะทำหน้าที่เปลี่ยนแบบต่าง ๆ ให้กลายเป็นสัญญาณไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นตาของหุ่นยนต์ โดยอุปกรณ์เซนเซอร์แสงที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์ได้แก่

LDR
แอลดีอาร์ (LDR) ย่อมาจาก Light Dependent Resistor ทำหน้าที่เปลี่ยนระดับความเข้มแสงให้กลายเป็นค่าความต้านทานทางไฟฟ้าโดยถ้า มีแสงตกกระทบมากแอลดีอาร์จะมีค่าความต้านทานน้อย

                                                   


                          โมดูลตรวจวัดระยะทางด้วยแสงอินฟราเรด

                                                    

                   คุณสมบัติ         เป็นโมดูลตรวจจับระยะทางแบบอินฟราเรด ที่สามารถวัดระยะทาง
โฟโต้ทรานซิสเตอร์
Photo Transistor มีหลักการทำงานคือ เมื่อแสงมากระทบจนมีค่าถึงระดับหนึ่งจึงจะทำงาน ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะไหลเพียงทางเดียวนิยมใช้วัดแสงที่มีความเข้าไม่แตกต่างกัน มากนัก และยังสามารถรับแสงที่ตาเปล่ามองไม่เห็น
โฟโต้ไดโอด
Photo Diode มีหลักการทำงานเหมือนโฟโต้ทรานซิสเตอร์ แต่จะนำกระแสได้น้อยกว่า

                                      

                       

                                        

                                              การทำงานของเซนเซอร์ลักษณะต่างๆ

          แสง = อันนี้มีมากครับ บางอย่างก็ใช้การยิงแสงรอไว้ให้ครบวงจร แล้วถ้ามีวัตถุผ่านลำแสง ก็จะทำให้วงจรขาดแะเกิดการตรวจจับขึ้น
         เสียง = ให้คิดถึงไมโครโฟนครับ ที่สามารถรับการเปลี่ยนแปลงของเสียงที่มากระทำบนแผ่นวัสดุที่บางมาก ทำมาจากแผ่นซิลิคอน และมีการใช้วงจรตรวจจับการเปลี่ยนแปลง

         แม่เหล็ก = ภายในจะมีวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก เช่น NiFe ที่จะมีการเคลื่อนตัวตามแรงกระทำจากสนามแม่เหล็กภายนอก แรงที่เกิดขึ้นจะไปดันให้แท่งตัวนี้เคลื่อนที่และเกิดการเปลี่ยนแปลงที่คานยึดของมัน ให้ค่าความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไปครับ

         อุณหภูมิ = โดยพื้นฐานก็ใช้วัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิครับ เช่น ความต้านทาน ปริมาตร เช่น ปรอท เป็นนต้น แต่ถ้าเป็นเซนเซอร์ น่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงตัวต้านทานครับ
         แรงดัน = ก็จะใช้ความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไปเหมือนกันครับ แต่จะใช้มากหน่อย มีหลายตัวมากๆ เพื่อให้สามารถตรวจจับได้ดีขึ้น นึกถึงแผ่นวัดน้ำหนักที่ตำรวจถือไปวัดรถบรรทุก นั่นล่ะครับส่วนแรงบิท ไม่รู้อ่ะ

        สรุปคือ   จะตรวจรู้อะไร ต้องให้วัสดุที่อยู่ให้เซนเซอร์มีการเปลี่ยนแปลงจากสื่งที่ต้องการรู้แล้วตรวจจับการเปลี่ยนแปลงนั้นมา ปรับเทียบ กับอุปกรณ์ที่เป็นมาตรฐานครับหวังว่าคงช่วยได้นะเนี่ย

     หลักการง่ายๆ คือ ตัวเซนเซอร์จะทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณกายภาพให้กลายเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า  เช่น เซนเซอร์วัด อุณหภูมิ ประเภท thermocouple เปลี่ยนอุณหภูมิ ให้เป็น ความต่างศักย์ที่อุณหภูมิหนึ่งก็จะมีความต่างศักย์ค่าหนึ่ง แต่เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป ความต่างศักย์ก็จะเปลี่ยนไปด้วยเซนเซอร์ ส่วนใหญ่จะใช้ในพวกเครื่องมือวัด หรือ อุปกรณ์อื่นๆที่ต้องการทราบการเปลี่ยนแปลงปริมาณทางกายภาพที่เราสนใจ เช่น เครื่องปรับอากาศ ก็มี เซนเซอร์จับอุณหภูมิในห้อง เพื่อควบคุมการทำงานของเครื่องทำความเย็น เป็นต้นถ้าถามว่าเซนเซอร์ทำมาจากอะไร คำตอบคือ มีหลากหลาย ขึ้นอยู่กับว่าเป็นเซนเซอร์ชนิดไหนครับ ดังเช่น   thermocoupleทำมาจากลวดโลหะสองชนิด นำปลายด้านหนึงมาต่อกัน ปลายที่เหลือเมื่อวัด ความต่างสักย์จะพบว่า ความต่างสักย์จะเปลี่ยนเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงคร่าวๆ  

การทำงานของวงจรเซนเซอร์แสง

         วงจรเซนเซอร์แสงจะประกอบด้วยอุปกรณ์หลัก ๆ  3  ส่วน  คือ  ตัวแอลดีอาร์  ตัวต้านทาน  และทรานซิสเตอร์  โดยวงจรจะมีอยู่  2  แบบ  คือ  ทำงานเมื่อมีแสง และทำงานเมื่อไม่มีแสง  ซึ่งการทำงานของทั้งสองวงจรจะใช้ในงานต่างกัน   เพื่อความเข้าใจในการทำงานของวงจร  จะยกตัวอย่างวงจรเซนเซอร์แสงแบบทำงานเมื่อมีแสง  ดังรูป

        วงจรนี้ประยุกต์ใช้กับการทำงานของมอเตอร์  มีหลักการทำงานคือ  ในสภาวะที่ไม่มีแสงตกกระทบแอลดีอาร์  จะทำให้ตัวแอลดีอาร์มีค่าความต้านทานสูงจึงทำให้มีกระแสไหลผ่าน  RESISTOR  น้อยมาก  เป็นผลให้มีแรงดันและกระแสที่ไหลเข้าขาเบสของทรานซิสเตอร์ไม่เพียงพอ  ทำให้ทรานซิสเตอร์ไม่นำกระแส  จึงไม่มีกระแสไหลผ่านรีเลย์ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยไฟฟ้าที่ทำหน้าที่เป็นเสมือนสวิทช์ปิดเปิดที่ทำให้มอเตอร์หมุน  เมื่อไม่มีกระแสไหลผ่านรีเลย์จึงทำให้รีเลย์ไม่ทำงานทำให้มอเตอร์ไม่หมุน  แต่เมื่อมีแสงตกกระทบแอลดีอาร์  ก็จะทำให้มีกระแสไหลผ่าน  RESISTOR  ทำให้มีแรงดันและกระแสไหลเข้าขาเบสของทรานซิสเตอร์เพียงพอทำให้ทรานซิสเตอร์นำกระแส  จึงมีกระแสไหลผ่านรีเลย์ทำให้มอเตอร์หมุนได้
     รูปแสดงลักษณะการต่ออุปกรณ์บนแผ่นปริ้นท์