Hall Effect Sensors

Hall Effect Sensor เซ็นเซอร์แม่เหล็กที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรม

ความแม่นยำในการตรวจจับตำแหน่ง, ความเร็ว, และกระแสไฟฟ้า คือหัวใจสำคัญที่ขับเคลื่อนเครื่องจักรและกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ เพื่อตอบสนองต่อความต้องการนี้ Hall Effect Sensor หรือฮอลล์เซ็นเซอร์ ได้กลายเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานที่นำเสนอโซลูชันการตรวจจับแบบไม่สัมผัส (Non-Contact) ซึ่งไม่เพียงแต่ให้ความเที่ยงตรงสูง แต่ยังมอบความทนทานและอายุการใช้งานที่ยาวนานเหนือกว่าเซ็นเซอร์แบบกลไกทั่วไป

ที่ RS เราเข้าใจอย่างลึกซึ้งว่าการเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมคือปัจจัยชี้ขาดความสำเร็จของระบบอัตโนมัติ เราจึงคัดสรร Hall Effect Sensor คุณภาพสูงจากแบรนด์ชั้นนำระดับโลก เพื่อเป็นคำตอบให้กับทุกการใช้งาน ตั้งแต่การวัดความเร็วรอบในมอเตอร์, การควบคุมตำแหน่งในแขนกล, ไปจนถึงการวัดกระแสไฟฟ้าในระบบควบคุมพลังงาน เพื่อให้ธุรกิจของคุณทำงานได้อย่างเต็มศักยภาพและราบรื่นที่สุด

Hall Effect Sensor คืออะไร ?

Hall Effect Sensor หรือ Hall Effect Magnetic Sensor คืออุปกรณ์โซลิดสเตต (Solid-State) หรือทรานสดิวเซอร์ (Transducer) ซึ่งทำหน้าที่ตรวจจับการปรากฏและความเข้มของสนามแม่เหล็ก จากนั้นจะแปลงข้อมูลดังกล่าวให้อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถนำไปใช้งานต่อได้ จุดเด่นที่สุดของเซ็นเซอร์ชนิดนี้คือการทำงานโดยไม่ต้องมีการสัมผัสทางกายภาพกับวัตถุที่ต้องการวัด ทำให้มีความทนทานสูงและอายุการใช้งานยาวนานกว่าเซ็นเซอร์แบบกลไกทั่วไป ด้วยคุณสมบัตินี้ Hall Effect Sensor จึงนิยมนำไปประยุกต์ใช้งานอย่างกว้างขวางเพื่อทำหน้าที่เป็นสวิตช์ที่ไม่ต้องสัมผัส (Non-Contact Switch), เซ็นเซอร์ตรวจจับความใกล้ (Proximity Sensor), และเซ็นเซอร์วัดตำแหน่ง (Position Sensor)

อธิบายหลักการทำงานของ Hall Effect Sensor

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ชนิดนี้ตั้งอยู่บนปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "Hall Effect" ซึ่งค้นพบโดย Edwin Hall ในปี ค.ศ. 1879 หลักการทำงานสามารถอธิบายให้เข้าใจง่าย ๆ ได้ดังนี้

1. โครงสร้างพื้นฐาน : หัวใจของ Hall Effect Sensor คือแผ่นตัวนำหรือสารกึ่งตัวนำบาง ๆ ที่เรียกว่า "Hall Element"
2. การจ่ายกระแสไฟฟ้า : เมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้า (I) ให้ไหลผ่านแผ่นตัวนำนี้ในทิศทางที่กำหนด อิเล็กตรอนซึ่งเป็นพาหะของกระแสไฟฟ้าจะเคลื่อนที่ไปในแนวตรง
3. การแทรกแซงของสนามแม่เหล็ก : หากนำสนามแม่เหล็ก (B) ที่มีทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเข้ามาใกล้ Hall Element สนามแม่เหล็กจะส่งแรงกระทำต่ออิเล็กตรอน (เรียกว่า แรงลอเรนซ์) ทำให้เส้นทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนไปกองรวมกันอยู่ที่ขอบด้านใดด้านหนึ่งของแผ่นตัวนำ
4. การเกิดความต่างศักย์ : การที่อิเล็กตรอน (ซึ่งมีประจุลบ) ไปรวมกันที่ขอบด้านหนึ่ง ทำให้ขอบอีกด้านหนึ่งมีสภาพเป็นประจุบวกโดยเปรียบเทียบ การแยกตัวของประจุนี้ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าขึ้นในแนวตั้งฉากกับการไหลของกระแส ซึ่งเราเรียกความต่างศักย์นี้ว่า "แรงดันฮอลล์" (Hall Voltage, (Vh)
5. การแปลงเป็นสัญญาณ : ขนาดของแรงดันฮอลล์ (Vh) ที่วัดได้ จะมีค่าแปรผันตรงกับความเข้มของสนามแม่เหล็กที่เข้ามาใกล้ ยิ่งสนามแม่เหล็กมีความเข้มมาก แรงดันฮอลล์ก็จะยิ่งสูงขึ้น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในตัวเซ็นเซอร์จะนำแรงดันนี้ไปขยายและปรับปรุงให้เป็นสัญญาณเอาต์พุตที่นำไปใช้งานได้ต่อไป

สมการพื้นฐานของปรากฏการณ์นี้คือ VH​∝I⋅B ซึ่งหมายความว่าแรงดันฮอลล์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับทั้งกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านและขนาดของสนามแม่เหล็ก

อธิบายหลักการทำงานของ Hall Effect Sensor

• ความทนทานและอายุการใช้งานยาวนาน : เนื่องจากเป็นการทำงานแบบไม่สัมผัส จึงไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและเกิดการสึกหรอทางกลไก ทำให้เซ็นเซอร์มีอายุการใช้งานที่ยาวนานมาก และทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนได้ดี
• ความน่าเชื่อถือสูง : สามารถทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย เช่น มีฝุ่น, ความชื้น, หรือน้ำมัน ซึ่งเซ็นเซอร์แบบแสง (Optical) หรือแบบกลไกอาจทำงานผิดพลาดได้
• การตอบสนองความเร็วสูง : เซ็นเซอร์สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กได้อย่างรวดเร็วและตอบสนองได้ทันที เหมาะสำหรับงานที่ต้องการวัดความเร็วรอบสูง (High RPM)
• ความอเนกประสงค์ : สามารถประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย ตั้งแต่การเป็นสวิตช์เปิด-ปิดธรรมดา ไปจนถึงการวัดค่าแบบต่อเนื่อง เช่น วัดตำแหน่ง, วัดมุม, และวัดกระแสไฟฟ้า
• ขนาดกะทัดรัด : ตัวเซ็นเซอร์มีขนาดเล็ก ทำให้ง่ายต่อการติดตั้งในพื้นที่จำกัด

Hall Effect Sensor มีกี่ประเภท ?

Hall Effect Sensor ได้รับการพัฒนาให้มีรูปแบบที่หลากหลายเพื่อให้เหมาะสมกับลักษณะงานที่แตกต่างกันในภาคอุตสาหกรรม โดยเราสามารถแบ่งประเภทของเซ็นเซอร์ตามลักษณะของสัญญาณเอาต์พุตและการประยุกต์ใช้งานเฉพาะทางได้ดังนี้

1. เซ็นเซอร์ตรวจจับสนามแม่เหล็กแบบลิเนียร์ หรือแอนะล็อก (Linear / Analog Hall Effect Sensor)

เซ็นเซอร์ตรวจจับสนามแม่เหล็กแบบลิเนียร์ หรือแอนะล็อก ออกแบบมาเพื่องาน "วัดค่า" อย่างแท้จริง โดยจะให้สัญญาณเอาต์พุตเป็นแรงดันไฟฟ้าแบบแอนะล็อก (Analog) ที่ต่อเนื่อง ซึ่งขนาดของแรงดันจะแปรผันตรงตามความเข้มและขั้วของสนามแม่เหล็กที่ตรวจจับได้ ยิ่งแม่เหล็กเข้าใกล้หรือมีความเข้มสูงขึ้น สัญญาณแรงดันเอาต์พุตก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปอย่างเป็นเส้นตรง (Linear) ทำให้เราสามารถทราบถึงขนาดของสนามแม่เหล็กได้อย่างแม่นยำ

• เหมาะสำหรับ : งานที่ต้องการวัดระยะห่าง, การวัดตำแหน่งเชิงเส้น, การตรวจจับความใกล้ชิดของวัตถุแบบละเอียด, และเป็นหัวใจสำคัญของเซ็นเซอร์ประเภทอื่น ๆ

2. เซ็นเซอร์แบบดิจิทัล (Digital Hall Effect Sensor)

เซ็นเซอร์ประเภทนี้ทำหน้าที่เปรียบเสมือน "สวิตช์แม่เหล็ก" ที่ทำงานแบบไม่สัมผัส โดยจะให้สัญญาณเอาต์พุตเป็นสถานะทางดิจิทัลเพียง 2 สถานะ คือ เปิด (ON) หรือ ปิด (OFF) (หรือ High/Low) เมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กมีค่าถึงจุดที่กำหนดไว้ (Threshold) เซ็นเซอร์ก็จะเปลี่ยนสถานะทันที

• เหมาะสำหรับ : การตรวจจับการมี/ไม่มีของวัตถุ, การนับรอบความเร็ว (RPM Sensor), การเป็นสวิตช์ตรวจจับตำแหน่งสิ้นสุด (Limit Switch), และการตรวจจับการเปิด-ปิดของฝาอุปกรณ์ โดยมีประเภทย่อยที่นิยมใช้คือ Unipolar (ทำงานด้วยขั้วแม่เหล็กเดียว) และ Bipolar (ทำงานและหยุดทำงานด้วยขั้วแม่เหล็กตรงข้ามกัน)

3. เซ็นเซอร์วัดกระแสไฟฟ้า (Hall Effect Current Sensor - DC / AC)

Hall Effect Current Sensor ออกแบบมาเพื่อวัดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟโดยเฉพาะ หลักการคือเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวนำนั้น เซ็นเซอร์จะวัดความเข้มของสนามแม่เหล็กนี้และแปลงเป็นค่ากระแสไฟฟ้าที่แม่นยำ จุดเด่นที่สุดคือ การวัดแบบแยกทางไฟฟ้า (Galvanic Isolation) ซึ่งหมายความว่าวงจรของเซ็นเซอร์ไม่ต้องสัมผัสกับวงจรที่วัดโดยตรง ทำให้มีความปลอดภัยสูง และสามารถวัดได้ทั้งกระแสตรง (DC Hall Effect Current Sensor ) และกระแสสลับ (AC Hall Effect Current Sensor )

• เหมาะสำหรับ : ระบบควบคุมมอเตอร์, แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply), อินเวอร์เตอร์ในระบบโซลาร์เซลล์, และระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)

4. เซ็นเซอร์วัดการหมุน (Rotary Hall Effect Sensor)

Rotary Hall Effect Sensor สร้างขึ้นเพื่อตรวจจับตำแหน่งเชิงมุมหรือการหมุนของวัตถุ โดยทั่วไปจะทำงานร่วมกับแม่เหล็กที่ติดตั้งอยู่บนแกนหมุน เมื่อแกนหมุนไป แม่เหล็กก็จะหมุนตาม ทำให้มุมของสนามแม่เหล็กที่กระทำต่อเซ็นเซอร์เปลี่ยนแปลงไป วงจรอัจฉริยะภายในจะประมวลผลการเปลี่ยนแปลงนี้และให้สัญญาณเอาต์พุตที่สอดคล้องกับองศาการหมุนนั้น ๆ ถือเป็นเทคโนโลยีที่มาทดแทนโพเทนชิออมิเตอร์ (Potentiometer) แบบเก่าได้อย่างดีเยี่ยม เพราะไม่มีการสัมผัสจึงไม่เกิดการสึกหรอ

• เหมาะสำหรับ : การวัดตำแหน่งลิ้นปีกผีเสื้อ, การวัดองศาคันเร่งหรือแป้นเบรกในยานยนต์, การให้ข้อมูลป้อนกลับของแกนมอเตอร์ (Motor Shaft Feedback), และจอยสติ๊กควบคุม

คู่มือการเลือก Hall Effect Sensor ให้เหมาะกับความต้องการ

การเลือก Hall Effect Sensor ที่เหมาะสมกับงานเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดและคุ้มค่าที่สุด ควรพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้

1. ประเภทของสัญญาณเอาต์พุต (Output Type) : ถามตัวเองว่าต้องการ "วัดค่า" หรือแค่ "ตรวจจับ"
   • วัดค่าเชิงปริมาณ : เลือก Analog Hall Effect Sensor
   • ตรวจจับการมี/ไม่มี หรือ เปิด/ปิด : เลือก Digital Hall Effect Sensor
2. ความไวในการตรวจจับ (Sensitivity) : ค่าความไวของเซ็นเซอร์จะระบุเป็นหน่วยเกาส์ (Gauss) ต้องเลือกให้เหมาะกับความแรงของแม่เหล็กที่ใช้และระยะห่างในการตรวจจับ
3. แรงดันไฟฟ้าใช้งาน (Operating Voltage) : ตรวจสอบว่าระบบของคุณใช้แรงดันไฟฟ้าเท่าใด เช่น 5V Hall Effect Sensor เป็นแรงดันไฟฟ้าที่นิยมในวงจรดิจิทัลและไมโครคอนโทรลเลอร์
4. รูปแบบของตัวถัง (Package Type) : เลือกรูปแบบที่ง่ายต่อการติดตั้งในอุปกรณ์ของคุณ เช่น แบบ Through-Hole สำหรับแผงวงจรทั่วไป หรือแบบ SMD (Surface Mount) สำหรับงานที่ต้องการประหยัดพื้นที่
5. การใช้งานเฉพาะทาง :
   • ต้องการวัดกระแสไฟฟ้า : มองหา Current Hall Effect Sensor
   • ต้องการวัดมุมการหมุน : พิจารณา Rotary Hall Effect Sensor ซึ่งออกแบบมาสำหรับการตรวจจับตำแหน่งเชิงมุมโดยเฉพาะ
6. สภาพแวดล้อมในการทำงาน : พิจารณาช่วงอุณหภูมิทำงาน, มาตรฐานการป้องกันฝุ่นและน้ำ (IP Rating) หากต้องใช้งานในสภาพแวดล้อมที่สมบุกสมบัน

ตัวอย่างการใช้ Hall Effect Sensor ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

• อุตสาหกรรมยานยนต์ : ใช้วัดความเร็วล้อในระบบเบรก ABS, วัดตำแหน่งเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาลูกเบี้ยวเพื่อควบคุมการจุดระเบิด, วัดตำแหน่งคันเร่ง และวัดระดับน้ำมันเชื้อเพลิง
• ระบบอัตโนมัติในโรงงาน : ใช้นับความเร็วรอบของสายพานลำเลียง, ตรวจจับตำแหน่งของแขนกลหุ่นยนต์, เป็น Limit Switch แบบไม่สัมผัสสำหรับเครื่องจักร CNC
• มอเตอร์และระบบขับเคลื่อน : เป็นหัวใจสำคัญในการควบคุมมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BLDC Motor) โดยใช้ตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์เพื่อสลับขั้วสนามแม่เหล็กในสเตเตอร์ได้อย่างถูกต้อง
• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ : ใช้ตรวจจับการปิด-เปิดฝาในแล็ปท็อปหรือเคส Smart Cover ของแท็บเล็ต, ใช้ใน Joystick ของเครื่องเล่นเกมเพื่อตรวจจับทิศทาง
• ระบบพลังงานและไฟฟ้า : ใช้ในอินเวอร์เตอร์ของระบบโซลาร์เซลล์, ในเครื่องสำรองไฟ (UPS), และในแหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) เพื่อวัดและป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน

เลือกซื้อ Hall Effect Sensor คุณภาพสูง จากแบรนด์ชั้นนำที่ RS

ผู้ประกอบการคนไหนกำลังมองหาแหล่งจำหน่าย Hall Effect Sensor ราคาคุ้มค่า และมีตัวเลือกครบครัน ต้องมาที่ RS ผู้นำด้านโซลูชันอุตสาหกรรมและอิเล็กทรอนิกส์ เรามี Hall Effect Sensor หลากหลายประเภท รวมถึงจากแบรนด์ชั้นนำที่ได้มาตรฐานมาให้เลือกซื้ออย่างสะดวก เช่น Variohm Group, Honeywell รวมถึงแบรนด์ของเราเองอย่างRS PRO มี Hall Effect Sensor ทั้งราคาปลีกและราคาส่ง นอกจากนี้เรายังมีจำหน่ายอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติและควบคุมไฟฟ้าครอบคลุมทุกความต้องการของผู้ประกอบการ เลือกซื้อสินค้าได้สะดวกตลอด 24 ชั่วโมงบนเว็บไซต์ของเรา พร้อมบริการจัดส่งทั่วประเทศไทย หากต้องการคำแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเลือกซื้อ Hall Effect Sensor ที่เหมาะสมกับอุตสาหกรรมของคุณ สามารถปรึกษาผู้เชี่ยวชาญด้านผลิตภัณฑ์ของเราได้เลย