คู่มือการใช้งานพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ (Proximity Sensors)

คู่มือการใช้งานของเราจะช่วยให้ทำความเข้าใจเกี่ยวกับพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ (Proximity Sensor) ว่ามีการใช้งานอย่างไร และมีกี่ประเภท

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ (Proximity Sensor) เป็นส่วนประกอบที่ออกแบบมาเพื่อใช้ตรวจจับโลหะหรือสิ่งของโดยไม่ต้องสัมผัสทางกายภาพ เซ็นเซอร์นี้เป็นอุปกรณ์แบบไร้สัมผัส ใช้งานได้ดีกับสิ่งของวัตถุที่ละเอียดอ่อน หรือแตกหักได้ง่ายหากเจอการสัมผัสโดยเซ็นเซอร์ประเภทอื่น 

ด้วยการปฏิบัติการณ์แบบไร้สัมผัสนี้เอง ทำให้ส่วนใหญ่พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ (Proximity Sensor)** **มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน (ยกเว้นประเภทเซ็นเซอร์แบบแม่เหล็ก) เนื่องมาจากใช้สารกึ่งตัวนำเพื่อแสดงผลลัพธ์แบบไร้สัมผัส

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ (Proximity Sensor) ออกแบบขึ้นเพื่อรองรับการตอบสนองด้วยความเร็วสูง ระหว่างช่วงที่เซ็นเซอร์สัมผัสวัตถุกับจุดแสดงผล ซึ่งประเภทของเทคโนโลยีการตรวจจับที่หลากหลายนั้นต่างถูกสรรค์สร้างมาเพื่อจุดประสงค์เดียวกัน

พร็อกซิมิตี้สวิตซ์ (Proximity Switches) คืออะไร

พร็อกซิมิตี้สวิตซ์ (Proximity switches) บ่อยครั้งใช้เรียกแทนพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ แต่แท้จริงมีความแตกต่างกัน โดยพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์เป็นส่วนประกอบที่ใช้ตรวจจับวัตถุในระยะตรวจจับโดยไร้การสัมผัส ส่วนพร็อกซิมิตี้สวิตซ์นั้นเป็นส่วนที่ใช้เปิด-ปิดวงจรไฟฟ้าเมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับเจอวัตถุ

กล่าวโดยง่าย Proximity Sensor มีหน้าที่ในการส่งข้อมูลการมีอยู่หรือการเคลื่อนไหวของวัตถุไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยผลจะขึ้น **ON **เมื่อวัตถุเข้าไปยังช่วงระยะตรวจจับ นอกจากนี้ พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ยังมีการทำงานที่แตกต่างกันตามประเภทต่าง ๆ นี้

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ตรวจจับชนิดความจุไฟฟ้า

เซ็นเซอร์ที่ตรวจจับชนิดความจุไฟฟ้านั้น ทำงานโดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความจุไฟฟ้าระหว่างเซ็นเซอร์กับวัตถุ โดยมีปัจจัยต่าง ๆ เช่น ระยะทางและขนาดของวัตถุที่มีผลกับปริมาณความจุไฟฟ้า ซึ่งเซ็นเซอร์ประเภทนี้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นได้

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ตรวจจับชนิดเหนี่ยวนำ

เซ็นเซอร์ตรวจจับโลหะทำงานโดยตรวจจับกระแสไฟฟ้าไหลวนที่ทำให้เกิดการสูญเสียของพลังงานแม่เหล็ก สร้างโดยสนามแม่เหล็กภายนอกที่พื้นผิวเป็นสื่อนำกระแสไฟฟ้า ซึ่งคอยล์ตรวจจับจะสร้างสนามแม่เหล็กกระแสสลับ (AC) และตรวจจับความเปลี่ยนแปลงการต้านทานอันเป็นผลมาจากกระแสไหลวนเหนี่ยวนำ

หลักการทำงานของพร็อกซิมิตี้สวิตซ์แบบแม่เหล็ก

กล่าวโดยง่ายและไม่ซับซ้อน พร็อกซิมิตี้สวิตซ์แบบแม่เหล็ก คือส่วนปลายสวิตซ์นั้นทำงานโดยแม่เหล็ก เมื่อสวิตซ์เปิด เซ็นเซอร์ก็เปิดการใช้งานเช่นกัน 

นอกจากนี้ ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าพร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ (Proximity Sensor) ไม่ได้รับผลกระทบจากสีพื้นผิวของวัตถุที่ตรวจพบ โดยอาศัยการเคลื่อนไหวทางกายภาพและการเคลื่อนไหวของวัตถุเพียงอย่างเดียว ดังนั้น สีของวัตถุจึงไม่มีบทบาทต่อประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมและประเภทการใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่องานที่จำเป็นต้องตรวจจับวัตถุในระยะที่ต้องการ ซึ่งรวมไปถึงประเภทงาน ดังนี้

• การตรวจจับตำแหน่งของวัตถุตามมาตรฐาน
• การขนส่ง โลจิสติกส์ และซัพพลายเชน
• การตรวจสอบและการประกันคุณภาพ
• การควบคุมการทำงาน
• ระดับการตรวจจับ
• การแปรรูปและการผลิตอาหาร
• การเกษตรกรรม

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์นั้นสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่ใช้น้ำและน้ำมันได้ ซึ่งเป็นข้อดีที่ต่างจากเซ็นเซอร์ประเภทอื่น ๆ โดยเซ็นเซอร์ไร้สัมผัสแบบความจุสามารถตรวจจับตัวกลางอย่างเช่น น้ำ เรซิน และโลหะ ซึ่งขึ้นอยู่กับค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของวัตถุ เซ็นเซอร์แต่ละประเภทนั้นมีความเหมาะสมกับวัตถุที่ต่างกัน

• พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบความจุไฟฟ้า - โลหะ ของเหลว น้ำ เรซิน และผง
• พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ชนิดเหนี่ยวนำ - โลหะ รวมถึงอะลูมิเนียม ทองแดง ทองเหลือง และเหล็ก
• พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบแม่เหล็ก - แม่เหล็ก

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่อากาศแปรปรวน หรืออากาศเย็นจัด หรือร้อนจัด ถึงแม้ว่าความสามารถในการเทียบเคียงอุณหภูมินั้นขึ้นอยู่กับโมเดลแบบเฉพาะ แต่โดยทั่วไปพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ใช้ได้ในอุณหภูมิตั้งแต่ -50 องศาเซลเซียล ถึง 100 องศาเซลเซียล

ประเภทของพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบ่งออกได้เป็นสามประเภทหลัก คือ แบบความจุไฟฟ้า อัลตราโซนิกส์ และแบบชนิดเหนี่ยวนำ โดยแต่ละประเภทมีคุณสมบัติที่ต่างกันซึ่งเหมาะกับการใช้งานที่ต่างกัน สามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมของแต่ละประเภทได้ด้านล่างนี้

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบความจุไฟฟ้า

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบความจุไฟฟ้า มีคุณสมบัติการกระจายสัญญาณแบบคู่ขนาน เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุมาตรฐาน ระบบจะเริ่มทำงานเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของวัตถุในตัวเก็บประจุ หรือเซ็นเซอร์ถูกกระตุ้น พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบความจุไฟฟ้าออกแบบมาเพื่อวัสดุประเภทที่ไม่ใช่เหล็กหรือใช้งานในระยะใกล้ เช่น ระดับการตรวจจับและการเฝ้าระวัง

เซ็นเซอร์แบบความจุไฟฟ้านั้นจะได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมและการรบกวนจากสัญญาณเซ็นเซอร์อื่น ๆ ได้เช่นกัน รวมไปถึงอุณหภูมิแวดล้อมและวัตถุใกล้เคียง ดังนั้นข้อควรระวังของการติดตั้งเซ็นเซอร์ประเภทนี้จึงควรหลีกเลี่ยงการรบกวนจากวัตถุหรือเซ็นเซอร์อื่น ๆ

ข้อควรพิจารณาในการเลือกพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบความจุไฟฟ้า

มีหลากหลายปัจจัยที่ควรนำมาพิจารณาในการเลือกใช้เซ็นเซอร์ประเภทนี้ ข้อสำคัญคือเงื่อนไขการใช้งานเพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุด โดยมีปัจจัยให้พิจารณาดังนี้

• ตัวโครงสร้าง (Barrel หรือ Block)
• ประเภทของเอาท์พุท (NPN หรือ PNP)
• ฟังก์ชันของเอาท์พุท (NO หรือ NC)
• ระยะการตรวจจับและเซ็นเซอร์
• ประเภทของเป้าหมาย เช่น การสัมผัสแบบใด
• เรตติง IP
• ประเภทการติดตั้ง (Flush หรือ Non-flush)
• แบบที่มีการป้องกัน การป้องกันบางส่วน และไม่มีการป้องกัน
• ระยะเวลาการส่งผล
• ความเป็นไปได้ในการใช้งาน

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบอัลตราโซนิกส์

Ultrasonic Proximity Sensor คือเซ็นเซอร์แบบอัลตราโซนิกส์ ใช้สำหรับคลื่นเสียงที่จะสะท้อนออกหรือซึมซับโดยวัตถุในช่วงระยะเวลาการตรวจจับ โดยสามารถใช้งานได้กับวัสดุหรือประเภทวัตถุที่หลากหลาย เซ็นเซอร์แบบอัลตราโซนิกส์ยังใช้งานได้ด้วยความเร็วสูง จึงเหมาะกับการตรวจจับในพื้นที่ระยะไกลกว่าประเภทอื่น ๆ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจจับวัตถุที่มีพื้นผิวแตกต่างกัน ตัวอย่างการใช้งาน เช่น การควบคุมระดับที่ต่อเนื่อง และระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม

ข้อควรพิจารณาในการเลือกพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบอัลตราโซนิกส์

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบอัลตราโซนิกส์ มีให้เลือกหลากหลายแบบ ซึ่งการเลือกให้ตรงตามความต้องการใช้งานนั้นเป็นสิ่งสำคัญ โดยควรพิจารณาจากปัจจัยเหล่านี้

• ประเภทของเอาท์พุท (NPN หรือPNP)
• ตัวกำเนิดและความถี่ของคลื่นเสียง
• เรตติง IP
• แบบที่มีการป้องกัน การป้องกันบางส่วน และไม่มีการป้องกัน
• วัตถุประสงค์ในการใช้งาน
• ตัวโครงสร้าง
• ระยะของการตรวจจับ
• ประเภทของเป้าหมาย เช่น การสัมผัสแบบใด
• ประเภทการติดตั้ง (Flush หรือ Non-flush)
• ระยะเวลาการส่งผล

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบเหนี่ยวนำ

Inductive proximity sensor คือ พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบเหนี่ยวนำ ประกอบด้วยแกนกลางเหล็กพันรอบขดลวด เมื่อตัววัตถุอยู่ในระยะของเซ็นเซอร์ ความเหนี่ยวนำไฟฟ้าของคอยล์จะเปลี่ยนแปลงไปและทำให้เซ็นเซอร์ทำงาน ส่วนประกอบเหล่านี้ใช้กับวัตถุกลุ่มโลหะแบบระยะใกล้ และบางประเภทใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบเหนี่ยวนำนั้นสามารถได้รับผลกระทบจากเซ็นเซอร์ตัวอื่นและสภาพแวดล้อมโดยรอบ คล้ายกับพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบความจุไฟฟ้า เซ็นเซอร์ประเภทนี้จึงควรติดตั้งอย่างระมัดระวังโดยไม่ให้กระทบกับเซ็นเซอร์อื่นและวัตถุโลหะ

ข้อควรพิจารณาในการเลือกพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบเหนี่ยวนำ

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แต่ละประเภท มีตัวแปรมากมายที่มีผลต่อการเลือก ดังนั้นการเลือกพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ที่เหมาะสมกับการใช้งานเป็นเรื่องสำคัญ โดยมีปัจจัยต่าง ๆ ดังนี้

• การใช้งาน
• แบบที่มีการป้องกัน การป้องกันบางส่วน และไม่มีการป้องกัน
• เรตติง IP
• ความถี่ของการปรับเปลี่ยน
• ประเภทของเอาท์พุท (NPN หรือPNP)
• ระยะเวลาในการส่งผล
• ประเภทการติดตั้ง (Flush หรือ Non-flush)
• ประเภทของเป้าหมาย เช่น การสัมผัสแบบใด
• ระยะของการตรวจจับ
• ตัวโครงสร้าง

พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบตรวจจับวัตถุประเภทแม่เหล็ก

เซ็นเซอร์แบบตรวจจับวัตถุประเภทแม่เหล็ก ออกแบบให้ตรวจจับการมีอยู่ของวัตถุ โดยการใช้สนามแม่เหล็กภายใน ซึ่งทำงานกับวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร (Ferromagnetic) เท่านั้น ส่วนประกอบจำพวกนี้มีความเร็วสูงและเหมาะกับการตรวจวัดสิ่งที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

ข้อควรพิจารณาในการเลือกพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบตรวจจับวัตถุประเภทแม่เหล็ก

การเลือกพร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์แบบตรวจจับวัตถุประเภทแม่เหล็กอย่างเหมาะสมที่สุด คือ ต้องเลือกผลิตภัณฑ์ให้เหมาะสำหรับการใช้งาน ปัจจัยนี้ช่วยให้เลือกเซ็นเซอร์ได้ต้องกับความต้องการมากที่สุด

• ตัวโครงสร้าง
• ระยะของการตรวจจับ
• ประเภทของเป้าหมาย เช่น การสัมผัสแบบใด
• ตำแหน่งแม่เหล็ก
• ความไวของแม่เหล็ก
• เรตติง IP
• ประเภทของเอาท์พุท
• ความถี่ของการปรับเปลี่ยน