สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

24 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

งานท 3

งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

จดประสงคทวไป เพอใหมเรยนมความรความเขาใจเกยวกบงานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

จดประสงคเชงพฤตกรรม (เพอใหผเรยนสามารถ) 1. อธบายความหมายของอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนตไดอยางถกตอง 2. แยกประเภทของอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนตไดอยางถกตอง 3. อธบายการใชงานเบองตนของอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนตไดถกตอง

ทฤษฏการเรยนรงานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต 1. อปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

สวนนเปนสวนทส าคญอยางยงของหนยนต หนยนตจะท างานไดถกตองหรอไม ขนอยกบ การท างานของอปกรณน เพราะในการท างานของหนยนตจะตองรบสญญาณอนพตจาก สภาพแวดลอมมาก าหนดเงอนไขในการท างาน เชน ใหเดนตามแสงกตองมตวตรวจจบ แสง หากตวตรวจจบแสงไมท างานหรอท างานผดพลาด หนยนตกไมสามารถท างานได หรอท างานผดพลาดตามไปดวย และหลายครงทใชการตรวจจบสญญาณของหนยนตมา เปนตวแบงประเภทหนยนตดวยเชน line tracking robot คอหนยนตทใชเซนเซอร แสงตรวจจบเสนทางในการเคลอนท เปนตน

หนาทของอปกรณตรวจจบคอ ท าการตรวจสญญาณ หรอการเปลยนแปลงเชง วทยาศาสตร แลวน าขอมลทไดมารายงานใหสวนควบคมรบทราบ เชน ในหนทตรวจ สอบการชนวตถ กจะใชเซนเซอรสมผสเปนตวท าหนาทรายงานวามการชนกนสงกด ขวางหรอไม ถามการชนกใหเลยวหลบไปอกทางเปนตน อปกรณตรวจจบทใชในหนยนตมมากมาย ไดแก

1.1 เซนเซอรแสงและการมองเหน 1.1.1 แอลดอาร (LDR : Light Dependent Resistor) คอ ความตานทานชนด

ทไวตอแสง กลาวคอ ตวความตานทานนสามารถเปลยนสภาพทางความน าไฟฟา ไดเมอมแสงมาตกกระทบ บางครงเรยกวาโฟโตรซสเตอร ( Photo Resistor) หรอ โฟโตคอนดคเตอร (Photo Conductor) เปนตวตานทานทท ามาจากสารกงตวน า

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

25 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

รปท 3.1 แสดงตวอยางการใชงาน LDR

1.1.2 โฟโตไดโอด (Photo Diode) ใชตรวจจบแสงอนฟาเรด หากมแสงอนฟาเรดตกกระทบ คาความตานทานจะลดลง

รปท 3.2 การวดและทดสอบโฟโตไดโอด

รปท 3.3 การใชงานโฟโตไดโอด

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

26 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

รปท 3.4 สญลกษณและวงจรการใชงานเบองตน

1.2 เซนเซอรวดระยะทาง 1.2.1 โพเทนชโอมเตอร (potentiometer) เปนทรานสดวเซอรวดต าแหนงและ

ระยะทางชนดเปลยนแปลงคาความตานทาน “Resistive position transducer” ประเภทพาสซฟ (passive transducer) โดยอาศยหลกการแปลงต าแหนงและระยะการเคลอนทใหอยในรปของคาความตานทานไฟฟา นยมใชในอตสาหกรรม มโครงสรางทงาย ประกอบดวยตวตานทานและหนาสมผส (หรอเรยกวา “ไวเปอร (wiper)”) ทสามารถเลอนไปมาบนตวตานทานได โดยหนาสมผสสามารถเคลอนทในแนวเชงเสน เชงมม หรอทงสองรปแบบซงมลกษณะการเคลอนทเปนวงซอนหรอเกลยว คาความตานทานของขดลวดทพนบนแกนจะเพมขนตามความยาวของแกน โดยคาความตานทานเพมขนตามระยะการเคลอนทของหนาสมผสกบขดลวด

รปท 3.5 โครงสรางของโพเทนชโอมเตอร

(ทมา: นวภทรา และ ทวพล, 2555)

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

27 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

รปท 3.6 การน าโพเทนชโอมเตอรมาใชในวงจรอเลกทรอนกส

1.2.2 อลตราโซนคเซนเซอร (Ultrasonic Sensor) เปนอปกรณอเลกทรอนกสทท าหนาทวดระยะทางในชวง 3-400 เซนตเมตร และมความถทสงประมาณ 42 กโลเฮรตซซงสงกวาทหมนษยไดยน ความถนมกน ามาใชเปนเซนเซอรวดระยะทางโดย เชนการหลบสงกดขวาง

รปท 3.7 การใชงานอลตราโซนคเซนเซอร (Ultrasonic Sensor) รวมกบ arduino uno

1.2.3 Reflective Optical Sensor คออปกรณทน าโฟโตทรานซสเตอรหรอโฟโตไดโอด มารวมกบ LED อนฟาเรต เพอใชในการตรวจจบการสะทอนแสง หรอระยะความใกลของวตถ หลกการคอเมอมแสงไปตกกระทบกบวตถใดๆ วตถนนจะสะทอนแสงกบมาทโฟโตไดโอด หรอโฟโตทรานซสเตอร ตวอยางทน าไปใชงานจรงกเชน หนยนตวงตามเสน

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

28 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

รปท 3.8 แสดงโครงสรางภายใน Reflective Optical Sensor

รปท 3.9 ตวอยางการน า Reflective Optical Sensor ไปใชในงานหนยนต

1.2.4 Proximity Sensor หรออก ชอหน ง ทนยมเรยกกนว า Proximity switch เซนเซอรชนดนถกสรางขนมาเพอการตรวจจบวตถ โดยปราศจากการสมผส ซงการตรวจจบวตถนนจะท าใหเราทราบถงต าแหนงของวตถหรอสามารถระบไดวาขณะนนมวตถใดผานเขามาในต าแหนงทเราก าหนดไว

ในปจจบนพรอกซมตเซนเซอรนยมใชงานกนอยางแพรหลายทดแทน Limit Switch เนองจากม คณสมบตท ทนทาน และมอายการใชงานทยาวนานกวา โดยมอย ดวยกน 2 ประเภท คอ Inductive Proximity Sensor เซนเซอรตรวจจบโลหะดวยหลกการสนามแมเหลกไฟฟา และ Capacitive Proximity Sensor เซนเซอรตรวจจบวตถดวยหลกการประจไฟฟา

1) Inductive Proximity Sensor คอ เซนเซอรทมความฉบไวและแมนย าตอการตรวจจบวตถทเปน "โลหะ" โดยเฉพาะ ซงในทองตลาดนนมากกวา 80 เปอรเซนต คอ เซนเซอรชนดน โดยผใชสวนใหญมกจะสบสนในการเรยกชอ "อนดกทฟ พรอกซมตเซนซอร สนๆ

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

29 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

วาพรอกซมตเซนเซอรเทานน" ซงโดยแทจรงแลวค าวา อนดกทฟพรอกซมตเซนเซอร คอประเภทหนงของ พรอกซมตเซนเซอร นนเอง

2) Capacitive proximity Sensor คอ เซนเซอรตรวจจบวตถทสามารถตรวจจบวตถทเปน "โลหะและอโลหะ" ได เหมาะส าหรบการตรวจจบระดบของวตถ เชน ระดบน า ดงนน การเลอกพรอกซมตเซนเซอร ใหตรงประเภทการใชงาน ยอมเปนการเพมประสทธภาพและความปลอดภยใหกบเครองจกรทใชงานไดอกดวย

รปท 3.10 การน า Proximity Sensor ไปใชงานรวมกบ arduino uno

1.3 เซนเซอรตรวจจบความเคลอนไหว (Motion Sensor) เซนเซอรตรวจจบความเคลอนไหว เปนอปกรณทแปลงการตรวจจบความเคลอนไหวเปนสญญาณไฟฟา

1.3.1 Passive infrared sensors (PIR) เปนเซนเซอรทรบความรอนจากรางกายเมอเคลอนท ไมมการปลอยพลงงานออกมาจากเซนเซอรและใหสญญาณออกมาเปนแบบดจตอล สามารถปรบความไว และหนวงเวลาไดจากตวตานทานปรบคาไดแบบเกอกมา

รปท 3.11 การน า Passive infrared sensors (PIR) ไปใชงานรวมกบ arduino uno

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

30 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

1.3.2 Ultrasonic เปนเซนเซอรทมการปลอยคลนอลตราโซนกออกมาและตรวจวดการสะทอนของคลนเมอวตถเคลอนท

1.3.3 Microwave เปนเซนเซอรทมการปลอยคลนไมโครเวฟออกมาและตรวจวดการสะทอนของคลนเมอวตถเคลอนท

1.4 เซนเซอรวดสภาพแวดลอม 1.4.1 เซนเซอรวดความเอยง คอ เซนเซอรทใชวดความเอยง สวนใหญใชใน

เครองจกรทเคลอนท

รปท 3.12 ตวอยางการน าเซนเซอรวดความเอยงไปใชงานรวมกบ arduino uno

1.4.2 เซนเซอรอณหภมและความชน คอ อปกรณส าหรบตรวจวดอณหภม หรอความชนในบรเวณทใชงาน ซงเหมาะส าหรบหองควบคมอณหภมความชน , อตสาหกรรมอาหาร,หองอบ, หองแชเยน,หองแลป,หองควบคมระบบคอมพวเตอร, Clean Room, Warehouse ทม ปญหาในการควบคมอณหภมหรอความชน ท าใหเกดความเสยหายตออปกรณ หรอวสดทตองการควบคมอณหภม ความชน เซนเซอรวดอณหภม / ความชน ทถกคดสรรมาเปนอยางดของบรษท แสงชยมเตอร จ ากด สามารถชวยให วดคาอณหภม ความชนไดอยางถกตอง แมนย า ซงแตกตางจากเซนเซอรวดอณหภม / ความชนแบบอนในทองตลาดตรงท มรปแบบการตดตงทหลากหลายใหเลอกใช สามารถตอรวมกบจอแสดงผล หรอเครองควบคมไดงาย

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

31 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

รปท 3.13 ตวอยางการน าเซนเซอรอณหภมและความชนไปใชงานรวมกบ arduino uno 1.4.3 เทอรมสเตอร (thermistor) ซงเปนตวตานทานแปรคาตามอณหภมม 2

แบบคอ 1.4.3.1 แบบใหคาแปรผนตามคาของอณหภม (Positive Temperature

Co-efficient : PTC) เมออณหภมสง คาความตานทานจะสงตาม 1.4.3.2 แบบใหคาแปรผกผนกบคาอณหภม (Negative Temperature Co-

efficient : NTC) เมออณหภมสง คาความตานทานจะลดลง

รปท 3.14 ตวอยางการน าเทอรมสเตอร (thermistor)ไปใชงานรวมกบ arduino uno

1.4.4 เทอรโมคบเปล (thermo-couple) ใหผลการวดอณหภมเปน คาแรงดน ปจจบนมการใชไอซตรวจจบอณหภม ซงจะใหผลเปนแรงดนไฟฟาแปรผนตามอณหภมและแปลงสญญาณอะนาลอกเปนดจตอลเพอสงตอไปยง สวนควบคมไดเลย

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

32 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

รปท 3.15 ตวอยางการน าเทอรโมคบเปล (thermo-couple)ไปใชงานรวมกบ arduino uno 1.5 เซนเซอรแกส

เซนเซอรแกส (Gas Sensor) จะท าหนาทคลายจมกของหนยนตท าหนาทแยกความหนาแนนของแกสทอยในอากาศ โดยโครงสรางภายในของเซนเซอรแกสจะมลกษณะพเศษทสามารถเปลยนความหนาแนนของแกสเปนสญญาณไฟฟาได โดยโครงสรางภายในทแตกตางกนจะใชตรวจจบชนดของแกสทแตกตางกนดวย เชน ตรวจจบแกสคารบอนไดออกไซด เปนตน เรามกจะใชเซนเซอรแกสในหนยนตส ารวจ หรอหนยนตทใชตรวจจบอนตราย เชน ตรวจจบแกสไวไฟ เปนตน

รปท 3.16 ตวอยางการน าเซนเซอรแกส (Gas Sensor) MQ5 ไปใชงานรวมกบ arduino uno

1.6 ตวตรวจจบการสมผส (Touch Sensor) เปนตวตรวจจบทมสวนประกอบหลกคอ สวทซ (switch) เมอสวทซถกกด เปนการตอวงจร ซงเราสามารถ ก าหนดไดวาจะตอวงจรแบบเมอสวทซถกกดแลวใหคาแรงดนสงหรอไมมคาแรงดนกได ซงขนอยกบการออกแบบลายวงจร สวทซทใชในวงจรตวตรวจจบ การสมผสนสวนมากแลวจะใชสวทซแบบกดตดปลอยดบ และออกแบบวงจรสรางสญญาณเอาตพตเปนลอจก "0" หรอ "1" ซงจะสงไปยงสวนควบคมตอไปดงรป

สาขาวชา อเลกทรอนกส ใบเนอหาการเรยนรท 3

ชอวชา หนยนตเบองตน รหสวชา 2105-2121 หนา

33 ชองาน งานอปกรณตรวจจบเบองตนส าหรบหนยนต

รปท 3.17 ตวอยางวงจรสรางสญญาณเอาตพตเปนลอจก "0" หรอ "1"

รปท 3.18 ตวอยางตวตรวจจบการสมผส (Touch Sensor) แบบตางๆ