Download
1 / 24
E N D
Unit 4 วงจรตรวจจับและสัญญาณเตือนภัย
งานอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น การกลั่นน้ำมัน,การผสมสารเคมี ,การบรรจุก๊าช เป็นต้น ซึ่งงานเหล่านี้มีโอกาสเกิดอันตรายได้ง่าย ดังนั้นเพื่อจะลดอัตราเสียต่อการเกิด จึงนำวงจรตรวจจับและสัญญาณเตือนภัยติดตั้งในโรงงานเหล่านี้ วงจรตรวจจับมีอยู่หลายแบบมากมาย เช่น แสง,เสียง,อุณหภูมิ เป็นต้น โดยนำเซ็นเซอร์แบบต่างๆ มาต่อกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ในบทนี้จะกล่าวถึงวงจรตรวจจับ 3 ชนิด คือ แสง,เสียง และอุณหภูมิ รวมถึงการประยุกต์ใช้งานกับสัญญาณเตือนภัย
4.1 วงจรตรวจจับแสง คือ วงจรที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า และนำไปควบคุมหรือเตือนภัย ซึ่งส่วนประกอบหลัก ๆ แบ่งเป็น เซ็นเซอร์,ส่วนเปรียบเทียบ และส่วนแสดงผล
4.1.1 เซ็นเซอร์ 1.โพโต้รีซิลเตอร์(LDR) เป็นอุปกรณ์ตรวจจับแสง โดยความต้านทานของตัวแคดเซลล์เปลี่ยนแปลงตามความเข้มแสง เมื่อถูกแสงมากความต้านทานต่ำ เมื่อมืด ความต้านทานจะสูง ซึ่งพฤติกรรมคล้ายกับตัว LDR ดังรูปที่ 1
รูปที่ 1 โพโต้รีซิสเตอร์
2.โซล่าเซลล์ เป็นอุปกรณ์ตรวจจับแสงเมื่อมีแสง วงจรตรวจจับจะทำงานและไม่มีแสงวงจรจะหยุดทำงานดังรูปที่ 2 รูปที่ 2 โซล่าเซลล์
4.1.2 ส่วนการเปรียบเทียบ โดยส่วนใหญ่ จะใช้อุปกรณ์ประเภทออปแอมป์ นำมาทำเป็นวงจรเปรียบเทียบสัญญาณที่เซ็นเซอร์ส่งเข้ามา แต่ในบางอาจนำทรานซิสเตอร์มาต่อเป็นส่วนเปรียบเทียบ การทำงานของส่วนเปรียบเทียบ จะมีสัญญาณอ้างอิงที่สร้างขึ้น และนำสัญญาณที่ได้ จากเซ็นเซอร์มาเปรียบเทียบ ผลที่ได้คือ เปิด-ปิด หรือ 1-0 ดังรูปที่ 3.ก และรูป 3.ข
รูปที่ 3.ก วงจรเปรียบเทียบเมื่อใช้ทรานซิสเตอร์
รูปที่ 3.ข วงจรเปรียบเทียบเมื่อใช้ออปแอมป์
4.1.3 ส่วนแสดงผล ในส่วนนี้ จะนำผลที่ได้จากการเปรียบเทียบมาแสดงผล ซึ่งบางครั้งสัญญาณที่ออกมาจากส่วนเปรียบเทียบมีค่าน้อยมากไม่เพียงพอสำหรับการนำไปใช้งาน จึงต้องใช้อุปกรณ์ เช่น ทรานซิสเตอร์,ออโต้คัปเปิล,รีเลย์ เป็นต้น ในการใช้งานอาจนำไปต่อกับลำโพงเพื่อเตือนภัย หรือนำไปขับโหลด ดังรูปที่ 4.ก และ4.ข
รูปที่ 4.ก ส่วนการแสดงผลโดยผ่านรีเลย์
รูปที่ 4.ข ส่วนการแสดงผลโดยผ่านทรานซิสเตอร์
4.2 หลักการทำงานของวงจรตรวจจับแสง รูปที่ 5 วงจรตรวจจับแสงโดยใช้ LDR
จากรูปที่ 5 การทำงานเป็นดังนี้คือ ออปแอมป์ทำหน้าที่แปลงสัญญาณ โดยในรูปจะนำมาเปรียบเทียบกับระดับสัญญาณอ้างอิง • - เมื่อไม่มีแสง แคดเซลล์มีกระแสไหลผ่านมากกว่าสัญญาณ • อ้างอิง ทำให้ออปแอมป์ส่งสัญญาณเป็น 1 ทำให้รีเลย์ • ทำงานหลอดไฟสว่าง • เมื่อมีแสง แคดเซลล์มีกระแสไหลผ่านน้อยกว่าสัญญาณ • อ้างอิง ทำให้ออปแอมป์ส่งสัญญาณเป็น 0 ทำให้รีเลย์ไม่ • ทำงานหลอดจึงดับ
4.3 วงจรตรวจจับเสียง คือ วงจรที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานเสียงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า และนำไปควบคุมหรือเตือนภัย งานอุตสาหกรรมบางประเภท จะประยุกต์วงจรตรวจับเสียง ในการตรวจจับวัตถุ เช่น การวัดความหนาวัตถุ, การวัดการเคลื่อนที่วัตถุ, การวัดระดับของเหลว เป็นต้น นิยมใช้ในการตรวจจับผู้บุกรุก ตามบ้านเรือน หรืองานทางด้านหุ่นยนต์ เป็นต้น เสียงที่ใช้ในวงจรนี้ จะมีความถี่, ความยาวคลื่น,และความเร็วต่างกันในแต่ละช่วงดังรูปที่ 6
รูปที่ 6 ไดอะแกรมของคลื่นเสียงในช่วงต่าง ๆ ความถี่ ที่นิยมใช้กันอยู่ในช่วงที่หูมนุษย์ได้ยินคือ 20 – 20 kHz และ อุตตร้าโซนิคความถี่ในช่วง 20 kHz ถึง 1 GHz
4.4 หลักการทำงานของวงจรตรวจจับเสียง ใช้การส่ง-รับของคลื่นระหว่างวัตถุกับตัวรับสัญญาณ หรือเป็นการตั้งค่าความถี่อ้างอิงไว้เมื่อถึงระดับที่ต้องการ ก็ให้แสดงผล สำหรับการส่ง-รับของคลื่น จะคำนวณจากเวลาที่คลื่นเสียงไปกระทบวัตถุแล้วสะท้อนมายังตัวรับสัญญาณ ดังรูปที่ 7 และ 8
รูปที่ 7 กราฟแสดงรูปคลื่นเสียง
รูปที่ 8 วงจรการทำงานของวงจรตรวจจับเสียง
รูปที่ 9 ตัวอย่างการใช้งาน
4.5 วงจรตรวจจับอุณหภูมิ ในงานอุตสาหกรรมและตามบ้านเรือน การตรวจจับอุณหภูมิ มีความสำคัญ เช่น การต้มน้ำ,การทำเหล็กเส้น เป็นต้น อุปกรณ์ที่ใช้ในวงจรนี้ คือ RTD, เทอร์มิสเตอร์, เทอร์โมคัปเปิล ,ไอซีวัดอุณหภูมิ เป็นต้น ดังรูปที่ 10
รูปที่ 10 เทอร์มิสเตอร์และRTD
รูปที่ 11 การประยุกต์ของวงจรตรวจจับอุณหภูมิ
จากรูปที่ 11 เป็นการประยุกต์ใช้งาน โดยนำตัวเทอร์มิสเตอร์ 2 ตัวมาเปรียบเทียบอุณหภูมิร้อนและเย็น ซึ่งการทำงาน T1 สามารถตั้งค่าอุณหภูมิได้ ส่วน T2 จะเป็นตัวเปรียบเทียบ โดยถ้า T2 ต่ำกว่า T1 ออปแอมป์ จะให้สัญญาณเป็น 1 ทำให้ไปขยายสัญญาณที่ทรานซิสเตอร์ทำให้รีเลย์ทำงานปัมพ์ทำงาน เมื่อ T1 น้อยกว่า T2 ออปแอมป์เปรียบเทียบจะให้ค่า 0 ทำให้รีเลย์หยุดทำงานทำให้ปัมพ์หยุดทำงานไปด้วย
