Capacitive Proximity Sensor
Capacitive
Proximity Sensor เป็นเซนเซอร์ (sensor) ชนิดหนึ่งที่ใช้สำหรับตรวจจับวัตถุโดยไม่ต้องสัมผัส
ใช้ตรวจจับวัตถุได้ทุกชนิดทั้งที่เป็นโลหะและอโลหะ เช่น แก้ว น้ำ ไม้ พลาสติก
กระดาษ และอื่น ๆ โดยความสามารถในการตรวจจับขึ้นอยู่กับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (dielectric
constant, k) ของวัตถุ Capacitive Proximity Sensor มีลักษณะรูปร่าง และโครงสร้างคล้ายกับพร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ชนิดเหนี่ยวนำ
(inductive
proximity sensor) แต่ใช้หลักการทำงานที่แตกต่างกัน
Capacitive Proximity Sensor ทำงานโดยอาศัยหลักการเปลี่ยนแปลงค่าความจุ
เมื่อวัตถุเป้าหมายเคลื่อนที่เข้ามาใกล้สนามไฟฟ้าที่กำเนิดโดยแอกทีฟอิเล็กโทรดและเอิทธ์อิเล็กโทรด
การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวขึ้นอยู่กับระยะทางระหว่างหน้าพร็อกซิมิตี้และวัตถุเป้าหมาย
ขนาดและรูปร่างของวัตถุ และชนิดของวัตถุเป้าหมาย (ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก)
เมื่อค่าความจุเปลี่ยนแปลงจนถึงค่า ๆ หนึ่ง
ซึ่งเท่ากับค่าความต้านทานที่ปรับไว้ในตอนเริ่มต้น จะส่งผลให้เกิดการออสซิลเลทสัญญาณขึ้นและส่งต่อให้เอาต์พุตทำงาน
เรียกสภาวะที่เกิดขึ้นนี้ว่า อาร์-ซี รีโซแนนซ์ (R - C Resonance) ส่วนประกอบและการทำงานของพร็อกซิมิตี้เซนเซอร์ชนิดเก็บประจุแสดงดังรูป
ส่วนประกอบ และการกระจายสนามไฟฟ้าของ Capacitive
Proximity Sensor
การทำงานของ Capacitive
Proximity Sensor
Capacitive Proximity Sensor
Capacitive
Proximity Sensor สามารถปรับค่าความไว (sensitivity)
ในการตรวจจับได้โดยการปรับค่าความต้านทาน
ซึ่งสัมพันธ์กับการปรับระยะการตรวจจับใกล้/ไกล
หรือใช้สำหรับการปรับแต่งให้ตรวจจับข้ามผ่านวัตถุที่ขวางกั้นหน้าวัตถุเป้าหมาย
ตัวอย่างเช่น การตรวจจับระดับของเหลวที่บรรจุในขวด
การตรวจจับสิ่งของที่บรรจุอยู่ภายในกล่อง เป็นต้น
ระยะการตรวจจับของ
Capacitive Proximity Sensor ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างตัวพร็อกซิมิตี้กับวัตถุ
และชนิดของวัตถุที่ต้องการตรวจจับ
โดยวัตถุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงจะถูกตรวจจับได้ดีกว่าวัตถุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ
ในกรณีที่วัตถุเป้าหมายเป็นโลหะระยะการตรวจจับจะเท่ากันหมดไม่ว่าจะเป็นโลหะชนิดใดก็ตาม
อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง
|
1. ชุดทดลอง Capacitive
Proximity Sensor
2. น้ำ
3. น้ำมันพืช
4. เกลือ
5. น้ำตาล
6. Alum milk
7. ทองแดง(3.5×3 cm²)
8. ทองแดง (2×2 cm²)
9. ทองแดง (2×1 cm²)
|
10. เซรามิก
11. อะลูมิเนียม
12. เหล็ก
13. อะคิลิก
14. PVC
15. ซิโนลิก
16. พลาสติก
17. ไม้
|
ตารางผลการทดลอง
|
ชนิดของสาร
|
ระยะที่ทำให้sensorทำงาน(cm.)
|
ชนิดของสาร
|
ระยะที่ทำให้sensorทำงาน(cm.)
|
|
1. Alum milk
2.น้ำ
3.น้ำมันพืช
4.เกลือ
5.น้ำตาล
6.ทองแดง(3.5×3 cm²)
7.ทองแดง (2×2 cm²)
8.ทองแดง (2×1 cm²)
|
3.7
3.4
2.2
1.6
1.9
1.4
1.2
0.1
|
9.อะคิลิก
10.เซรามิก
11.อะลูมิเนียม
12.เหล็ก
13.PVC
14.ซิโนลิก
15.พลาสติก
16.ไม้
|
1
1.7
3.1
3
1.5
1.7
0.4
2.1
|
วิจารณ์ผลการทดลอง
ในการทดลองเมื่อเรานำชนิดของสารเข้าใกล้ตัว
capacitive sensor จนทำให้ LED
ทำงาน(ไฟติด) ระยะที่วัดได้ในช่วงขาเข้า จะมีค่าน้อยกว่าช่วงขาออก คือ
เมื่อเรานำอุปกรณ์เข้าไปจน LED ติดแล้วนำออกมา และLED
ยังมีไฟติดอยู่เป็นระยะเวลามากกว่าขาเข้า เกิดจากตัว capacitive sensor มีคุณลักษณะ ฮีสเทอรีซีส(hysteresis) คือเมื่อตัว capacitive
sensor ได้รับโหลดหรือภาระจะเกิดพลังงานสะสมอยู่ภายในเครื่องมือวัดและเมื่อนำโหลดออกมา
ยังพบว่ายังคงมีพลังงานบางส่วนสะสมอยู่ภายใน
การวัดค่าระยะการตรวจจับของ
Capacitive sensor อาจจะเกิดความผิดพลาดได้เนื่องจากชนิดสารที่เป็นของเหลว
ต้องบรรจุลงในขวดพลาสติก ซึ่งทำให้เซนเซอร์ ตรวจจับได้ผิดพลาด
สรุปผลการทดลอง
ในการทดลองเมื่อทำการเลื่อนชนิดของสารเข้าใกล้ตัว
capacitive sensor อย่างช้าๆ
เพื่อทำการวัดหาค่าที่เซนเซอร์สามารถตรวจจับได้ระยะทางที่ไกลที่สุด ก็คือ แอนตาซิล
มีค่า 3.7 cm. ส่วนตัวที่เซนเซอร์ตรวจจับได้ระยะใกล้มากที่สุดคือ
ทองแดง ขนาด 2×1 cm² ได้ระยะ 0.1 cm.ซึ่งตัวcapacitive
sensor สามารถตรวจจับวัตถุได้เกือบทุกประเภททั้งแบบที่เป็นโลหะ อโลหะ
หรือ ของเหลว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น