บทความนี้จะเป็นการเล่าถึง หลักการทำงานของ Float Switch และ ทฤษฎีหรือกฎทางฟิสิกส์ที่เกียวข้อง ไม่ว่าจะเป็น หลักการของอาร์คิมีดิส, แรงพยุง หรือ แรงลอยตัว ที่จะช่วยทำให้ท่านเข้าใจอย่างกระจ่างว่า Float Switch คืออะไร? เพื่อเป็นพื้นฐานในการใช้ และ ทำให้ท่านสามารถเลือกกลุ่มสินค้าของ Float Switchได้อย่างเหมาะสมกับงานของท่านได้ในอนาคต โดยรายละเอียดดังกล่าวจะมีความน่าสนใจอย่างไรนั้นติดตามได้จากบทความนี้นะครับ
Float Switch มีหลักใดในการวัดระดับนํ้า?
Float Switch หรือ สวิทซ์ลูกลอย มีหลักการทำงานโดยใช้แรงลอยตัวที่ให้ตัวลูกลอยนั้น เกิดการเอียงหรือพลิกตัว ซึ่งโดยทั่วๆ ไปจะใช้มุมเอียงอยู่ที่ประมาณ 45 องศา ก็จะทำให้ตัวสวิทซ์ที่อยู่ภายในทำงาน ซึ่งถ้าเป็นสวิทซ์ลูกลอยที่ใช้ในอุตสาหกรรม หรือที่ทำงานบ่อยๆ ครั้ง ภายในโครงสร้างจะเป็นไมโครสวิทซ์ Micro Switch ซึ่งจะมีอายุการใช้งานมากกว่า 10 ล้าน ครั้ง ซึ่งจะมีความปลอดภัยมากกว่าแบบที่มีราคาถูก ซึ่งภายในจะทำจากสวิทซ์ปรอท ซึ่งมีอายุการใช้งานสั้น และมีอันตรายถ้าเกิดการแตกหรือรั่ว
วีดีโอแสดงการทำงานของสวิทซ์ลูกลอย
ที่มา: http://www.nivelco.com/site.php?upar=PRODUCT&pro_id=10051&lang=en
ทฤษฎีหรือกฎทางฟิสิกส์ที่เกียวข้องกับ Float Switch
ซึ่งถ้าเราเข้าใจทฤษฎีเหล่านี้จะสามารถทำให้เลือกใช้เซ็นเซอร์วัดระดับประเภทนี้ได้อย่างถูกต้อง และยังเป็นการลดต้นทุนในการเลือกใช้เซ็นเซอร์ได้อีกด้วย ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องได้แก่ หลักของอาร์คิมีดิส (Archimedes Principle) และ แรงพยุง หรือแรงลอยตัว (Buoyant Force)
หลักการของอาร์คิมีดิส (Archimedes Principle)
ได้กล่าวไว้ว่า เมื่อหย่อนก้อนวัตถุลงในน้ำ ปริมาตรของน้ำส่วนที่เพิ่มขึ้นมาจะมีค่าเท่ากับปริมาตรของก้อนวัตถุนั้น ที่เข้าไปแทนที่น้ำ โดยสามารถสรุปหลักการของอาร์คิมีดิส ดังนี้
ปริมาตรของเหลวที่ถูกแทนที่ จะเท่ากับปริมาตรของวัตถุส่วนที่จมลงในของเหลว
น้ำหนักของวัตถุที่่ชั่งในของเหลว จะมีค่าน้อยกว่าน้ำหนักของวัตถุที่ชั่งในอากาศ เนื่องจากแรงพยุง หรือแรงลอยตัว (Buoyant Force) ของของเหลวมีมากกว่าของอากาศ
น้ำหนักของวัตถุที่หายไปจากการชั่งน้ำหนักวัตถุในของเหลว จะเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกวัตถุแทนที่ ซึ่งคำนวณได้จากผลต่างของน้ำหนักของวัตถุที่ชั่งในอากาศกับน้ำหนักของวัตถุที่ชั่งในของเหลว
น้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ จะเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับวัตถุเฉพาะส่วนที่จม
รูปที่ 1 Archimedes Thoughtful by Fetti (1620)
ที่มา: https://en.wikipedia.org/wiki/Archimedes
แรงพยุง หรือ แรงลอยตัว (Buoyant Force)
จะเป็นแรงที่ให้วัตถุสามารถลอยอยู่ในของเหลวได้โดยไม่จม ซึ่งจะต้องอาศัยปัจจัยที่เกี่ยวข้องดังนี้
ความหนาแน่นของวัตถุแต่ละชนิด ซึ่งจะมีความหนาแน่นแตกต่างกัน เช่น เหล็ก ไม้ พลาสติก โฟม ทองคำ ที่มีมวลเท่ากัน ซึ่งทองคำจะมีความหนาแน่นมากที่สุดคือ 19300kg/m3 โดยวัตถุที่มีความหนาแน่นมากจะจมลงไปในของเหลวมาก
ความหนาแน่นของของเหลวแต่ละชนิด ซึ่งชนิดของเหลวแต่ละชนิดมีความหนาแน่นแตกต่างกัน ของเหลวที่มีความหนาแน่นมาก จะมีแรงพยุงมาก
แรงพยุง หรือแรงลอยตัว (Buoyant Force) จะมีค่ามากหรือน้อยนั้น จะขึ้นอยู่กับขนาดของวัตถุ ซึ่งถ้าวัตถุมีขนาดใหญ่จะทำให้แรงพยุง หรือแรงลอยตัวมีค่ามาก
เราสามารถคำนวณหาค่าแรงพยุง หรือ แรงลอยตัว (Buoyant Force) ของลูกลอยที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอกได้จากสมการด้านล่าง
รูปที่ 2 แรงพยุง หรือแรงลอยตัว (Buoyant Force)
ที่มา: https://en.wikipedia.org/wiki/Buoyancy
สาเหตุที่จำเป็นต้องรู้วิธีการคำนวณหา ค่าแรงพยุง หรือ แรงลอยตัว (Buoyant Force) นั้นก็เพราะว่า ในการติดตั้งใช้งานตัว Float Switch หรือ
สวิทซ์ลูกลอยนั้น อาจมีการติดตั้งที่จุดด้านล่างของถังเพื่อคอยควบคุมให้ปั้มน้ำทำงานเพื่อเติมน้ำหรือของเหลวอื่นๆ เขามาในถัง ซึ่งจำเป็นต้องใช้ตุ้มน้ำหนักถ่วงเพื่อเอาชนะแรงลอยตัวของลูกลอยให้ได้ โดยน้ำหนักที่นำมาถ่วงนี้จะต้องมีค่ามากกว่า แรงลอยตัวของทั้งตุ้มน้ำหนักรวมกับแรงลอยตัวของลูกลอย
และนี้ก็คือ หลักการทำงานของ Float Switch และ ทฤษฎีหรือกฎทางฟิสิกส์ที่เกียวข้อง ที่ทางเราได้รวบรวมไว้ให้ท่านผู้อ่านนะครับ หากท่านมีข้อสังสัยเพิ่มเติมว่า Float Switch คืออะไร? หรือ ต้องการเสนอแนะในส่วนใด ก็สามารถส่งข้อความของท่านมาได้ ในกล่องเสนอความคิดเห็นที่อยู่ทางด้านล่างนี้ได้ หรือ ถ้าต้องการเลือกชม กลุ่มสินค้าของ Float Switch ท่านก็สามารถ Click เข้ามาได้ใน Link นี้ ซึ่งท่านจะได้พบกับบริการดีๆ ที่จะทำให้ท่านต้องประทับใจอย่างแน่นอนครับ my.Factomart.com เรายินดีให้บริการนะครับ
