สวัสดีครับ ^^ พบกันอีกครั้งวันนี้ทาง my.Factomart.com จะพาทุกท่านมาเรียนรู้ถึงหลักการทำงานของทรานสดิวเซอร์ประเภทหนึ่งที่ทำหน้าที่ในการตรวจวัดระยะและตำแหน่งของวัตถุ พร้อมแล้วไปดูกันเลยครับ
หลักการทำงานของ Linear Transducer
ในงานด้านอุตสาหกรรมการตรวจวัดตำแหน่ง, การเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุ เป็นสิ่งที่สำคัญมากในสายงานอุตสาหกรรม เช่น การตรวจวัดตำแหน่งของชิ้นงานบนสายพานลำเลียง, การเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ในระบบนิวแมติกส์ ไฮดรอลิกส์ เป็นต้น ก่อนหน้าที่จะมี Linear Transducer นั้นได้มีการใช้ LVDT (Linear Variable Differential Transformer) หรือทรานสดิวเซอร์ชนิดเปลี่ยนแปลงความเหนี่ยวนำแบบเชิงเส้นซึ่งเป็นทรานสดิวเซอร์ที่ใช้สำหรับตรวจวัดตำแหน่งเช่นกันแต่หลักการทำงานนั้นจะอาศัยการเปลี่ยนแปลงค่าความเหนี่ยวนำตามตำแหน่งการเคลื่อนที่ โครงสร้างภายในของ LVDT จะประกอบไปด้วย
- ขดลวดปฐมภูมิ (primary winding) หนึ่งขดจะอยู่บริเวณตรงกลางระหว่างขดลวดทุติยภูมิ
- ขดลวดทุติยภูมิ (secondary winding) สองขดต่ออนุกรมกัน ซึ่งทั้งสองขดนี้จะมีจำนวนรอบที่เท่ากันแต่มีทิศทางการพันของขดลวดตรงข้ามกัน (พันในทิศทางตามเข็มนาฬิกาหนึ่งขดและอีกหนึ่งขดจะพันในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา) ซึ่งตำแหน่งของขดลวดนี้จะอยู่ทางด้านซ้ายและด้านขวาของขดลวดปฐมภูมิ
ภาพโครงสร้างภายในของ LVDT โดย A คือ ขดลวดปฐมภูมิ และ B คือ ขดลวดทุติยภูมิ
ที่มาของภาพ: https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_variable_differential_transformer
เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับให้กับขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงจะมีแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นที่ขดลวดทุติยภูมิทั้งสอง แรงดันที่เกิดขึ้นนี้จะมีค่าเท่ากันถ้าหากแกนของหม้อแปลงอยู่ตรงตำแหน่งกึ่งกลางพอดี แต่เนื่องจากขดลวดทั้งสองมีขนาดที่เท่ากันแต่พันในลักษณะที่ตรงข้ามกัน ดังนั้นเอาท์พุตจึงมีค่าเท่ากับ 0 โวลต์ ถ้ามีแรงจากภายนอกมากระทำให้แกนของหม้อแปลงเคลื่อนที่ไปจากตำแหน่งเดิมไปทางด้านซ้ายมือ เส้นแรงแม่เหล็ก (flux) ที่เชื่อมกับขดลวดทุติยภูมิทางด้านซ้ายจะมีจำนวนมากกว่าขดลวดทางด้านขวามือ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นบนขดลวดทางด้านซ้ายมือจะมีค่ามากกว่าทางด้านขวามือ ขนาดของเอาท์พุตจึงมีค่าเท่ากับผลต่างของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำบนขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งจะมีทิศทางเดียวกับทิศทางของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดทางด้านซ้ายมือ
แต่ด้วยหลักการทำงานหากใช้ LVDT ไปในระยะเวลหนึ่งจะทำให้ขดลวดภายในเกิดการสึกหรอจากการเสียดสีได้ทำให้อายุการใช้งานไม่ยืนยาวจึงได้มีการพัฒนาขึ้น ทำให้เกิดเป็นลิเนียร์ ทรานสดิวเซอร์ (Linear Transducer) ขึ้นมาซึ่งทรานสดิวเซอร์ประเภทนี้จะมีหลักการทำงานโดยจะอาศัยคุณสมบัติของสนามแม่เหล็กมาใช้ในการทำงาน
ภาพแสดงหลักการทำงานของลิเนียร์ ทรานสดิวเซอร์
ทรานสดิวเซอร์รูปแบบนี้จะเป็นประเภททรานสดิวเซอร์พาสทีฟ ซึ่งต้องอาศัยแหล่งจ่ายพลังงานภายนอกมากระตุ้นให้อุปกรณ์ทำงาน เมื่อมีพลังงานภายนอกมากระตุ้นจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นซึ่งทรานสดิวเซอร์ประเภทนี้จะออกแบบให้มีลักษณะเป็นแนวยาว เป็นแท่ง หรือเป็นแกนเพื่อให้ magnet สามารถสไลด์ขนานไปกับอุปกรณ์ตามความยาวได้
เอาท์พุตที่ออกมานั้นจะส่งสัญญาณไฟฟ้าออกมาในรูปแบบต่างๆ เช่น แบบ Analog, แบบ Digital, แบบ IO-Link แต่ส่วนมากที่ใช้จะเป็นสัญญาณ Analog เนื่องจากสามารถเดินสายได้ในระยะไกล ถึง 100 เมตร อีกทั้งยังสามารถลดสัญญาณรบกวนในระบบได้ ทรานสดิวเซอร์นี้จะมีความแม่นยำในการตรวจวัดสูงและด้วยการที่ไม่มีการเสียดสีของตัวอุปกรณ์จึงทำให้อุปกรณ์ไม่เกิดการสึกหรอทำให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้น
วิดีโอแนะนำ Magnetic Cylinder Sensor MZT7 and RZT7 Mounting
เป็นอย่างไรบ้างครับกับหลักการทำงานของลิเนียร์ทรานสดิวเซอร์ นอกจากนี้ทาง my.Factomart.com เราได้จัดทำบทความที่เกี่ยวกับ วิธีการเลือกซื้อ, ข้อควรระวังในการใช้งาน, การประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายในงานอุตสาหกรรม, การเปรียบเทียบระหว่าง Linear Transducer & LVDT อะไรดีกว่ากัน ไว้เป็นที่เรียบร้อยแล้วหากผู้อ่านท่านใดต้องการสามารถเข้าไปเลือกศึกษาได้เลยครับ
หรือหากต้องการเลือกชมสินค้าสามารถเข้าไปเลือกชมได้ที่ Factomart.com
