จากในบทความที่ผ่านมา คงทำให้ท่านผู้อ่านได้ทราบว่า RF Capacitance Level Sensor คืออะไร? และ ใช้สำหรับวัดหรือตรวจจับระดับของวัตถุใช่ไหมครับ แต่ท่านทราบหรือไม่ว่า อุปกณณ์ชนิดนี้ มีหลัการทำงานอย่างไร? จึงสามารถควบคุมระดับให้กับท่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยเนื้อหาในส่วนนี้จะมาเล่าถึงหลักการทำงาน และ เป็นการช่วยเพิ่มเติมความเข้าใจว่า RF Capacitance Level Sensor คืออะไร? ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่จะทำให้ท่านนั้นสามารถเลือกใช้ กลุ่มสินค้าของ RF Capacitance Level Sensor ได้อย่างเหมาะสมกับงานที่ท่านต้องการนำไปใช้ โดยรายละเอียดของหลักการทำงานนั้นจะเป็นอย่างไร ติดตามได้จากเนื้อหาต่อไปนี้ได้เลยนะครับ
หลักการทำงาน RF Capacitance Level Sensor
เรารู้ถึงการใช้งานของตัว อาร์เอฟ คาปาซิแตนซ์ เซ็นเซอร์ แล้วว่าใช้สำหรับการวัดหรือตรวจจับระดับของวัตถุ เพื่อใช้ในการควบคุมระดับ ซึ่งเพื่อให้สามารถเลือกหรือนำตัวเซ็นเซอร์มาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องเข้าใจหลักการทำงานของเซ็นเซอร์ชนิดนี้ด้วย
อาร์เอฟ คาปาซิแตนซ์ เซ็นเซอร์ มีหลักการทำงานที่อาศัยคลื่นวิทยุ RF (Radio Frequency) ที่ถูกสร้างขึ้นและส่งไปยังหัววัดอย่างต่อเนื่อง โดยหัววัด (Probe) ที่จมอยู่ในวัตถุที่กำลังตรวจจับอยู่นั้น จะมีผลทำให้ค่าประจุไฟฟ้าหรือค่า C เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งมีความสัมพันธ์กับค่าความถี่ที่เปลี่ยนแปลงไปเช่นเดียวกัน โดยตัวเซ็นเซอร์จะอาศัยการเปลี่ยนแปลงของค่า C นี้มาใช้ในการตรวจจับระดับของวัตถุ ซึ่งหลักการพื้นฐานของ Capacitive sensor ทุกๆ ชนิด จะมีปัจจัยที่จะมีผลต่อค่าประจุไฟฟ้านั้นได้แก่
C หรือ Capacitive คือ ค่าความจุไฟฟ้าที่ได้จากการคำนวน
รูปแสดงค่าความแตกต่างของประจุไฟฟ้าที่วัดได้จากเซ็นเซอร์ที่ระดับต่างๆ
- ξ หรือ Permittivity คือ ค่าความนำสนามไฟฟ้าของ Dielectric เป็นค่าที่ใช้แสดงถึงความสามารถ ในการที่จะทำให้เกิดสนามไฟฟ้าซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กทรอน ระหว่างจุด 2 จุด บนวัสดุ
- ξ0 หรือ Absolute dielectric constant (Absolute Permittivity) คือ ค่าความนำสนามไฟฟ้าของ Dielectric ที่เป็นสูญญากาศซึ่งมีค่าเท่ากับ 8.85 x 10-12 F/m
รูปแสดงการหาค่า Absolute dielectric constant
- ξr หรือ Relative dielectric constant (Relative Permittivity) คือ ค่าความนำสนามไฟฟ้าของ วัสดุ Dielectric ชนิดต่าง โดยจะวัดที่สภาวะแวดล้อมที่ได้รับการควบคุม
รูปที่ 3 ตัวอย่างค่า Relative dielectric constant ของวัสดุบางชนิด
ที่มา: https://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity
- A หรือ Surface area คือ พื้นที่หน้าตัดของแผ่นตัวนำไฟฟ้า
- S หรือ Distance คือ ระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำไฟฟ้า
รูปแสดงสมการหาค่าความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ
จะเห็นได้ว่าค่าความจุไฟฟ้านั้น จะมีค่ามากหรือน้อยจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ของโลหะทั้ง 2 ชิ้น ที่นำมาทำเซ็นเซอร์ โดยในที่นี้ตัว อาร์เอฟ คาปาซิแตนซ์ เซ็นเซอร์ นั้นก็ทำงานเหมือนกัน แต่จะมีส่วนของหัววัดที่เป็น Active Probe อยู่ตรงกลาง และจะมี Reference Probe อยู่ด้านนอก ซึ่งมีอยู่หลากหลายรูปแบบ เช่น แบบใช้ Coaxial Tube Reference Probe, Rod Reference Probe หรือการใช้พนังของถังที่เป็นโลหะเป็นจุดอ้างอิง ส่วนที่ทำหน้าที่เป็นสาร Dielectric นั้นก็คือวัสดุ Material ที่อยู่ในถัง หรืออากาศ ในกรณีที่เป็นถังเปล่า
รูปที่ ตัวหัววัดอ้างอิง (Reference Probe) แบบต่างๆ
ตัวเซ็นเซอร์จะเริ่มทำงาน เมื่อมีวัสดุ Material สูงขึ้นในถัง และทำให้ค่า Capacitance มีการเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งการเปลี่ยนแปลงระดับของวัสดุนั้น จะมีความสัมพันธ์ในลักษณะที่เป็นเชิงเส้น ทำให้เราสามารถนำสัญญาณเหล่านี้มาประมวลผลต่อไปได้ โดยเซ็นเซอร์บางตัว อาจให้ลักษณะของสัญญาณเอาท์พุตที่เป็นแบบหน้าสัมผัส หรือ Relay Contact ซึ่งสามารถนำไปใช้งานได้เลยโดยไม่ต้องประมวลผล แต่สำหรับเซ็นเซอร์วัดระดับที่ให้สัญญาณเอาท์พุตเป็นแบบอนาล็อก เช่น 0-10VDC หรือ 4..20mA หรือสัญญาณสื่อสารแบบอื่นๆ เช่น RS-485, PROFIฺBUS DP หรือ HART protocal สัญญาณเหล่านี้จำเป็นต้องผ่านตัวคอนโทรลเลอร์ เพื่อประมวลผลก่อนใช้งาน แต่ก็จะได้ค่าที่ละเอียดและแม่นยำมากยิ่งขึ้น
ทั้งหมดนี้ คือ หลักการทำงานของ RF Capacitance Level Sensor ที่ทางเราได้จัดเตรียมมาให้นะครับ และ ถ้าหากท่านผู้อ่านยังมีข้อสังสัยว่า RF Capacitance Level Sensor คืออะไร? หรือ ต้องการเสนอแนะในส่วนไหน ท่านสามารถส่งข้อความของท่านได้ ในกล่องเสนอความคิดเห็นที่อยู่ทางด้านล่าง ของบทความ
หรือ ถ้าหากท่านผู้อ่านมีความสนใจใน กลุ่มสินค้าของ RF Capacitance Level Sensor ทาง my.Factomart.com ก็ได้จัดเตรียม Online Catalogue ไว้เพื่อบริการท่าน ในรูปแบบออนไลน์ ที่ท่านจะสามารถซื้อสินค้าได้ง่าย สะดวกสบาย พร้อมได้คำปรึกษาดีๆ แถมมีบริการจัดส่งฟรีด้วยนะครับ
