กระทู้ก่อนหน้านี้ เคยพูดถึง Photoelectric Sensor ไปแล้ว

วันนี้มีสาระเกี่ยวกับเซ็นเซอร์อีกประเภทมาฝาก คือ Inductive Proximity Sensor เซ็นเซอร์ประเภทนี้ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในงานตรวจจับวัตถุประเภท "โลหะ" ใครอยากอ่านข้อมูลพื้นฐานของ Inductive Proximity Sensor มากกว่านี้ อ่านได้ที่นี่เลย


Inductive Proximity Sensor มีรูปร่าง การใช้งานหลากหลาย (ลองดูตัวอย่างได้ในนี้) อย่างเช่น ในอุตสาหกรรมอาหารและยาจะต้องใช้ Proximity Sensor ที่ผลิตมาโดยเฉพาะ หรือในงานที่มีอุณหภูมิร้อนมากๆ เช่น อุตสาหกรรมเหล็ก ก็ต้องใช้เซ็นเซอร์ผลิตเฉพาะ ใช้แบบทั่วๆไปไม่ได้เช่นกัน วันนี้เราจึงจะพูดถึง ประเภทของ Inductive Proximity Sensor ตามรูปร่างและการใช้งานเป็นหลักค่ะ


แบ่งประเภทจากการสังเกตรูปร่างภายนอก

1. ทรงกระบอก : ปกติจะนิยมเลือกตามขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางของ Prox ซึ่งจะมีทั้งแบบมีเกลียว และไม่มีเกลียว
แบบมีเกลียวจะนำหน้าด้วยตัว M ตามด้วยตัวเลขขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางในหน่วยมิลลิเมตร (mm) และ ตามด้วย X ตัวอย่างเช่น M8x1
แบบไม่มีเกลียวจะนำหน้าด้วยสัญลักษณ์ Diameter ⌀ ตามด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหน่วยมิลลิเมตร เช่น ⌀8

2. ทรงสี่เหลี่ยม : ปกติโครงสร้างจะทำจากพลาสติก และมีระยะในการตรวจจับที่ไกลกว่าทรงกระบอก เนื่องจากพื้นที่ด้านหน้ามีขนาดใหญ่กว่า Prox ทรงนี้มีด้วยกันหลายขนาด เช่น 17 * 17 mm, 25*25 mm, 30*30 mm, 40*40 mm และ 60*60 mm



แบ่งประเภทตามลักษณะการใช้งาน

1. Factor 1 Proximity Sensor
ปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อระยะการตรวจจับวัตถุ คือ ชนิดของวัตถุที่ใช้ในการตรวจจับ เช่น ถ้าระยะตรวจจับอยู่ ที่ 10 mm จะเป็นการอ้างอิงกับวัตถุที่เป็นเหล็กเท่านั้น แต่ถ้าเป็นอลูมิเนียมระยะจะลดลงไป 50% เท่ากับระยะตรวจจับที่ 5 mm
แต่จะมี Prox รุ่นหนึ่ง ที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานในแบบพิเศษ รุ่นนี้มีชื่อว่า  Factor 1 จะสามารถตรวจจับวัตถุที่เป็นโลหะทุกชนิดได้ในระยะที่เท่ากันทั้งหมด






2. Welding immune Proximity Sensor
ในอุตสาหกรรมรถยนต์ หรือ อุตสาหกรรมที่มีการใช้เครื่องเชื่อมไฟฟ้า มีหุ่นยนต์เชื่อมไฟฟ้านั้น จะมีการใช้ตัว Prox ตรวจจับตำแหน่งของตัว Fixture เพื่อยึดชิ้นงานที่ต้องการเชื่อมให้อยู่กับที่  

ปัญหาที่พบส่วนใหญ่ คือ Prox แบบธรรมดาไม่สามารถทนต่อสนามแม่เหล็กจำนวนมหาศาล ที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมนั้นได้ จึงทำให้ Prox มีปัญหา และเกิดการผิดพลาดในการทำงานได้ง่าย

จึงมีการพัฒนา Prox ชนิดพิเศษ เรียกว่า Welding Immune ออกแบบมาเพื่อทนต่อสภาวะแวดล้อมที่มีสนามแม่เหล็กจำนวนมาก และสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในบริเวณที่มีการเชื่อมที่ใช้กระแสไฟฟ้าสูงถึง 25 kA ที่ระยะห่างจากตัวนำไฟฟ้า 5 cm ขึ้นไป



3. Mini Size Proximity Sensor
สำหรับงานตรวจจับวัตถุบางประเภท ขนาดของเซ็นเซอร์ทั่วไปอาจไม่เหมาะสม เนื่องจากมีขนาดที่ใหญ่หรือมีน้ำหนักที่มากเกินไป จึงทำให้ไม่เหมาะสมกับเครื่องจักรบางประเภท Proximity Sensor ที่เป็นแบบ Miniature Proximity Sensor จึงได้ถูกออกแบบมาสำหรับงานเฉพาะเจาะจง โดยจะมีน้ำหนักเบาเพียง 0.7 กรัม และเหมาะสำหรับงานที่มีแรงสั่นสะเทือนค่อนข้างมาก

โดยการติดตั้ง mini size proximity สามารถทำได้ง่าย และสามารถติดตั้งรวมเข้ากับอุปกรณ์ต่างๆ ที่มีพื้นที่แคบเหลือไว้สำหรับติดตั้งตัวเซ็นเซอร์ เช่น ตัวลิเนียร์สไลด์ หรือวาล์ว กระบอกลม หรือ การตรวจจับตำแหน่งของแขนหุ่นยนต์ ซึ่งทำให้เราสามารถลดขนาดพื้นที่ในการติดตั้งได้ ถึงแม้ว่าจะมีขนาดที่เล็ก (proximity ประเภทนี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ 3 mm, 4 mm, 5 mm และ 6 mm เท่านั้น) แต่ก็ไม่ได้มีปัญหาเรื่องของความแข็งแรงของตัวเซ็นเซอร์แต่อย่างใด เนื่องจากโครงสร้างทำจากสแตนเลสสตีล




4. Sensor for Cylinders or High pressure (use with pistol)
สำหรับงานที่ต้องการตรวจจับตำแหน่งของตัวแกนของกระบอกไฮโดรลิกนั้น จะใช้ Proximity Sensor แบบธรรมดาไม่ได้ เนื่องจากไม่สามารถทนต่อแรงดันภายในกระบอกลม หรือไฮโดรลิกได้ ดังนั้นการประยุกต์ใช้งาน Prox สำหรับการตรวจจับตำแหน่งของกระบอกสูบชนิดนี้ เราสามารถใช้ตัว High Pressure Prox ซึ่งสามารถทนต่อแรงดันได้สูงถึง 500 bar

โดยเซ็นเซอร์ในกลุ่มนี้ สามารถแบ่งเป็นรุ่นต่างๆ ได้อีกหลากหลายรุ่น เช่น StokeMaster, High Pressure Inductive Sensor, High Pressure Miniature Inductive Sensor  ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน  




5. Steel face
การตรวจจับตำแหน่งของเซ็นเซอร์ ในบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดความเสียหาย ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ โดยเฉพาะการกระแทก อาจก่อให้เกิดความเสียหายในวงกว้างได้ เช่น บริเวณเครื่องกัด หรือกลึง ชิ้นงานขนาดใหญ่บนแท่นจับยึด ซึ่งอาจเกิดการกระเด็นของเศษโลหะ จนทำให้เกิดความเสียหายกับตัว proximity sensor ได้ เนื่องจากด้านหน้าของเซ็นเซอร์นั้น มีโครงสร้างที่ทำมาจากพลาสติก

จากปัญหาที่กล่าวมาจึงนำไปสู่การพัฒนาเซ็นเซอร์ชนิดพิเศษ Steel Face Proximity ขึ้นมา โดยมีโครงสร้างทั้งหมดสร้างขึ้นจากโลหะ และ มีด้านหน้าเป็นเหล็กหนา 1 mm. มีความทนทานต่อการกระแทก นอกจากนี้ยังมีรุ่นที่เพิ่มระยะการตรวจจับได้  2 หรือ 3 เท่า ของระยะตรวจจับปกติเพื่อความสะดวกต่อการติดตั้ง และลดโอกาสจากการถูกกระแทก จึงช่วยให้ Prox มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

ในส่วนของงานที่มีการเชื่อม โดยปกติจะมีเศษสะเก็ดไฟที่เกิดจากการเชื่อมมาติดที่ proximity ซึ่งบ่อยครั้งจะทำให้เกิดความผิดพลาดในการทำงาน อันเนื่องมาจากเศษของโลหะที่ติดอยู่ด้านหน้าของ proximity แต่สำหรับ steel face proximity  เราสามารถเพิ่มการเคลือบผิวของตัว proximity ด้วย PTFE เพื่อช่วยป้องกันการติดของเศษโลหะที่เกิดจากการเชื่อมได้




6. High Temp Proximity Sensor
คุณสมบัติของ Proximity Sensor แบบทั่วไปนั้น จะสามารถทนอุณหภูมิสูงสุดได้เพียง 70 องศา ซึ่งอาจไม่เพียงพอสำหรับการทำงานในอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น อุตสาหกรรมเหล็ก เนื่องจากสภาพแวพล้อมในการทำงานนั้นมีอุณหภูมิที่สูงมาก  ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องอาศัย Prox ชนิดพิเศษ เพื่อช่วยให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงได้

โดย Prox ชนิดพิเศษนี้มีชื่อว่า Ultra-High Temperature-Resistance Inductive Sensor  ซึ่งสามารถใช้งานได้ในอุณหภูมิที่ -25  ถึง 160 องศาเซลเซียส  ซึ่งนิยมใช้กันมากในอุตสาหกรรมเหล็ก หรือ งานตรวจจับตำแหน่งของแม่พิมพ์พลาสติก  




7. Stainless steel (food grade)
สำหรับงานที่ต้องรักษาความสะอาด ต้องปราศจากการการสะสมของเชื้อโรคนั้น จำเป็นต้องมี Prox ที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะ และต้องเป็นไปตามมาตรฐานการผลิตต่างๆ เช่น GMP, HACCP  เช่น ในการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม จะมีโอกาสที่เซ็นเซอร์จะไปสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ หรือ สารเคมีต่างๆได้

ปัจจุบันมีเทคโนโลยีของ Proximity sensor ที่สามารถใช้งานแบบนี้ได้ เช่น Proxinox Stainless Steel Sensor ที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในกระบวนการเหล่านี้โดยเฉพาะ โดยจะมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ไม่มีการแสดงผล LED ที่เป็นแบบออกจากรู ซึ่งโดยปกติจะมีร่องให้แสงส่องออกมา ซึ่งอาจเป็นแหล่งเพาะเชื้อได้ จึงมีการปรับให้แสงส่องผ่านพลาสติกใสของคอนเน็คเตอร์แทน

ส่วนโครงสร้างทำจาก Stainless Steel 1.4571 วัสดุที่สามารถใช้ในงานอาหารและเครื่องดื่มได้ ใช้หน้าคอนแท็กเคลือบด้วยทองคำ เพื่อป้องกันการกัดกร่อนที่ขั้วต่อ ส่วนป้ายแสดงข้อมูลต่างๆ นั้นใช้แสงเลเซอร์ทำขึ้น ไม่มีการใช้แผ่นกระดาษหรือพลาสติกในการติด เพื่อป้องกันการหลุดล่วงที่อาจเกิดขึ้นได้




8. Proximity Sensor Analog output
ในการตรวจจับตำแหน่งของวัตถุ หรือชิ้นงาน ที่ต้องการความละเอียดสูง ถึงขั้นรู้ระยะห่างระหว่างชิ้นงานกับตัวเซ็นเซอร์ Proximity Sensor ทั่วไปไม่สามารถทำงานแบบนี้ได้ เนื่องจากโครงสร้างของเอาท์พุทเป็นแบบเปิดหรือปิดเท่านั้น แต่ปัจจุบันมีเซ็นเซอร์แบบ Inductive Distance Sensor ที่สามารถวัดระยะห่างแบบใกล้ๆได้ โดยไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับชิ้นงาน เซ็นเซอร์นี้มีสัญญาณเอาท์พุทที่เป็นแบบอนาล็อก เช่น แรงดัน 0-10VDC หรือกระแส 4-20mA โดยจะแปรผันตามระยะห่างของวัตถุกับตัวเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์ประเภทนี้จะนิยมใช้ในการเฝ้าดูระยะการปั้มชิ้นงาน การล็อคชิ้นงาน หรือการดูความ Balance ของเครื่องจักรต่างๆ




9. Inductive Tube Sensor
ในการลำเลียงชิ้นส่วนขนาดเล็กเข้ามายังเครื่องจักร หรือเป็นชิ้นส่วนที่ได้จากการผลิตโดยส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีการนับจำนวนของชิ้นส่วนเหล่านั้นผ่านทางท่อที่ลำเลียง หากใช้ Proximity Sensor แบบธรรมดานั้น อาจก่อให้เกิดปัญหาในการติดตั้ง อีกทั้งเรื่องของความเร็วในการตรวจนับ อาจเกิดการนับไม่ทัน จึงได้มีการพัฒนา Inductive Tube Sensor ที่ออกแบบให้มีการติดตั้งเข้ากับตัวท่อลำเลียงได้โดยง่าย และมีความเร็วในการตรวจจับชิ้นงานมากขึ้น โดยสามารถตรวจจับได้ความเร็วสูงถึง 20m/s




10.    Inductive Ring Sensor
สำหรับงานที่ต้องการตรวจจับชิ้นงานที่มีลักษณะตกลงมา หรือการตรวจจับความต่อเนื่องของชิ้นงาน เช่น สายไฟ การใช้งาน Proximity Sensor ธรรมดา อาจมีความยุ่งยากในการติดตั้ง ปัจจุบันจึงมี Proximity Inductive Ring Sensor ที่มีโครงสร้างเป็นรูตรงกลางเพื่อให้วัตถุหรือชิ้นงานที่ต้องการตรวจจับรอดผ่านมา เพื่อนับจำนวนต่อไป




ขอบคุณข้อมูลจาก https://www.factomart.com/