เครื่องมือแสดงระยะของการเคลื่อนไหวโดยแสดงผลเป็นตัวเลขนั้นเป็นแหล่งกำเนิดแสงวาบที่มีความไวซึ่งจะถูกนำไปใช้ในการวัดความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว หรือใช้เพื่อทำให้เห็นภาพของการหยุด หรือลดความเร็วของการเคลื่อนที่ที่มีความเร็วสูงเพื่อการสังเกตการณ์การวิเคราะห์หรือการถ่ายภาพความเร็วสูง เครื่องมือแสดงระยะของการเคลื่อนไหวนี้จะปล่อยแสงวาบที่มีความเข้มสูงเป็นระยะเวลาสั้นๆเครื่องมือนี้จะมีชุดกำเนิดแรงกระตุ้นอีเล็กทรอนิกส์ซึ่งจะควบคุมอัตราการวาบของแสง สายไฟส่งพลังงานและไดโอดเปล่งแสง (LED) ซึ่งอ่านค่าได้เป็นจำนวนครั้งของการวาบต่อหนึ่งนาที และอาจเล็งแสงไปยังวัตถุเคลื่อนที่ส่วนใหญ่ได้ซึ่งรวมถึงวัตถุที่อยู่ในพื้นที่ที่เข้าไม่ถึงด้วย เมื่อทำการวัดความเร็วในการหมุนของวัตถุ ให้ตั้งค่าอัตราการวาบแสงเริ่มต้นให้สูงกว่าค่าความเร็วโดยประมาณของวัตถุ จากนั้นให้ลดอัตราเร็วของการวาบแสงลงช้าๆ จนกระทั่งเห็นภาพเดี่ยวเป็นครั้งแรก ณจุดนี้อัตราการวาบแสงรูปกรวยจะมีค่าเท่ากับความเร็วในการหมุนของวัตถุ และสามารถอ่านค่าความเร็วได้โดยตรงจากจอแสดงผลเป็นตัวเลข
ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง
การกระจัดเชิงมุม (Angular Displacement) คือการเคลื่อนที่รอบตัวเองเป็นวงกลม ไม่มีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด จะเคลื่อนที่ซ้ำรอบเดิมอยู่อย่างนั้น
มอเตอร์ เป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ประกอบด้วยขดลวดที่พันรอบแกนโลหะที่วางอยู่ระหว่างขั้วแม่เหล็ก โดยเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปยังขดลวดที่อยู่ระหว่างขั้วแม่เหล็ก จะท่าให้ขดลวดหมุนไปรอบแกน และเมื่อสลับขั้วไฟฟ้า การหมุนของขดลวดจะหมุนกลับทิศทางเดิม
มอเตอร์ มี 2 ประเภท คือ
มอเตอร์กระแสตรง เป็นมอเตอร์ที่ต้องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงผ่านเข้าไปในขดลวดอาร์เมเจอร์เพื่อท่าให้เกิดการดูดและผลักกันของแม่เหล็กถาวรกับแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากขดลวดมอเตอร์จึงหมุนได้
มอเตอร์กระแสสลับ เป็นมอเตอร์ที่ต้องใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับ โดยใช้หลักการดูดและผลักกันของแม่เหล็กถาวรกับแม่เหล็กไฟฟ้าจากขดลวดมาท่าให้เกิดการหมุนของมอเตอร์ด้วย ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์จะขึ้นกับกระแสไฟฟ้าที่มอเตอร์ เมื่อเพิ่มความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้าจะไหลได้เพิ่มเพราะความต้านทานเท่าเดิม ความเร็วจะเพิ่มขึ้น
โพแทนทิออมิเตอร์แบบหมุน โพแทนทิออมิเตอร์เป็นตัวต้านทานไฟฟ้าที่สามารถปรับค่าได้
 |
| รูปแสดงลักษณะของโพแทนทิออมิเตอร์แบบหมุนที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม |
 |
| รูปแสดงลักษณะของโพแทนทิออมิเตอร์แบบหมุน |
แต่พื้นฐานที่เราพบทั่วไปแสดงดังรูปที่ 3 มีขาใช้งาน 3 ขาคือ 1, 2 และ 3 สามารถหาซื้อได้ง่ายตามร้านจำหน่ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป โพแทนทิออมิเตอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้แบ่งได้ 2 แบบคือ แบบ A (Taper A) และแบบ B (Taper B) ต่างกันที่การเพิ่มค่าความต้านทานของแบบ A จะเป็นแบบลอการิทึม (Logarithm) นิยมใช้เป็นตัวปรับแต่งเสียงในงานระบบเสียง ส่วนแบบ B จะเพิ่มขึ้นคงที่เป็นแบบเชิงเส้น (Linear) โดยแบบของโพแทนทิออมิเตอร์แต่ละตัวจะระบุไว้ที่ตัวอุปกรณ์ เช่น B100K หมายถึงโพแทนทิออมิเตอร์ตัวนั้นมีค่าความต้านทาน 100 กิโลโอห์ม และเป็นแบบ B
เอนโคเดอร์ (Encoder)
เอนโคเดอร์เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณเชิงกลในรูปแบบของการหมุนหรือการกระจัดมาเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า โดยใช้หลักการทางแสง (Optical) เข้ามาช่วย การใช้งานส่วนใหญ่จะถูกนำมาใช้เป็นอุปกรณ์นับรอบการหมุนของมอเตอร์หรืออุปกรณ์วัดองศาการหมุนของมอเตอร์ก็ได้ สัญญาณทางเอาท์พุตของเอนโคเดอร์มีทั้งแบบที่เป็นสัญญาณดิจิตอลและแบบที่เป็นสัญญาณอนาล็อก แต่ที่พบเห็นส่วนใหญ่จะเป็นแบบดิจิตอล
 |
รูปแสดงเอ็นโคเดอร์อย่างง่าย จากรูปจะเห็นว่าส่วนประกอบที่สำคัญของเอนโคเดอร์ประกอบด้วย ตัวส่งแสง ตัวรับแสง และจานรหัส โดยส่วนที่เป็นตัวส่งและตัวรับแสงจะติดตั้งคนละด้านโดยมีจานรหัสเป็นตัวคั่นกลาง จานรหัสจะยึดกับมอเตอร์ที่เราต้องการวัดรอบ ลักษณะของจานรหัสจะมีส่วนที่เป็นช่องที่แสงผ่านได้และส่วนที่ทึบแสง เมื่อมอเตอร์หมุนจะทำให้จานรหัสหมุนตามไปด้วย ถ้าจานรหัสหมุนส่วนทึบแสงจะไปกั้นลำแสงทำให้เอาท์พุตที่ส่วนรับแสงเป็นลอจิก 0 แต่ถ้าจานรหัสหมุนส่วนที่แสงผ่านได้ตรงกับลำแสง ทำให้ตัวรับสามารถรับแสงได้ เอาท์พุตที่ตัวรับแสงจะเป็นลอจิก 1 สลับกันเป็นเช่นนี้จนครบรอบ เอนโคเดอร์ขนาด 1 บิต มีรหัสเพียงหลักเดียวในการใช้งานจริง ตัวรับและตัวส่งแสงอาจมีมากกว่า 1 บิต เพื่อให้สามารถระบุตำแหน่งของจานได้ละเอียดขึ้น และตัวจานรหัสเองก็จะมีหลายขั้นขึ้นสอดคล้องกับจำนวนบิต รหัสที่ได้ออกมาจะมีหลายรูปแบบแล้วแต่การออกแบบ โดยทั่วไปรหัสที่ใช้ได้แก่ Binary code, BCD code เป็นต้น  รูปแสดงจานBCD ชนิดของเอนโคเดอร์มีดังนี้ 1.โรตารีเอนโคเดอร์ชนิดแมกนีติก (Magnetic Type Rotary Encoder) ฮอลล์เซนเซอร์ (Hall Sensor) และทรงกลมหมุนที่เป็นแม่เหล็ก, ทรงกลมหมุนที่เป็นแม่เหล็กนี้ จะมีแม่เหล็กเล็ก ๆ วางอยู่ในที่ตำแหน่งถาวร, ฮอลล์เซนเซอร์ จะถูกติดตั้งกับทรงกลมหมุน ในขณะที่ทรงกลมหมุนสนามแม่เหล็กจากขั้วเหนือจะวิ่งไปสู่ขั้วใต้จะผ่านฮอลล์เซนเซอร์ ทำให้ความต้านทานของฮอลล์เซนเซอร์นี้เปลี่ยนแปลงไป และการเปลี่ยนแปลงที่ถูกตรวจจับได้นี้ จะเป็นสัญญาณให้รู้ว่า ขณะนี้ทรงกลมกำลังหมุน ดังนั้น บางเวลาระบบอาจจะถูกออกแบบให้สัญญาณเฟสเป็นตัวบอกทิศทางการหมุนด้วย  ฮอลล์เซนเซอร์ (Hall Sensor) มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังนั้นจึงต้องการวงจรขยายสัญญาณ หรือวงจรบริดจ์เข้ามาช่วยด้วย ข้อได้เปรียบของ Encoder ชนิดนี้คือจะมีความทนทานต่อการสั่นสะเทือนทางกล รวมทั้งมีการปฏิบัติงานที่ดีในที่ความเร็วสูง ดังนั้นมันจึงเหมาะสมที่จะใช้ในวงจรควบคุมเซอโวมอเตอร์ (Servo motor) การใช้งาน ตรวจจับความเร็วใน AC/DC Servo Motor, วัดความเร็วรอบ (RPM) ของมอเตอร์  รูปแสดงโรตารีเอนโคเดอร์ชนิดแมกนีติก  รูปแสดงวงจรการทำงานของโรตารีเอนโคเดอร์ชนิดแมกนีติก 2.โรตารีเอนโคเดอร์ชนิดออฟติคคัล (Optical Type Rotary Encoder) ออฟติคัลโรตารีเอนโคเดอร์ (Optical Rotary Encoder) จะไม่มีผลตอบสนองต่ออุณหภูมิและการสั่นสะเทือนทางกลมากนัก แผ่นดิสก์นี้จะมีน้ำหนักเบาและมันสามารถที่จะหมุนและหยุดหมุนได้โดยไม่มีการหน่วงจึงทำให้ค่าผิดพลาดที่เกิดขึ้นในข้อมูลจะน้อยมาก ดังนั้นมันจึงง่ายมากที่จะขับแผ่นดิสก์  การใช้งาน ตรวจจับความเร็วและตำแหน่งของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเล็ก ๆ และเครื่องจักรกลหมุนต่าง ๆ  รูปแสดงส่วนประกอบของโรตารีเอนโคเดอร์ชนิดออฟติคคัล  รูปแสดงโรตารีเอนโคเดอร์ชนิดออฟติคคัล แทคโคเจเนอเรเตอร์ (Tacho Generator) แทคโคเจเนอเรเตอร์ เป็นอุปกรณ์เชิงกลที่เปลี่ยนการหมุนเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งที่นิยมใช้งาน เป็นอุปกรณ์เซนเซอร์แบบแอคทีฟใช้หลักการของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในการทำงาน มีทั้งแบบที่ให้สัญญาณเอาท์พุตเป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรงและแบบที่เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ  รูปแสดงหลักการทำงานของแทคโคเจเนอเรเตอร์ หลักการกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมีอุปกรณ์สำคัญ 2 ตัวคือ ขดลวด และแม่เหล็กถาวร ถ้าขดลวดหมุนในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรครบ 1 รอบ จะได้สัญญาณไฟฟ้ารูปคลื่นไซน์ที่สมบูรณ์ 1 ลูก โดยความแรงของสัญญาณขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนของขดลวด ยิ่งหมุนเร็วสัญญาณที่ออกมาก็จะมีความแรงมาก ถ้าเราต่อแกนของมอเตอร์ที่เราต้องการวัดรอบเข้ากับขดลวด เราก็จะได้สัญญาณที่แทโคเจเนอเรเตอร์เปลี่ยนแปลงตามความเร็วของการหมุนของมอเตอร์ตัวนั้นได้ไม่ยาก ส่วนแทโคเจเนอเรเตอร์แบบไฟฟ้ากระแสตรง ก็มีโครงสร้างพื้นฐานเหมือนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง สามารถทดลองโดยนำมอเตอร์ในรถของเล่นมาปั่น LED ให้ติดสว่างได้ โดยความแรงของสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงตามความเร็วของการหมุนเช่นเดียวกับแทคโคเจเนอเรเตอร์แบบกระแสสลับ  รูปแสดงการทำงานของแทคโคเจเนอเรเตอร์  รูปแทคโคเจเนอเรเตอร์  รูปแสดงการวัดโดยใช้แทคโคเจเนอเรเตอร์ ผลิตภัณฑ์ที่มีขายในท้องตลาด เครื่องมือวัดความเร็วรอบยี่ห้อ Digicon รุ่น DT-250 TP  ลักษณะการวัดมี 2 แบบ - แบบใช้แสง (Photo Mode) -แบบหัวหมุน (Contact Mode) พิกัดการวัด - แบบใช้แสงวัดได้ตั้งแต่ 5 ถึง 99,999 รอบต่อนาที - แบบหัวหมุน วัดได้ตั้งแต่ 0.5 ถึง 20,000 รอบต่อนาที ค่าผิดพลาด - 0.02 % แหล่งพลังงาน - ใช้แบตเตอรี่ 9 VDC - ใช้งานต่อเนื่องได้ 20 ชั่วโมง การแสดงผล - ใช้ LCD จำนวน 5 หลัก - ขนาดของ LCD 3/8 นิ้ว ระบบปิดอัตโนมัติ - จะปิดเครื่องเองหลังจากที่ไม่ได้ใช้งาน 30 วินาที ระยะการวัดที่แน่นอน - 80 มิลลิเมตร ประกัน - 2 ปี ราคา 20,300 บาท เครื่องมือวัดความเร็วรอบยี่ห้อ HIOKI รุ่น 3404  ลักษณะการวัดมี 2 แบบ - แบบใช้แสง (Photo Mode) - แบบหัวหมุน (Contact Mode) พิกัดการวัด - แบบใช้แสง วัดได้ตั้งแต่ 1,000 ถึง 99,999 รอบต่อนาที - แบบหัวหมุน วัดได้ตั้งแต่ 1,000 ถึง 19,999 รอบต่อนาที ค่าผิดพลาด - 0.02 % แหล่งพลังงาน - ใช้แบตเตอรี่ขนาด AA 4 ก้อน (6 VDC) - ใช้งานต่อเนื่องได้ 30 ชั่วโมง การแสดงผล - ใช้ LCD จำนวน 5 หลัก - ขนาดของ LCD 3/8 นิ้ว ระบบปิดอัตโนมัติ - จะปิดเครื่องเองหลังจากที่ไม่ได้ใช้งาน 30 วินาที ระยะการวัดที่แน่นอน - 3.15 นิ้ว (100 มิลลิเมตร) ประกัน - 2 ปี ราคา 25,000 บาท |
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น