บางครั้งเซ็นเซอร์จะติดตั้งโดยตรงกับส่วนประกอบอื่น ในขณะที่เซ็นเซอร์บางตัวจะวางห่างจากส่วนประกอบนั้นและใช้แสงหรือรังสีในการตรวจจับ เซ็นเซอร์แบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์แบบสัมผัสและเซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสตามตำแหน่งการติดตั้ง การจำแนกประเภทของเซ็นเซอร์นี้จะอธิบายเพิ่มเติมในบทความด้านล่าง

ภาพรวมของเซ็นเซอร์แบบสัมผัสและไม่สัมผัส

เซ็นเซอร์สัมผัสคืออุปกรณ์ที่ติดเข้ากับวัตถุโดยตรง ตัวอย่างเช่น หากต้องการวัดอุณหภูมิของของเหลว จะมีเซ็นเซอร์ที่สามารถวางไว้ภายในภาชนะได้ เซ็นเซอร์เหล่านี้เรียกว่าเซ็นเซอร์สัมผัส

เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสคือเซ็นเซอร์ที่ไม่ได้ยึดติดกับวัตถุ แต่ติดตั้งไว้ระยะไกลและปล่อยรังสีหรือแสงออกมาเพื่อวัดค่า การวัดอุณหภูมิแบบเดียวกันนี้สามารถทำได้โดยใช้เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสที่อยู่ห่างจากภาชนะ เซ็นเซอร์ประเภทนี้เรียกว่าเซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัส

การเปรียบเทียบระหว่างเซ็นเซอร์แบบสัมผัสและไม่สัมผัส

ตารางด้านล่างนี้เปรียบเทียบโครงสร้าง ข้อดีและข้อเสียของเซ็นเซอร์แบบสัมผัสและไม่สัมผัส

เทอร์โมมิเตอร์แบบแก้วเหลว

เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวในแก้วเป็นเทอร์โมมิเตอร์ที่นิยมใช้กันมากที่สุด เทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้มักถูกวางไว้ภายในภาชนะหรือบนร่างกายเพื่อวัดอุณหภูมิ จึงเรียกว่าเซ็นเซอร์สัมผัส ส่วนประกอบและการทำงานของเซ็นเซอร์เหล่านี้มีดังต่อไปนี้

• เทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้ประกอบด้วยภาชนะที่บรรจุของเหลวซึ่งจะขยายตัวตามอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นปรอท
• เมื่ออุณหภูมิรอบถังเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของของเหลวก็จะเพิ่มขึ้นด้วยและเริ่มขยายตัว
• มีเครื่องชั่งติดตั้งอยู่ใกล้กับท่อที่บรรจุของเหลวที่กำลังขยายตัว
• อุณหภูมิของสภาพแวดล้อมโดยรอบสามารถระบุได้โดยการวัดปริมาณการขยายตัวของของเหลวและแสดงบนมาตราส่วน
• เทอร์โมมิเตอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้ในการวัดอุณหภูมิร่างกายมนุษย์

เทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิก

เทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิกเป็นอุปกรณ์วัดอุณหภูมิแบบสัมผัสที่ใช้ในเครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความร้อน และอื่นๆ เพื่อวัดอุณหภูมิ โครงสร้างและหลักการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิกมีดังนี้:

• โลหะส่วนใหญ่จะขยายตัวหรือหดตัวตามอุณหภูมิของโลหะที่เปลี่ยนแปลง นี่คือวิธีการทำงานของเทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิก
• แต่โลหะไม่ได้เปลี่ยนแปลงในอัตราเดียวกันทั้งหมด อัตราการขยายตัวหรือหดตัวของโลหะแต่ละชนิดจะแตกต่างกันไป
• เทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิกใช้โลหะสองชนิดที่แตกต่างกันซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การดัดต่างกันมาเชื่อมเข้าด้วยกันเป็นแถบเดียว
• เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำกว่าจะหดตัว และโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงจะขยายตัว
• เป็นผลให้แผ่นโลหะทั้งหมดจะโค้งงอตามทิศทางการหดตัวของโลหะ
• ปริมาณการดัดที่เกิดขึ้นในแถบนั้นจะแปรผันตามอุณหภูมิ และสามารถคำนวณอุณหภูมิได้โดยการคำนวณเอฟเฟกต์การดัด

เซ็นเซอร์ระดับลูกลอย

เซ็นเซอร์ระดับแบบลูกลอย (Float Level Sensor) เป็นเซ็นเซอร์แบบสัมผัสที่ใช้ในการวัดระดับ เซ็นเซอร์เหล่านี้มักใช้เมื่อของเหลวมีความหนืดสูง หลักการทำงานของเซ็นเซอร์เหล่านี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง

• อนุญาตให้วัสดุขนาดเล็กหรือวัตถุลอยน้ำที่มีความหนาแน่นต่ำมากลอยอยู่บนผิวของเหลวภายในภาชนะ
• เซ็นเซอร์ลูกลอยมีอยู่ 2 ประเภท คือ แบบแมนนวลและแบบอิเล็กทรอนิกส์
• เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบใช้มือประกอบด้วยเทปที่เชื่อมต่อกับลูกลอย และสามารถวัดระดับน้ำได้โดยการอ่านตัวเลขบนเทป
• อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์ลูกลอยชนิดนี้ไม่ได้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากบางครั้งแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่ใครจะปีนขึ้นไปบนถังหรือภาชนะได้
• เซ็นเซอร์ทุ่นอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยสายเคเบิลที่เชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าภายนอก
• สามารถวัดระดับของเหลวในถังได้จากความยาวของสายเคเบิล

เทอร์โมมิเตอร์แบบออปติคอล

เทอร์โมมิเตอร์แบบออปติคัลเป็นเซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสที่ใช้วัดอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิของวัสดุสูงเกินไป การวัดอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์แบบสัมผัสจะทำได้ยาก เนื่องจากอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ ในกรณีนี้ เทอร์โมมิเตอร์แบบออปติคัลจึงถูกนำมาใช้ โครงสร้างและการทำงานของเซ็นเซอร์เหล่านี้มีดังนี้:

• ส่วนประกอบหลักของเทอร์โมมิเตอร์แบบออปติคัลคือไส้หลอดที่วางอยู่ภายในหลอดไฟ
• แหล่งความร้อนที่ต้องการวัดจะถูกโฟกัสโดยเลนส์วัตถุ
• มีอุณหภูมิที่ตั้งไว้สำหรับเส้นผมซึ่งจะทำให้เส้นผมมองไม่เห็น
• หากอุณหภูมิแหล่งกำเนิดสูงกว่าอุณหภูมิขีดจำกัด เส้นใยจะสว่างและบางลง
• หากอุณหภูมิแหล่งกำเนิดต่ำกว่าอุณหภูมิขีดจำกัด เส้นใยจะมีสีเข้มและหนาขึ้น
• การกำหนดความหนาของเส้นใยสามารถวัดอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดได้

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติก

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกเป็นอุปกรณ์ที่วัดความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงเพื่อคำนวณอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดแสง สามารถใช้งานได้ในเกือบทุกการใช้งานที่ต้องการการวัดอุณหภูมิ โครงสร้างและการทำงานของเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกมีดังนี้

• เซ็นเซอร์นี้ยังใช้หลักการขยายตัวเนื่องจากความร้อนแบบเดียวกันกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบไบเมทัลลิกอีกด้วย
• อุปกรณ์นี้ใช้กริดประเภทหนึ่งที่เรียกว่ากริดไฟเบอร์แบรกก์สำหรับการวัด
• ความยาวคลื่นของแสงที่ผ่านผ่านโครงตาข่ายเหล่านี้เรียกว่าความยาวคลื่นแบรกก์
• ความยาวคลื่นแบรกก์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิของวัตถุที่เปล่งแสงออกมา
• การวิเคราะห์ความยาวคลื่น Braggs ช่วยให้วัดอุณหภูมิของแหล่งกำเนิดได้
• ข้อได้เปรียบหลักของเซ็นเซอร์ประเภทนี้คือมีช่วงการวัดอุณหภูมิที่กว้างมาก จึงสามารถนำไปใช้งานได้ในหลายๆ แอปพลิเคชัน

เซ็นเซอร์ระดับเรดาร์

เซ็นเซอร์วัดระดับเรดาร์เป็นอุปกรณ์วัดระดับแบบไม่สัมผัส เป็นอุปกรณ์ที่เรียบง่ายแต่มีประสิทธิภาพ ภาพรวมของเซ็นเซอร์วัดระดับเรดาร์มีดังต่อไปนี้

• เซ็นเซอร์นี้ประกอบด้วยเสาอากาศแบบแท่งที่ปล่อยคลื่นไมโครเวฟเข้าไปในภาชนะที่ต้องการวัดระดับ
• เครื่องกำเนิดไมโครเวฟกระทบกับพื้นผิวของเหลวภายในภาชนะและสะท้อนกลับมา
• จากนั้นเซ็นเซอร์จะรับคลื่นที่สะท้อนกลับมา และวัดเวลาที่คลื่นจะสะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์
• ระยะเวลาการดำเนินการจะแปรผกผันกับระดับของเหลวภายในถัง
• ข้อได้เปรียบหลักของเซนเซอร์ระดับเรดาร์คือประสิทธิภาพของเซนเซอร์ไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิของของเหลวได้ง่าย
• จึงนิยมนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย

ประเด็นสำคัญที่ต้องจำ

นี่คือประเด็นสำคัญที่เราต้องจำเกี่ยวกับ “เซ็นเซอร์แบบสัมผัสและแบบไม่สัมผัส”

• เซ็นเซอร์จะถือเป็นเซ็นเซอร์สัมผัสหากวางไว้โดยตรงบนหรือภายในร่างกายที่ต้องการวัดพารามิเตอร์
• หากวางไว้ห่างจากวัสดุตรวจจับ เซ็นเซอร์จะเป็นเซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัส
• เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวในแก้วใช้ของเหลวที่ขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนเพื่อทำการวัด
• เทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิกประกอบด้วยแถบโลหะสองแผ่นที่ติดกาวเข้าด้วยกันเพื่อวัดอุณหภูมิ
• เซ็นเซอร์ระดับลูกลอยช่วยให้วัสดุขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นต่ำลอยอยู่บนผิวของเหลวเพื่อวัดระดับ
• เทอร์โมมิเตอร์แบบออปติคัลเป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสที่ใช้เส้นใยและเลนส์
• เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบไฟเบอร์ออปติกประกอบด้วยเครือข่าย Bragg ที่มีความยาวคลื่นที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ
• เซ็นเซอร์ระดับเรดาร์ใช้ไมโครเวฟในการวัดระดับ