โฟโต้สวิตช์สัมพันธ์กับไม้กั้นรถยนต์อัตโนมัติอย่างไร

โฟโต้สวิตช์ เป็นเซนเซอร์ที่ใช้ในการตรวจจับสิ่งของ โดยอาศัยแสงที่มองเห็น หรือมองไม่เห็นได้ด้วยตาเปล่า และตอบสนองการตรวจจับด้วยความเข้มของแสงที่ได้รับมา ซึ่งโฟโต้สวิทช์ (Infrared Photo switch)  มีความนิยมนำมาประยุกต์ใช้กับ ไม้กั้นรถยนต์  จะมีการติดตั้งไว้บนเสาทรงกระบอก  โดยติดตั้งไว้ 2 ฝั่ง ตัวหนึ่งเป็นตัวส่งลำแสงไปยังอีกตัว  ทำหน้าที่เป็นตัวรับลำแสง ถ้ามีรถผ่าน ไม้กั้นรถยนต์ ตัวรถนั้นก็จะบังลำแสงจากตัวส่งที่อยู่อีกฟากทำให้ลำแสงนั้นไม่สามารถผ่านไปถึงตัวรับได้ จากนั้นตัวรับก็จะส่งสัญญาณไปยัง ตัวคอนโทรลของไม้กั้นรถ ไม่ให้ปล่อยไม้กั้นรถลงมานั่นเอง

หลักการทำงานคือ เมื่อมีวัตถุมากีดขวางลำแสง ทำให้แสงไม่สามารถส่งถึง Sensor รับแสงได้ ระบบควบคุม sensor จะรับรู้ว่ารถยนต์เคลื่อนตัวมาอยู่ใต้ ไม้กั้นรถ  ดังนั้น เครื่องควบคุมวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะส่งผลให้มอเตอร์ไม่หมุนไม้กั้นลงมาปิดทาง ทำให้ไม่มีการกระแทกเกิดขึ้น ถือได้ว่า ตัวโฟโต้สวิตช์นี้เป็นอุปกรณ์ที่ป้องกันไม้กั้นรถหล่นใส่รถได้อย่างดี ทำให้ผู้ที่ขับขี่รถยนต์นั้นผ่านนั้นมีความปลอดภัยมากขึ้นด้วย

ประโยชน์ของ โฟโต้สวิทช์ สำหรับ ไม้กั้นรถยนต์

ตัวเซนเซอร์จะทำหน้าที่ตรวจจับว่าขณะปัจจุบัน มีรถยนต์อยู่ใต้แขนกั้น หรือไม่ หากมีรถยนต์อยู่ใต้ไม้กั้นรถยนต์ ระบบจะควบคุมตัวมอเตอร์ของเครื่องฯ ไม่ให้ทำงานในขณะนั้น ส่งผลให้ตัวแขนกั้น หรือไม้กั้นจะไม่ถูกปล่อยลงมาถูกรถ ที่อยู่ใต้ไม้กั้น โดยโฟโต้สวิทช์ (Infrared Photo Switch) เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ป้องกันไม้กั้นตีถูกรถยนต์

ประเภทของการตรวจจับกับวัตถุ

Diffuse – Reflective (สะท้อนวัตถุ)

• ระยะตรวจจับประมาณ 1 เมตร
• นิยมใช้มากที่สุดเนื่องจากสะดวกในการติดตั้ง
• มีทั้งตัวส่ง และตัวรับในตัวเดียวกัน

Retro – Reflective (สะท้อนแสงที่แผ่นสะท้อนแสง) 

• ระยะตรวจจับประมาณ 3 – 10 เมตร
• ใช้งานร่วมกับแผ่นสะท้อนแสง
• ตัวส่ง และตัวรับอยู่ในตัวเดียวกัน

Through – Beam (แยกตัวรับตัวส่งแสง โดยวัตถุเป็นตัวกั้นแสง) 

• ตรวจจับได้ระยะไกลที่สุด
• ตัวส่ง และตัวรับแยกกัน

การคำนวณระยะตรวจจับที่แท้จริงของโฟโต้สวิตช์ต้องมีข้อมูล 2 ส่วน

• ระยะตรวจจับตามปกติ (Nominal Range) ของโฟโต้สวิตช์ ซึ่งทดสอบกับกระดาษสีขาวมาตรฐาน
• ค่าสัมประสิทธิ์ การแก้ไข (Correction factor) ซึ่งขึ้นอยู่กับสีและลักษณธที่เป็นอยู่ของวัตถุที่ตัวการตรวจจับ

หลักการทำงาน คือ เมื่อใดก็ตามหากมีวัตถุมากีดขวางลำแสง ทำให้แสงไม่สามารถส่งถึง Sensor รับแสงได้ ระบบควบคุม Sensor จะรับรู้ว่ารถยนต์เคลื่อนตัวมาอยู่ใต้ไม้กั้น ดังนั้น เครื่องควบคุมวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะส่งผลให้มอเตอร์ไม่หมุนไม้กั้นลงมาปิดทาง ทำให้ไม่มีการกระแทกเกิดขึ้น

องค์ประกอบของ โฟโต้สวิตช์

ภาคส่งแสง (Emitter หรือ Transmitter)

• Pulse modulator คือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างพัลส์ ซึ่งความถี่ของพัลส์นี้ จะเป็นความถี่ของแสงที่จะถูกส่งออกไป
• Amplifier ทำหน้าที่ขยายสัญญาณพัลส์ให้มีโวลต์เตจสูงขึ้น
• Opto-diode ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าที่ได้ให้เป็นแสง ซึ่งมีองค์ประกอบ 2 ส่วน คือ แสงอินฟราเรด และแสงที่มนุษย์มองเห็น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแสงสีแดง รองลงมาคือแสงสีเขียว
• เลนส์ (Lense) ทำหน้าที่รวมแสงแล้วส่งออกไป

 ภาครับแสง (Reciever)

• Pre-Amplifier ทำหน้าที่ขยายโวลต์เตจที่รับมาจาก Photo Transister ให้สูงขึ้น
• Synchronizer ทำหน้าที่เปรียบเทียบความถี่ของแสงที่รับมาจาก Pulse Modulator ว่าตรงกันหรือไม่ หากตรงกันก็จะส่งเอาท์พุตออกไป ซึ่งวงจรเหล่านี้จะช่วยป้องกันแสงรบกวนจากแสงภายนอกทั้งจากแสงแดดและหลอดไฟในห้องทำงาน เพราะความถี่ของแสงที่รบกวนจะไม่ตรงกับความถี่ที่ส่งมาจากภาคส่งแสงทำให้สามารถแยกความแตกต่างได้
• Photo transistor ทำหน้าที่แปลงแสงที่รับเข้ามาให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าออกมาเป็นมิลลิโวลต์
• เลนส์ (Lense) ทำหน้าที่รวมแสงที่เข้ามา
• Sensitivity Adjustment เป็นตัวความต้านทานที่ปรับค่าได้ เพื่อกำหนดปริมาณแสงที่ได้รับมาว่าปริมาณเท่าใดจึงจะให้เอาท์พุตทำงาน โดยจะเป็นการปรับค่าโวลต์เตจ เพื่อจะให้วงจรถัดไปคือ Trigger ทำการ ON หรือ OFF
• Trigger คือ วงจรที่จะสั่งให้ทำการ ON หรือ OFF จะมีค่า ฮีสเตอร์รีซิส (Hysteresis) เพื่อป้องกันไม่ให้เอาท์พุตทำงานบ่อยเกินไป
• Amplifier ทำหน้าที่ขยายสัญญาณให้มีโวลต์เตจสูงขึ้น เพื่อสั่งให้เอาท์พุตทรานซิสเตอร์เปลี่ยนสภาวะ