เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟคืออะไร?

ผู้เขียน: หลี่ ไอ
ที่มา: Ulink Media

เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟคืออะไร?

เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟเรียกอีกอย่างว่าเซ็นเซอร์แปลงพลังงาน เช่นเดียวกับอุปกรณ์ Internet of Things (IoT) ที่ไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอก กล่าวคือ เป็นเซ็นเซอร์ที่ไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก แต่สามารถรับพลังงานจากภายนอกได้

เราทุกคนทราบดีว่าเซ็นเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์สัมผัส เซ็นเซอร์ภาพ เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว เซ็นเซอร์ตำแหน่ง เซ็นเซอร์ก๊าซ เซ็นเซอร์แสง และเซ็นเซอร์ความดัน ตามปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกันในการรับรู้และการตรวจจับ สำหรับเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟ พลังงานแสง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า อุณหภูมิ พลังงานจากการเคลื่อนไหวของมนุษย์ และแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนที่ตรวจจับได้โดยเซ็นเซอร์นั้น เป็นแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพ

เป็นที่เข้าใจกันว่าเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟใยแก้วนำแสง เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟคลื่นเสียงพื้นผิว และเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้พลังงานจากวัสดุ

• เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง

เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงเป็นเซ็นเซอร์ชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1970 โดยอาศัยคุณสมบัติบางประการของใยแก้วนำแสง เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสถานะที่วัดได้ให้เป็นสัญญาณแสงที่วัดได้ ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง เซ็นเซอร์ ตัวตรวจจับแสง วงจรปรับสภาพสัญญาณ และใยแก้วนำแสง

มีคุณสมบัติเด่นคือ ความไวสูง ทนทานต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี วัดระยะไกลได้ ใช้พลังงานต่ำ และกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในการประยุกต์ใช้กับอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ตัวอย่างเช่น ไมโครโฟนใต้น้ำแบบใยแก้วนำแสง ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์เสียงชนิดหนึ่งที่ใช้ใยแก้วนำแสงเป็นองค์ประกอบที่ไวต่อเสียง และยังมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบใยแก้วนำแสงอีกด้วย

• เซ็นเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิว

เซ็นเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) คือเซ็นเซอร์ที่ใช้อุปกรณ์คลื่นเสียงพื้นผิวเป็นองค์ประกอบในการตรวจจับ ข้อมูลที่วัดได้จะสะท้อนกลับจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือความถี่ของคลื่นเสียงพื้นผิวในอุปกรณ์คลื่นเสียงพื้นผิว และถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งออก เซ็นเซอร์ชนิดนี้มีความซับซ้อนและใช้งานได้หลากหลาย โดยหลักๆ แล้วได้แก่ เซ็นเซอร์วัดความดันคลื่นเสียงพื้นผิว เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิคลื่นเสียงพื้นผิว เซ็นเซอร์ตรวจจับยีนทางชีวภาพคลื่นเสียงพื้นผิว เซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซเคมีคลื่นเสียงพื้นผิว และเซ็นเซอร์อัจฉริยะ เป็นต้น

นอกจากเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงแบบพาสซีฟที่มีความไวสูงและสามารถวัดระยะทางได้แล้ว ยังมีคุณลักษณะของการใช้พลังงานต่ำ เซ็นเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิวแบบพาสซีฟใช้การเปลี่ยนแปลงความถี่เพื่อคาดเดาการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของการตรวจสอบไปยังการวัดภายนอกจึงมีความแม่นยำสูง ในขณะเดียวกัน คุณลักษณะของขนาดเล็ก น้ำหนักเบา การใช้พลังงานต่ำ ทำให้มีคุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลที่ดี และนำไปสู่ยุคใหม่ของเซ็นเซอร์ไร้สายขนาดเล็ก มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในสถานีไฟฟ้า รถไฟ อวกาศ และสาขาอื่นๆ

• เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้พลังงานจากวัสดุ

เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้พลังงานจากวัสดุต่างๆ นั้น ตามชื่อที่บ่งบอก คือใช้พลังงานทั่วไปในชีวิตประจำวัน เช่น พลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานกล เป็นต้น มาแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้พลังงานจากวัสดุต่างๆ มีข้อดีคือ แถบความถี่กว้าง ความสามารถในการต้านทานการรบกวนสูง รบกวนวัตถุที่วัดน้อยที่สุด มีความไวสูง และถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านการวัดทางแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แรงดันสูง ฟ้าผ่า สนามรังสีความเข้มสูง ไมโครเวฟกำลังสูง เป็นต้น

การผสมผสานเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟกับเทคโนโลยีอื่นๆ

ในด้านอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟกำลังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น และมีการเผยแพร่เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟหลากหลายประเภทออกมาแล้ว ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ที่ผสานรวมกับ NFC, RFID และแม้กระทั่ง Wi-Fi, Bluetooth, UWB, 5G และเทคโนโลยีไร้สายอื่นๆ ก็ได้ถือกำเนิดขึ้น ในโหมดพาสซีฟ เซ็นเซอร์จะรับพลังงานจากสัญญาณวิทยุในสภาพแวดล้อมผ่านทางเสาอากาศ และข้อมูลของเซ็นเซอร์จะถูกจัดเก็บไว้ในหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน ซึ่งจะยังคงอยู่แม้ในขณะที่ไม่มีการจ่ายพลังงาน

และเซ็นเซอร์วัดแรงดึงสิ่งทอแบบไร้สายชนิดพาสซีฟที่ใช้เทคโนโลยี RFID นั้น เป็นการผสานเทคโนโลยี RFID เข้ากับวัสดุสิ่งทอเพื่อสร้างอุปกรณ์ที่มีฟังก์ชันการตรวจจับแรงดึง เซ็นเซอร์วัดแรงดึงสิ่งทอ RFID ใช้โหมดการสื่อสารและการเหนี่ยวนำของเทคโนโลยีแท็ก RFID UHF แบบพาสซีฟ อาศัยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในการทำงาน มีศักยภาพในการย่อขนาดและความยืดหยุ่น และเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับอุปกรณ์สวมใส่

ในตอนท้าย

อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแบบพาสซีฟ (Passive Internet of Things หรือ IP) คือทิศทางการพัฒนาในอนาคตของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแบบพาสซีฟ ข้อกำหนดสำหรับเซ็นเซอร์จึงไม่จำกัดอยู่แค่ขนาดเล็กและการใช้พลังงานต่ำอีกต่อไป อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแบบพาสซีฟจะเป็นทิศทางการพัฒนาที่ควรค่าแก่การส่งเสริมต่อไป ด้วยความก้าวหน้าและการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟจะกว้างขวางมากขึ้น