Passive Sensor คืออะไร?

ผู้แต่ง: หลี่อ้าย
ที่มา: Ulink Media

Passive Sensor คืออะไร?

เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟ หรือที่เรียกว่าเซ็นเซอร์แปลงพลังงาน เช่นเดียวกับอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง เซ็นเซอร์นี้ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก กล่าวคือ เป็นเซ็นเซอร์ที่ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก แต่สามารถรับพลังงานผ่านเซ็นเซอร์ภายนอกได้

เราทุกคนทราบกันดีว่าเซ็นเซอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น เซ็นเซอร์สัมผัส เซ็นเซอร์ภาพ เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว เซ็นเซอร์ตรวจจับตำแหน่ง เซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซ เซ็นเซอร์ตรวจจับแสง และเซ็นเซอร์ตรวจจับความดัน ตามปริมาณการรับรู้และการตรวจจับทางกายภาพที่แตกต่างกัน สำหรับเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟ พลังงานแสง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า อุณหภูมิ พลังงานจากการเคลื่อนไหวของมนุษย์ และแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนที่เซ็นเซอร์ตรวจจับได้ ถือเป็นแหล่งพลังงานศักย์

เป็นที่เข้าใจกันว่าเซนเซอร์แบบพาสซีฟสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ เซนเซอร์แบบพาสซีฟใยแก้วนำแสง เซนเซอร์แบบพาสซีฟคลื่นเสียงพื้นผิว และเซนเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้พื้นฐานวัสดุพลังงาน

• เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง

เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงเป็นเซ็นเซอร์ชนิดหนึ่งที่พัฒนาจากคุณสมบัติบางประการของใยแก้วนำแสง ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1970 เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสถานะที่วัดได้ให้เป็นสัญญาณแสงที่วัดได้ ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง เซ็นเซอร์ เครื่องตรวจจับแสง วงจรปรับสภาพสัญญาณ และใยแก้วนำแสง

มีคุณสมบัติเด่นคือมีความไวสูง ทนทานต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าสูง เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี ตรวจวัดระยะไกล ใช้พลังงานต่ำ และกำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องในการประยุกต์ใช้อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things) ยกตัวอย่างเช่น ไฮโดรโฟนใยแก้วนำแสงเป็นเซ็นเซอร์เสียงชนิดหนึ่งที่ใช้ใยแก้วนำแสงเป็นองค์ประกอบรับความรู้สึก และเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิใยแก้วนำแสง

• เซ็นเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิว

เซ็นเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิว (Surface Acoustic Wave: SAW) เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้อุปกรณ์คลื่นเสียงพื้นผิวเป็นองค์ประกอบการตรวจจับ ข้อมูลที่วัดได้จะสะท้อนจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือความถี่ของคลื่นเสียงพื้นผิวในอุปกรณ์คลื่นเสียงพื้นผิว และแปลงเป็นเซ็นเซอร์เอาต์พุตสัญญาณไฟฟ้า เซ็นเซอร์นี้มีความซับซ้อนและมีเซ็นเซอร์หลากหลายประเภท ซึ่งประกอบด้วยเซ็นเซอร์วัดความดันคลื่นเสียงพื้นผิว เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิคลื่นเสียงพื้นผิว เซ็นเซอร์ยีนชีวภาพคลื่นเสียงพื้นผิว เซ็นเซอร์ก๊าซเคมีคลื่นเสียงพื้นผิว และเซ็นเซอร์อัจฉริยะ เป็นต้น

นอกจากเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงแบบพาสซีฟที่มีความไวสูงแล้ว ยังสามารถวัดระยะทางได้อีกด้วย เซ็นเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิวแบบพาสซีฟยังใช้พลังงานต่ำ เซ็นเซอร์ใช้การเปลี่ยนแปลงความถี่ฮุยเพื่อคาดเดาการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ทำให้การเปลี่ยนค่าจากการวัดภายนอกมีความแม่นยำสูง ขณะเดียวกัน ด้วยคุณสมบัติที่มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และใช้พลังงานต่ำ จึงทำให้ได้คุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลที่ดี นับเป็นการเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของเซ็นเซอร์ไร้สายขนาดเล็ก เซ็นเซอร์นี้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสถานีไฟฟ้า รถไฟ การบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ

• เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้วัสดุพลังงาน

เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้วัสดุพลังงาน ดังเช่นชื่อที่บ่งบอก ใช้พลังงานทั่วไปในชีวิตเพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้า เช่น พลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานกล และอื่นๆ เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟที่ใช้วัสดุพลังงานมีข้อดีคือมีแบนด์วิดท์กว้าง ความสามารถในการป้องกันการรบกวนสูง รบกวนวัตถุที่วัดน้อยที่สุด มีความไวสูง และถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสาขาการวัดแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แรงดันไฟฟ้าสูง ฟ้าผ่า ความแรงของสนามรังสีสูง ไมโครเวฟกำลังสูง และอื่นๆ

การผสมผสานระหว่างเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟกับเทคโนโลยีอื่นๆ

ในด้านอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things) เซ็นเซอร์แบบพาสซีฟได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ และมีการพัฒนาเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟหลากหลายประเภท ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ที่ผสานรวมกับ NFC, RFID และแม้แต่ Wi-Fi, Bluetooth, UWB, 5G และเทคโนโลยีไร้สายอื่นๆ ได้ถือกำเนิดขึ้น ในโหมดพาสซีฟ เซ็นเซอร์จะรับพลังงานจากสัญญาณวิทยุในสภาพแวดล้อมผ่านเสาอากาศ และข้อมูลเซ็นเซอร์จะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำถาวร ซึ่งจะถูกเก็บไว้เมื่อไม่มีไฟฟ้า

และเซ็นเซอร์วัดความเครียดสิ่งทอแบบพาสซีฟไร้สายที่ใช้เทคโนโลยี RFID ผสมผสานเทคโนโลยี RFID เข้ากับวัสดุสิ่งทอเพื่อสร้างอุปกรณ์ที่มีฟังก์ชันตรวจจับความเครียด เซ็นเซอร์วัดความเครียดสิ่งทอ RFID ใช้โหมดการสื่อสารและการเหนี่ยวนำของเทคโนโลยีแท็ก UHF RFID แบบพาสซีฟ ใช้พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในการทำงาน มีขนาดเล็กลงและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น และกลายเป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพสำหรับอุปกรณ์สวมใส่

ท้ายที่สุด

อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแบบพาสซีฟ (Passive Internet of Things) คือทิศทางการพัฒนาในอนาคตของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง ด้วยการเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแบบพาสซีฟ ความต้องการเซ็นเซอร์จึงไม่จำกัดอยู่เพียงขนาดเล็กและใช้พลังงานต่ำอีกต่อไป อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่งแบบพาสซีฟจะเป็นทิศทางการพัฒนาที่ควรค่าแก่การพัฒนาต่อไป ด้วยความก้าวหน้าและนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟจะกว้างขวางยิ่งขึ้น