3.2 สัญญาณขาเข้าของระบบแมคาทรอนิกส์

3.2.1 ตัวแปลงสัญญาณ / ตัวตรวจจับ ขาเข้า

      ขาเข้า หรืออินพุตทั้งหมดของระบบแมคาทรอนิกส์ มาจากรูปแบบบางอย่างของอุปกรณ์ที่มีความไวต่อการรับข้อมูล หรือการสื่อสารจากระบบอื่น ๆ

รูปตัวอย่างเซ็นเซอร์ หรือตัวตรวจจับ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      ตัวตรวจจับ หรือเซ็นเซอร์ (Sensors) เป็นพื้นฐานในการใช้ในงานแมคาทรอนิกส์อันดับต้น ๆ ซึ่งจะได้อธิบายอย่างละเอียดเชิงลึกในบทที่ 19 (อีกนานเลยครับ) แต่ตอนนี้จะอธิบายอย่างคร่าว ๆ อุปกรณ์นี้ มันจะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานจากรูปแบบหนึ่ง ไปเป็นพลังงานอีกรูปแบบหนึ่ง ซึ่งใช้เป็นตัวตรวจจับ

รูปตัวแปลงความถี่ หรือทรานสดิวเซอร์

      ตัวแปลงความถี่ หรือทรานสดิวเซอร์ (Transducers) คุณสมบัติของมันจะได้อธิบายอย่างละเอียดในบทที่ 45 (ก็อีกนานเหมือนกัน)

โดยทั่วไป อุปกรณ์เหล่านี้สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ แอคทีฟ หรือสิ่งเร้า (Active) และพาสสิฟ หรืออยู่เฉย (Passive)

      ตัวตรวจจับแบบสิ่งเร้าจะปล่อยสัญญาณออกไปเพื่อทำการประเมินคุณลักษณะของสภาพแวดล้อม หรืออุปกรณ์ที่ถูกวัด

      ส่วนตัวตรวจจับแบบอยู่เฉย  จะไม่ได้ทำอย่างนั้น มันจะอยู่เฉย ๆ คอยรับสิ่งที่เปลี่ยนแปลงเข้ามา

      ตัวอย่างที่ใช้ในทางทหารของอุปกรณ์ทั้งสองประเภทเหล่านี้ เช่น ในเครื่องบินโจมตี (Strike aircraft) จะตรวจหาเป้าหมายที่จะโจมตีด้วยการตรวจจับด้วยเรดาร์เลเซอร์ (Laser radar: LADAR) หรือตัวตรวจจับแบบแสงอินฟาเรด (Infrared: FLIR) ในการตรวจจับสิ่งเคลื่อนไหวเมื่อเข้ามาในอาณาบริเวณป้องกันเป็นแบบอยู่กับที่ หรืออยู่เฉย

รูปตัวอย่างเรดาร์ตรวจจับของเครื่องบินซูคอย หรือ ซู- 34(Sukhoi Su-34) ของรัสเซีย

      ตามที่กล่าวไว้ในตอนต้น ด้านขาออก หรือเอาพุตของตัวตรวจจับซึ่งโดยปกติจะเป็นสัญญาณอนาล็อก

      ประเภทแรกที่ง่ายที่สุดของสัญญาณอนาล็อก นั่นก็คือ ระดับของแรงดันไฟฟ้าตรง (ไม่จำเป็นต้องเป็นเชิงเส้นก็ได้) ที่มีความสัมพันธ์กับสภาพการป้อนข้อมูล

      ประเภทที่สองคือ สัญญาณการปรับความกว้างพัลซ์ (Pulse Width Modulated: PWM) ซึ่งจะได้อธิบายในภายหลัง เมื่อได้พูดถึงในเรื่องของเอาพุตไมโครคอนโทรลเลอร์

      ประเภทที่สามคือ รูปแบบคลื่น (Waveform) ดังแสดงในรูปด้านล่าง

รูปคลื่นไซน์

ชนิดของสัญญาณเป็นการปรับในแอมพลิจูด หรือช่วงกว้างคลื่น (Amplitude modulation) รูปที่ด้านล่าง

รูปการปรับแอมพลิจูด

หรือการปรับความถี่ (Frequency modulation) ของมัน รูปด้านล่าง

รูปการปรับความถี่

หรือบางกรณีต้องทำทั้งคู่ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ สะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในสภาพที่ถูกตรวจสอบ

      มีตัวตรวจจับที่ไม่ได้สร้างสัญญาณอนาล็อก แล้วก็มีตัวตรวจจับบางชนิดสร้างคลื่นสี่เหลี่ยม (Square wave) ดูได้ที่รูปด้านล่าง

รูปคลื่นเหลี่ยม

นั่นคือ มันเป็นขาเข้าสู่ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ในมาตรฐานการสื่อสาร อีไอเอ (EIA) 232 คลื่นเหลี่ยมนั้นจะแสดงออกมาเป็นค่าของเลขฐานสอง หรือไบนารี่ (Binary) คือ 0 และ 1

      ในกรณีนี้ เอดีซี ตัวตรวจจับ มักจะอยู่บนออนบอร์ดของตัวมันเอง การเพิ่มอุปกรณ์ตรวจจับขึ้น ก็ทำให้ค่าใช้จ่ายเพิ่มด้วย ตัวตรวจจับ / ตัวบันทึกบางอย่างสามารถสร้างขาออก เป็นข้อความได้ หรือออกมาเป็นกลุ่มข้อมูลของทีซีพี/ไอพี (TCP/IP)

      ตัวอย่างประเภทนี้ก็คือ โมไบล์โคร์เดอร์ เอมวี 100 (MV100 MobileCorder) จากบริษํทโยโกกาว่าของอเมริกา

รูปโมไบล์โคร์เดอร์ เอมวี 100

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“เมื่อต้องการ สิ่งที่ดีที่สุด

ก็มักจะต้องใช้

ความพยายามให้ถึงที่สุดด้วยเช่นกัน”