ENERGY SAVING IN LIGHTNG & HVAC WITH HTS PRESENCE DETECTOR

---

ในยุคปัจจุบันสังคมมนุษย์ไม่อาจปฏิเสธเรื่องการใช้พลังงาน และพลังงานเป็นเรื่องที่อยู่รอบๆ ตัวมนุษย์ทุกคนชีวิตปัจจุบันเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เมื่อสังคมอุตสาหกรรมกระตุ้นให้คนบริโภคสินค้า ที่มีต่นทุนมาจากกระบวนการใช้พลังงาน ทำให้ความต้องการในการใช้พลังงานเพิ่มปริมาณขึ้นอย่างไร้ขอบเขต

มีวิธีใดบ้างที่จะประหยัดพลังงานส่วนที่ไม่จำเป็น? เป็นคำถามที่ทุกคนคงมีคำตอบในใจอยู่แล้ว ขึ้นอยู่อยู่กับว่าตัวคุณจะเริ่มทำด้วยตนเอง หรือใช้เทคโนโลยีเข้ามาช่วยเหลือ

HTS Presence Detector เป็นเทคโนโลยีของประเทศเยอรมัน เป็นเซ็นเซอร์ตรวจจับความร้อนและความเคลื่อนไหวในตัวเดียวกัน เหมาะสำหรับงานติดตั้งภายในอาคารสำนักงาน, ที่พักอาศัย, สถานที่ออกกำลังกาย หรือบริเวณอื่นๆที่ต้องการควบคุมระบบไฟส่องสว่าง และระบบเครื่องปรับอากาศแบบอัตโนมัติตามสภาวะแวดล้อม

HTS Presence Detector อาศัยหลักการตรวจจับความร้อนและการเคลื่อนไหว โดยใช้เซ็นเซอร์ที่เรียกว่า PIR ซึ่งเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อีกประเภทหนึ่ง ที่มีความสามารถในการตรวจจับรังสีอินฟราเรด ที่แผ่ออกมาจากตัวคนหรือสัตว์ จะมีรังสีความร้อนแผ่ออกมารอบๆ ในปริมาณที่แน่นอนอยู่จำนวนหนึ่ง เมื่อเกิดการเคลื่อนไหว หรือเคลื่อนที่ ก็จะทำให้อุณหภูมิในบริเวณนั้นเกิดการเปลี่ยนแปลง ส่งผลให้คลื่นรังสีความร้อนที่ว่านี้แผ่กระจายออกมา โดยปกติการแผ่คลื่นรังสีความร้อนจากมนุษย์ จะมีความยาวคลื่นประมาณ 7 - 14 ไมโครเมตร ตามรูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงแถบรังสีความร้อนของดวงอาทิตย์ และมนุษย์

HTS Presence Detector ทำหน้าที่คล้ายกับดวงตาในการเฝ้าคอยตรวจจับความเคลื่อนไหว และการเปลี่ยนแปลงความร้อนที่เกิดขึ้นภายในอาคาร หรือพื้นที่ที่ทำการติดตั้ง เพื่อการควบคุมอัตโนมัติในการสั่งเปิด - ปิดระบบต่างๆ ดังรูปที่ 3

รูปที่ 3 ฟังก์ชั่นการทำงานเบื้องต้นของ HTS Presence Detector

HTS Presence Detector มีฟังก์ชั่นการตรวจจับปริมาณแสงสว่างภายนอก เพื่อนำมาประมวลผลในการสั่งเปิด - ปิดระบบ ทำให้สามารถประหยัดพลังงานส่วนที่ไม่จำเป็นได้ การทำงานภายในจะมีตัวประมวลผลอัจฉริยะ คำนวณปริมาณระดับของแสงสว่างตามที่กำหนด ซึ่งจะแสดงลักษณะการทำงานได้ดังรูปที่ 4

รูปที่ 4 แสดงลักษณะการทำงานของ Day Light Control & Presence

จากรูปที่ 4 จะสังเกตได้ว่า ในขณะที่ไม่มีแสงสว่างจากภายนอก (ดวงอาทิตย์) การทำงานระบบไฟส่องสว่างจะขึ้นอยู่กับความร้อน หรือการเคลื่อนไหวของมนุษย์ที่เคลื่อนไหนอยู่ภายในตัวอาคาร เมื่อแสงส่างภายนอกเริ่มมีปริมาณความสว่างที่เพียงพอ แล้วระบบไฟส่องสว่างจะถูกยกเลิกการทำงาน เพื่อเป็นการประหยัดพลังงานโดยหันมาใช้แสงจากธรรมชาตินั่นเอง ซึ่งข้อดีของ HTS Presence Detector ไม่เพียงแต่ตรวจจับความร้อนหรือความเคลื่อนไหวยังสามารถทำงานตามปริมาณของแสงที่กำหนดไว้ด้วย

นอกจากสามารถควบคุมการทำงาน ตามปริมาณค่าความเข้มของแสงจากสภาพแวดล้อมภายนอกแล้ว HTS Presence Detector ยังสามารถควบคุมความสว่าง ของระบบไฟส่องสว่างได้ (Dimmer) โดยใช้การควบคุมผ่าน Remote Control แสดงการทำงานได้ดังรูปที่ 5

รูปที่ 5 แสดงลักษณะการทำงาน Constant Light Control & Presence

ในส่วนของตัว Remote สั่งงาน สามารถสั่งการเปิด - ปิดระบบได้ ซึ่งระบบในที่นี่อาจจะเป็นระบบไฟส่องสว่าง, ระบบปรับอากาศ, หรือระบบเปิด - ปิด ม่านบังแสงเป็นต้น ขึ้นอยู่กับการนำไป ประยุกต์ใช้งานตัวอย่างดังกล่าว แสดงได้ดังรูปที่ 6

รูปที่ 6 แสดงลักษณะของชุด Remote Control

นอกจากนี้ในการตั้งค่าความเข็มของแสงสว่างในการควบคุมการทำงานของ HTS Presence Detector สามารถทำได้อย่างสะดวกรวดเร็วด้วย Remote Control รุ่น Quick set แสดงลักษณะการใช้งานดังรูปที่ 7

รูปที่ 7 แสดงการใช้งาน ชุด Quick set สำหรับการ Set-up การทำงานของตัวเครื่อง

หลักการเกี่ยวกับกล้องถ่ายภาพความร้อน

THERMAL IMAGING CAMERA

---

กล้องถ่ายภาพความร้อน อาศัยหลักการทำงานของรังสีอินฟราเรด โดยกล่าวความเป็นมาของรังสีพอสังเขปได้ดังต่อไปนี้ รังสีอินฟราเรด (Infrared, IR) มีชื่อเรียกอีกชื่อว่า Sir Frederick William Herschel ตัวเขาเองเกิดที่ประเทศเยอรมัน พอเติบโตก็ได้ย้ายไปอาศัยอยู่ที่ประเทศอังกฤษนับแต่นั้นเป็นต้นมา ซึ่งได้ค้นพบรังสีอินฟราเรดสเปกตรัม (Infrared Spectrum) ในปี ค.ศ.1800 โดยทำการทดลองวัดอุณภูมิของแถบสีต่างๆ ที่เปร่งออกมาเป็นสีรุ้งจากปริซึม และพบว่าอุณภูมิจะเพิ่มขึ้นตามลำดับและสูงสุดที่แถบสีสีแดง ในความเป็นจริงนั้นการที่เขาเลื่อนเทอร์โมมิเตอร์จากแถบสีที่ไม่สว่างไปยังแถบสี สีแดงซึ่งเป็นแถบสีที่สิ้นสุดของสเปกตรัมและอุณภูมิสูงขึ้นเป็นลำดับ ซึ่งขอบเขตดังกล่าวนี้เรียกว่า "อินฟราเรด" มีขอบเขตที่ต่ำกว่าแภบสีแดงหรือ รังสีใต้แดง แสดงดัง รูปที่ 2

รูปที่ 1	รูปที่ 2

ความยาวคลื่นและสเปกตรัมของรังสีต่างๆ (Wavelength and Electromagnetic Spectrum)

ความยาวคลื่นของรังสีต่างๆ นั้นได้แสดงไว้ดังรูปที่ 2 แล้วจะเห็นได้ว่ารังสีอินฟราเรด (IR) จะมีความยาวคลื่นตั้งแต่ 0.7 um จนถึง 1000 um จะแบ่งย่อยเป็นช่วงของความสำคัญตามด้านล่าง กล้องถ่ายภาพความร้อนโดยทั่วไปแล้ว จะใช้ช่วงความยาวคลื่นอยู่ที่ Long Wave เพราะราคาถูก ส่วนแบบ Shot Wave จะมีราคาสูงเนื่องจากใช้งานเฉพาะด้าน เช่น ตรวจวัดการรั่วไหลของแก๊ส LPG ใช้วัดทะลุสิ่งทึบถังบรรจุหรือดูสารของเหลวที่อยู่ภายในสิ่งทึบได้

1. ช่วง Near IR ความยาวคลื่น 0.7 µm จนถึง 1.7 µm
2. ช่วง Shot Wave (Mid Wave) ความยาวคลื่น 2 µm จนถึง 5 µm
3. ช่วง Long Wave ความยาวคลื่น 7.5 µm จนถึง 14 µm
4. ช่วง Extreme Infrared ความยาวคลื่น 15 µm จนถึง 1000 µm

---

กฏของสเตฟราน (Stefan-Boltzmann's Law)

(W/m² การคำนวณการแผ่รังสีพลังงานความร้อน
W = σT⁴ (W/m²) สำหรับ Black Body
W = ∑σT⁴ (W/m²) สำหรับ Real Body

การแผ่พลังงานรังสีอินฟราเรดของวัตถุ

รูปที่ 3 แสดงการถ่ายเทพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ของวัตถุในรูปแบบรังสีอินฟราเรด จะได้สมการดังนี้ r + t + a = 1

กฏของ Kirchhoff's Law of Themal Radiation E = a

เมื่อวัตถุอยู่ในสภาวะแวดล้อมที่สมดุล การแผ่พลังงานของรังสีอินฟราเรดของวัตถุจะมีค่าเท่ากับปริมาณที่ดูดกลืน เป็นผลให้วัตถุที่สามารถดูดกลืนรังสีได้ดีก็จะแผ่รังสีได้ดีด้วย
a = (Absorptivity) ความสามารถดูดกลืนรังสีของวัตถุ
E = (Emissivity) ความสามารถการแผ่รังสีของวัตถุ 

เอ็นโค้ดเดอร์ในงานอุตสาหกรรม

---

เอ็นโค้ดเดอร์ คือ เซ็นเซอร์สำหรับวัดระยะทาง และวัดความเร็วในงานอุตสาหกรรมซึ่งสามารถแบ่งได้ตามลักษณะการใช้งานได้ 2 แบบ คือ.

1. Increment Encoder
2. Absollute Encoder

---

Increment Encoder

เป็นเอ็นโค้ดเดอร์ที่มีใช้งานอยู่ทั่วไปในโรงงานอุตสาหกรรม ภายในเซ็นเซอร์จะประกอบไปด้วย

1. Disk คือ แผ่นจานหมุนซึ่งติดอยู่กับเพลาหมุนที่ต้องการจะตรวจวัดระยะจัดเชิงมุม แผ่นจานหมนจะถูกเจาะให้เป็นร่องโดยจะเรียกว่า Window จะเป็นตัวระบุ Pulse Per Revolution (P/R) เช่นบนแผ่นจานหมุนมีช่อง 12 ช่อง ก็คือ 12 P/R หรือมี 250 ช่อง ก็คือ 250 P/R
2. LED (Light Emitting Diode) And Sensor โดยจะมี LED เป็นแหล่งกำเนิดแสง และชุด Senser ตรวจจับแสง เมื่อมีการตรวจจับแสงเกิดขึ้นก็จะส่งเป็น Output ออกมา โดยจะแบ่งเป็นชุด A, B และ Z (หรือ O บางรุ่น) และในบางรุ่นจะมีสัญญาน Output แบบ Inverse ซึ่งจะเป็นแบบ A B และ C รวมอยู่ด้วย
3. Mask คือ ช่องที่ทำการแยกช่องสัญญานพัลส์ ของ Phase A, B, และ Z หลักการทำงาน คือ เมื่อแกนของเอ็นโค้ดเดอร์หมุนจะทำให้เกิดลูกคลื่นพัลส์สี่เหลี่ยม ซึ่งจำนวนพัลส์เอาต์พุตที่ได้จะมีความสัมพันธ์กับจำนวนพัลส์ต่อรอบ เช่น 500 พัลส์ต่อรอบ คือ เมื่อหมุนแกนเอ็นโค้ดเดอร์ไป 1 รอบ จะให้พัลส์เอาต์พุตออกมา 500 ลูก เราสามารถใช้ความสัมพันธ์นี้ไปคำนวณหาความเร็ว และระยะทางการหมุนได้

ทฤษฏี FLOW METER

---

Electronmagnetic Flow Meter (เครื่องวัดอัตราการไหลแบบสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) Flow Meter ชนิดนี้ก็คือ การนำกฏ "Faraday" มาใช้เมื่อของเหลวที่นำไฟฟ้าได้ไหลผ่าน สนามแม่เหล็กจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในแนวตั้งฉากกับทอศทางของสนามแม่เหล็ก โดยค่า EMF (Electronmagnetic Flow Rate หรือ Q) จะแปรผันตรงกับความเร็วของการไหลของของเหลว

จะเห็นได้ว่า Voltage (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) ที่เกิดขึ้น จะสัมพันธ์กับความหนาแน่นของ สนามแม่เหล็ก, ขนาดของท่อและความเร็วของอัตราไหลโดยที่ค่า Density และ Viscosity (ความหนืด) ของเหลวไม่มีผลต่อการวัดใดๆ เลย โดยที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นขณะมีของเหลวไฟลผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถหาได้จากสมการ Um = BLV โดยที่

• U = แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
• B = ความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็ก
• L = ระยะห่างระหว่างอิเล็กโตรด
• d = เส้นผ่าศูนย์กลางภายในท่อ
• V = ความเร็วเฉลี่ยของของเหลว
• Q = AV = (3.14d↓2/4) V

ดังนั้น U = 4QB/3.14d

---

ส่วนประกอบของ Electron Flow Meter

• ตัวสร้างสนามแม่เหล็กมีอยู่ 2 ชนิดคือ Permannent Magnetic ( แม่เหล็กถาวร) และ Electronmagnetic ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กให้ Flow Meter
• Coil Drive สร้างพลังงานให้ Magnetic Coil
• โครงเครื่องทำจากโลหะที่มี Line (ฉนวน) บุอยู่ภายใน
• ขั้ว Electrode จะติดตั้งอยู่ด้านในของท่อ Flow Meter ติดตั้งทำมุม 180° ต่อกัน ทำหน้าที่ตรวจจับ Induce Voltage ที่เกิดขึ้นจากการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็ก
• Converter และ Display ทำหน้าที่แปลงสัญญานจาก Electrode เป็นค่าอัตราการไหล - ปริมาณการไหล และส่งสัญญานเอาต์พุต 4 - 20mADC และ Pluse ออกมาให้เอาไปใช้งานต่อ

สภาวะที่เหมาะสมแก่การใช้งาน

• ของเหลวที่ต้องการวัดต้องมีค่าความนำไฟฟ้า (Conductivity) มากกว่า 5 uS เท่านั้น
• ของเหลวควรไหลเต็มท่อตลอดเวลาจึงจะได้ผลแม่นยำ Flow Meter แต่ละรุ่นจะมีย่านวัดบอกเป็นค่ามาตราฐานอยู่ ท่านสามรถเลือกได้
• ของเหลวที่มีการกัดกร่อนหรือตะกอนผสมอยู่ก็สามารถใช้งานได้เพียงแต่จะต้องเลือกประเภทของวัสดุที่ใช้ทำ Line และ Electrode ให้เหมาะสมกับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
• ของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงสามารถใช้ได้ (ควรดูค่า Maximum Temp สูงสูดที่ Flow Meter รุ่นนั้นๆทนได้ประกอบด้วย
• ตำแหน่งของการติดตั้งควรอยู่ในตำแหน่งด้าน Discharge ของปั๊มและควรติดตั้งในแนวท่อตรง ซึ่งปราศจากวาล์วหรือข้องอ อย่างน้อย 5 เท่าของขนาดท่อ ก่อนนำของเหลวไหลเข้า Flow Meter และทางด้านหลัง 3 เท่าของขนาดท่อ หรือเรียกง่ายๆว่า "หน้า 5 หลัง 3" นั่นเอง
• กรณีจะติดตั้ง Flow Meter ในแนวตั้งควรติดตั้งบนท่อแนวนอนที่มีการไหลไหลขึ้นเท่านั้น ส่วนหากต้องการติดตั้งแนวนอนสามารถติดตั้งได้โดยไม่มีข้อจำกัดใดๆเลย
• Flow Meter ชนิดนี้ ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ใดๆภายใน ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา มีความแม่นยำ Accuracy ตั้งแต่ 0.25 - 0.5% Full Scale ซึ่งสูงมากและแม่นยำ สามารถวัดโดยการนำของเหลวมาตวงได้เลย