บทที่๑

บทที่1

บทนำ

๑.๒ ความเป็นมาและความสำคัญของการสร้างโครงงาน

            ปัจจุบันสำนักงานคณะกรรมการอาชีวศึกษา(สอศ.)มีสถานการศึกษาในสังกัดจำนวน ๔๕๑ แห่ง ทั้งวิทยาลัยสารพัดช่าง วิทยาลัยการอาชีพ วิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยี กระจายอยู่ทั่วประเทศ ทำหน้าที่ผลิตและพัฒนากำลังคนในระดับฝีมือ ระดับเทคนิค และระดับเทคโนโลยี ให้ตอบสนองและสอดคล้องกับการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคม และอาจกล่าวได้ว่า การก้าวสู่ทศวรรษที่๗ นี้ เป็นก้าวอย่างสำคัญของการปฏิรูปการอาชีวศึกษาในยุคของการเปลี่ยนแปลง ที่แปรผันไม่ว่าจะเป็นด้านเศรษฐกิจสังคม ตลอดจนผู้นำระดับสูง อย่างไรก็ตามเลขาธิการคณะกรรมการอาชีวศึกษา (สอศ.) ยังถือเป็นความท้าทายในการพัฒนากำลังคนทั้งปริมาณและคุณภาพ มุ่งสู่ความเป็นเลิศและมาตรฐานสากลเสริมประสิทธิภาพ รวมทั้งแสวงหาความร่วมมือกับภาคีเครือข่ายทั้งในประเทศและต่างประเทศ ปลูกจิตอาสาสร้างสรรค์สังคม เพิ่มขีดความสามารถของครูและผู้เรียนยุคใหม่ทั้งหลายทั้งมวลนี้ ก็เพื่อเตรียมความพร้อมประเทศไทย ก่อนก้าวสู้การเป็นประชาคมเศรษฐกิจอาเซียน(ASEAN Economic Community) หรือ AEC ในปี ๒๕๕๘

     ในวาระนี้ สำนักงานคณะกรรมการอาชีวศึกษา ได้เตรียมความพร้อมถึงอนาคตของการอาชีวศึกษาไทย ตลอดจน นโยบายต่างๆ ที่กำลังเร่งดำเนินการให้ลุล่วงอย่างน่าสนใจ ไม่ว่าจะเป็นความคืบหน้าของสถาบันคุณวุฒิวิชาชีพ(องค์การมหาชน) ที่ขณะนี้ ดร.ศศิธารา พิชัยชาญณรงค์สงคราม ยังรั้งตำแหน่งรักษาการผู้อำนวยการสถาบันฯ เป็นการชั่วคราว เพื่อวางฐานรากและนโยบายต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการรับรองมาตรฐานวิชาชีพ รับรองสมรรถนะบุคคลให้กับผู้สำเร็จอาชีวศึกษา รวมทั้งกำลังคนในตลาดแรงงาน ให้มีความรู้ความสามารถ ตรงตามความต้องการของสถานประกอบการเพื่อสร้างบรรทัดฐานค่าตอบแทนที่เป็นธรรม ซึ่งยังเกี่ยวโยงไปถึงการเตรียมกำลังคน เข้าสู้ตลาดแรงงานของประชาคมเศรษฐกิจอาเซียน โดยที่การผลิตและพัฒนากำลังคนด้านอาชีวศึกษา เข้าสู่ภาคอุตสาหกรรม เกษตรและบริการ จะกลายเป็นภารกิจหลักของ สอศ. ซึ่งได้วางยุทธศาสตร์ไว้ ดังนี้

     ๑)      การปรับหลักสูตรเพื่อให้การยกระดับสมรรณนะกำลังคน ความสามารถของผู้ประกอบการและแรงงานด้านอาชีวศึกษาเป็นที่ยอมรับในกลุ่มอาเซียน มาตรฐานการอาชีวศึกษา ที่เชื่อมโยงและเป็นที่ยอมรับในกลุ่มสมาชิกอาเซียน(Thai Vocational Standard Capability Building)

     ๒)      การสร้างความร่วมมือในกรอบความร่วมมืออาเซียนASEEAN Plus และASEAN Minus ระดับทวิภาคี และพหุภาคี

     ๓)      การเป็นศูนย์กลางการศึกษาและฝึกอบรมอาชีวศึกษาในระดับภูมิภาคนานาชาติ(Vocational Education Hub) หลายเรื่องที่เราทำมีความรุดหน้าไปมาก และหลายเรื่องที่เป็นเรื่องใหม่ในการพัฒนาคุณภาพของผู้เรียนสายวิชาชีพเช่น การทดสอบทางการศึกษาระดับชาติด้านอาชีวศึกษา(V-NET) ซึ่งสถาบันทดสอบทางการศึกษาแห่งชาติ(สทศ.) จะจัดสอบให้ในระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.) ชั้นปี ๓ และระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง (ปวส.) ชั้นปี ๒ ช่วงเดือน มกราคมปี ๒๕๕๕ ผลการทดสอบที่ได้จะกลายเป็นตัวชี้วัดคุณภาพผู้เรียน สถานศึกษาเป็นรายโรงเรียนซึ่งนั้นยังเชื่อมโยงไปสู่การประเมินคุณภาพภายนอก จากสำนักงานรับรองมาตรฐานและประเมินคุณภาพสถานศึกษา (สมศ.) เป็นการประกันคุณภาพที่เห็นผลและจับต้องได้ ที่สำคัญ ยังช่วยยกระดับความเชื่อมั่นในศักยภาพของเด็กอาชีวะในสายตาของผู้ประกอบการและภาคอุตสาหกรรมแขนงต่างๆ อีกด้วย ดร.ศศิธารา กล่าวนี่คือภาพของอนาคตข้างหน้า แต่อย่างไรเสีย หากมองย้อนไปในวันวานการอาชีวศึกษา ก็ยังคงมีบทบาทสำคัญในฐานะผู้ให้บริการสังคม อยู่ทุกขณะ เช่น โครงการร่วมด้วยประชาชน ตรวจรถก่อนใช้ ปลอดภัยแน่นอนในช่วงเทศกาลปีใหม่และสงกรานต์ โครงการ อาชีวศึกษาร่วมใจต้านภัยหนาวตัดเย็บ ซ่อมแซมเสื้อกันหนาว ผ้าห่ม อุปกรณ์สร้างความอบอุ่นไปมอบให้แก่ประชาชนผู้ประสบภัยหนาวในเขตภาคเหนือภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และภาคกลางบางพื้นที่

    โครงการบ้านน้ำใจ ดำเนินการสร้างบ้านให้นักเรียนที่เรียนดี ความประพฤติดีแต่มีฐานะยากจน ที่ตกอยู่ในสภาวะยากลำยากให้มีที่อยู่อาศัยที่ปลอดภัย หรือโครงการศูนย์ซ่อมสร้างเพื่อชุมชน Fix lt Center เพื่อชุมชนถาวรประจำ อบต. จำนวน 1,200 จุด ยกระดับช่างชุมชน และการให้บริการซ่อมบำรุงเครื่องมือทำมาหากิน เครื่องใช้ไฟฟ้าเครื่องจักรกลเกษตรแก่ประชาชน เป็นต้น โครงการเหล่านี้ยังเป็นการสร้างประสบการณ์แก่ผู้เรียน ทั้งในด้านการฝึกงานวิชาชีพและปลูกฝังสำนึกการบริการสังคม นอกจากนี้ได้เน้นเครือข่ายความร่วมมือกับทุกภาคส่วนให้เข้ามาร่วมรับผิดชอบและมีบทบาทในการจัดการอาชีวศึกษาร่วมกันมากขึ้น

  ผลของงานเหล่านี้ ช่วยทำให้การอาชีวศึกษาเป็นที่รู้จักกับสังคมมากขึ้น และกลุ่มเป่าหมายนักเรียนที่จบชั้น ม. ต้น ต่างต้องการเข้าสู้ระบบอาชีวศึกษามากขึ้น เพราะมองเห็นการมีงานทำในอนาคตและเหนือสิ่งอื่นใด คือเราภูมิใจที่ได้ส่งเสริมพัฒนาผู้เรียนให้เป็น แรงงานฝีมือที่มีทักษะเชี่ยวชาญ ที่มีคุณภาพ มีคุณธรรม มีจรรยาบูรณาทางวิชาชีพ รับผิดชอบต่อสังคมและพึ่งพาตนเองได้

จากนโยบายของสำนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา วิทยาลัยโดยแผนกวิชาได้นำมาปฏิบัติให้เกิดเป็นรูปธรรม การจัดรายวิชาที่สอดคล้องกับความต้องการขงตลาดแรงงาน การจัดให้นักศึกษาได้ใช้ความคิดสร้างสรรค์ การทำงานเป็นทีม ตลอดจนการมีส่วนร่วมของการจัดการเรียนการสอน ซึ่งทำให้ผู้เรียนมีวิวัฒนาการการแสดงออก การใช้ทักษะ ความสามารถในการแสดงออกอย่างเต็มที่

       จากคำอธิบายรายวิชาโครงการ ศึกษาและปฏิบัติเกี่ยวกับการบูรณาการความรู้ ทักษะ

และประสบการณ์เพื่อวางแผนพัฒนางานในสาขาวิชา ด้วยกระบวนการทดลอง สำรวจ ประดิษฐคิดค้น หรือ การปฏิบัติงานเชิงระบบ การเลือกหัวข้อโครงการ การศึกษาค้นคว้าข้อมูลและเอกสารอ้างอิง การเขียนโครงการ การดำเนินโครงการการเก็บรวบรวมข้อมูล วิเคราะห์ และแปลผล การสรุปผลการดำเนิน การจัดทำรายงาย การนำเสนอผลงาน การใช้สื่อโทรทัศน์ ประกอบการนำเสนอผลงสนโครงการ

      จากคำอธิบายรายวิชา ผู้จัดทำโครงการได้ค้นโครงการซึ่งมีประโยชน์และสามารถนำไปต่อยอดในเชิงพาณิชย์ โดยการศึกษาความจำเป็นต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับท้องถิ่น และความเป็นไปได้โดยได้จัดทำโครงการ ราวตากผ้าอัตโนมัติและระบบ Andorid  

๑.๒ วัตถุประสงค์ของการสร้าง

      ๑.๒.๑ เพื่อสร้างราวตากผ้าอัตโนมัติและระบบ Android

      ๑.๒.๒ เพื่อหาประสิทธิภาพของราวตากผ้าอัตโนมัติและระบบ Android

        ๑.๒.๓ เพื่อมีความพึงพอใจของราวตากผ้าอัตโนมัติและระบบ Android

 ๑.๓ ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

      ๑.๓.๑ ประหยัดเวลาในการเก็บผ้า

      ๑.๓.๒ สะดวกสบาย

๑.๔ นิยามศัพท์เฉพาะ

๑.๕.๑ราวตากผ้าอัตโนมัติและระบบ Android หมายถึง     ราวตากผ้าที่ทำงานอัตโนมัติโดยมีเซ็นเซอร์ เป็นตัวสั่งการ (Clothes line system Andorid)

            ๑.๕.๒ ราวตากผ้าอัตโนมัติและระบบ Android หมายถึง เครื่องที่สามารถสั่งการทำงานโดย

โทรสัพท์มือถือ(Automatic washing system Andro)

บทที่๒

บทที่ ๒

เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

          ในการจัดทำโครงการเรื่อง ราวตากผ้าอัตโนมัติและระบบ Andorid  คณะผู้จัดทำได้ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องแนะนำเสนอตามลำดับต่อไปนี้

           ๒.๑ ตัวต้านทาน(Resistor)

          ๒.๒ เซ็นเซอร์ (Sensor)

          ๒.๓ รีเลย์ (Relay)

          ๒.๔ บอร์ด บลูทูธ (Blutooth)

          ๒.๕ บอร์ด Arduino

          ๒.๖ มอเตอร์ (motor)

รายละเอียดดังนี้

๒.๑ตัวต้านทาน (Resistor)

ภาพประกอบ๑ ตัวต้านทาน (resistor)

          ตัวต้านทาน หรือ รีซิสเตอร์ (อังกฤษ: resistor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติในการต้านการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้า ทำด้วยลวดต้านทานหรือถ่านคาร์บอน เป็นต้น นั่นคือ ถ้าอุปกรณ์นั้นมีความต้านทานมาก กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะน้อยลง เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดพาสซีฟสองขั้ว ที่สร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าคร่อมขั้วทั้งสอง (V) โดยมีสัดส่วนมากน้อยตามปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน (I) อัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ และปริมาณกระแสไฟฟ้า ก็คือ ค่าความต้านทานทางไฟฟ้า หรือค่าความต้านทานของตัวนำมีหน่วยเป็นโอห์ม ( สัญลักษณ์ : Ω ) เขียนเป็นสมการตามกฏของโอห์ม ดังนี้

ค่าความต้านทานนี้ถูกกำหนดว่าเป็นค่าคงที่สำหรับตัวต้านทานธรรมดาทั่วไปที่ทำงานภายในค่ากำลังงานที่กำหนดของตัวมันเอง

ตัวต้านทานทำหน้าที่ลดการไหลของกระแสและในเวลาเดียวกันก็ทำหน้าที่ลดระดับแรงดันไฟฟ้าภายในวงจรทั่วไป Resistors อาจเป็นแบบค่าความต้านทานคงที่ หรือค่าความต้านทานแปรได้ เช่นที่พบใน ตัวต้านทานแปรตามอุณหภูมิ(อังกฤษ: thermistor), ตัวต้านทานแปรตามแรงดัน(อังกฤษ: varistor), ตัวหรี่ไฟ(อังกฤษ: trimmer), ตัวต้านทานแปรตามแสง(อังกฤษ: photo resistor) และตัวต้านทานปรับด้วยมือ(อังกฤษ: potentiometer)

ตัวต้านทานเป็นชิ้นส่วนธรรมดาของเครือข่ายไฟฟ้าและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และเป็นที่แพร่หลาย ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตัวต้านทานในทางปฏิบัติจะประกอบด้วยสารประกอบและฟิล์มต่างๆ เช่นเดียวกับ สายไฟต้านทาน (สายไฟที่ทำจากโลหะผสมความต้านทานสูง เช่น นิกเกิล-โครเมี่ยม) Resistors ยังถูกนำไปใช้ในวงจรรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์แอนะล็อก และยังสามารถรวมเข้ากับวงจรไฮบริดและวงจรพิมพ์ ฟังก์ชันทางไฟฟ้าของตัวต้านทานจะถูกกำหนดโดยค่าความต้านทานของมัน ตัวต้านทานเชิงพาณิชย์ทั่วไปถูกผลิตในลำดับที่มากกว่าเก้าขั้นของขนาด เมื่อทำการระบุว่าตัวต้านทานจะถูกใช้ในการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ ความแม่นยำที่จำเป็นของความต้านทานอาจต้องให้ความสนใจในการสร้างความอดทนของตัวต้านทานตามการใช้งานเฉพาะของมัน นอกจากนี้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานยังอาจจะมีความกังวลในการใช้งานบางอย่างที่ต้องการความแม่นยำ ตัวต้านทานในทางปฏิบัติยังถูกระบุถึงว่ามีระดับพลังงานสูงสุดซึ่งจะต้องเกินกว่าการกระจายความร้อนของตัวต้านทานที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในวงจรเฉพาะ สิ่งนี้เป็นความกังวลหลักในการใช้งานกับอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ตัวต้านทานที่มีอัตรากำลังที่สูงกว่าก็จะมีขนาดที่ใหญ่กว่าและอาจต้องใช้ heat sink ในวงจรไฟฟ้าแรงดันสูง บางครั้งก็ต้องให้ความสนใจกับอัตราแรงดันการทำงานสูงสุดของตัวต้านทาน ถ้าไม่ได้พิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าในการทำงานขั้นต่ำสุดสำหรับตัวต้านทาน ความล้มเหลวอาจก่อให้เกิดการเผาไหม้ของตัวต้านทาน เมื่อกระแสไหลผ่านตัวมัน

ตัวต้านทานในทางปฏิบัติมีค่าการเหนี่ยวนำต่ออนุกรมและค่าการเก็บประจุขนาดเล็กขนานอยู่กับมัน ข้อกำหนดเหล่านี้จะมีความสำคัญในการใช้งานความถี่สูง ในตัวขยายสัญญาณเสียงรบกวนต่ำหรือพรีแอมป์ ลักษณะการรบกวนของตัวต้านทานอาจเป็นประเด็น การเหนี่ยวนำที่ไม่ต้องการ, เสียงรบกวนมากเกินไปและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ เหล่านี้จะขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ ในการผลิตตัวต้านทาน ปกติพวกมันจะไม่ได้ถูกระบุไว้เป็นรายต้วของตัวต้านทานที่ถูกผลิตโดยใช้เทคโนโลยีอย่างใดอย่างหนึ่ง ตระกูลของ ตัวต้านทานเดี่ยวก็มีคุณลักษณะตาม form factor ของมัน นั่นคือ ขนาดของอุปกรณ์และตำแหน่งของขา (หรือขั้วไฟฟ้า) ซึ่งมีความเกี่ยวข้องในการผลิตจริงของวงจรที่นำมันไปใช้

ชนิดของตัวต้านทาน ตัวต้านทานที่ผลิตออกมาในปัจจุบันมีมากมายหลายชนิด ในกรณีที่แบ่งโดยยึดเอาค่าความ ต้านทานเป็นหลักจะแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิดคือ

1. ตัวต้านทานแบบค่าคงที่ (Fixed Resistor)

ตัวต้านทานแบบค่าคงที่ (Fixed Resistor) ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่มีหลายประเภท ในหนังสือเล่มนี้จะขอกล่าวประเภทที่มีความนิยม ในการนำมาประกอบใช้ในวงจร ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไป ดังนี้

1. ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม (Carbon Composition)

2. ตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะ ( Metal Film)

3. ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน ( Carbon Film)

4. ตัวต้านทานแบบไวร์วาวด์ (Wire Wound)

5. ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มหนา ( Thick Film Network)

6. ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มบาง ( Thin Film Network)

2. ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ (Adjustable Resistor)

ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ โครงสร้างของตัวต้านทานแบบนี้มีลักษณะคล้ายกับแบบไวร์วาวด์ แต่โดยส่วนใหญ่บริเวณลวดตัวนำ จะไม่เคลือบด้วยสารเซรามิคและมีช่องว่างทำให้มองเห็นเส้นลวดตัวนำ เพื่อทำการลัดเข็มขัดค่อมตัวต้านทาน โดยจะมีขาปรับให้สัมผัสเข้ากับจุดใดจุดหนึ่ง บนเส้นลวดของความต้านทาน ตัวต้านทานแบบนี้ส่วนใหญ่มีค่าความต้านทานต่ำ แต่อัตราทนกำลังวัตต์สูง การปรับค่าความต้านทานค่าใดค่าหนึ่ง สามารถกระทำได้ในช่วงของความต้านทานตัวนั้น ๆ เหมาะกับงาน ที่ต้องการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเสมอ ๆ

3. ตัวต้านทานแบบเปลี่ยนค่าได้ (Variable Resistor)

ตัวต้านทานแบบเปลี่ยนค่าได้ ตัวต้านทานแบบเปลี่ยนค่าได้ (Variable Resistor) โครงสร้างภายในทำมาจากคาร์บอน เซรามิค หรือพลาสติกตัวนำ ใช้ในงานที่ต้องการเปลี่ยนค่าความต้านทานบ่อย ๆ เช่นในเครื่องรับวิทยุ, โทรทัศน์ เพื่อปรับลดหรือเพิ่มเสียง, ปรับลดหรือเพิ่มแสงในวงจรหรี่ไฟ มีอยู่หลายแบบขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน เช่นโพเทนชิโอมิเตอร์ (Potentiometer) หรือพอต (Pot)สำหรับชนิด ที่มีแกนเลื่อนค่าความต้านทาน หรือแบบที่มีแกนหมุนเปลี่ยนค่าความต้านทานคือโวลลุ่ม (Volume) เพิ่มหรือลดเสียงมีหลายแบบให้เลือกคือ 1 ชั้น, 2 ชั้น และ 3 ชั้น เป็นต้น ส่วนอีกแบบหนึ่งเป็นแบบที่ไม่มีแกนปรับโดยทั่วไปจะเรียกว่า โวลลุ่มเกือกม้า หรือทิมพอต (Trimpot)

หน่วย

โอห์ม (สัญลักษณ์: Ω) เป็นหน่วย SI ของความต้านทานไฟฟ้า ถูกตั้งชื่อตาม จอร์จ ไซมอนโอห์ม หนึ่งโอห์มเทียบเท่ากับหนึ่งโวลต์ต่อหนึ่งแอมแปร์ เนื่องจากตัวต้านทานถูกระบุค่าและถูกผลิตในจำนวนที่เยอะมาก หน่วยที่หาได้เป็นมิลลิโอห์ม(1 mΩ =  Ω), กิโลโอห์ม (1 kΩ =  Ω) และ เมกโอห์ม (1 MΩ =  Ω) ยังมีในการใช้งานทั่วไป

ค่าตรงข้ามความต้านทานเรียกว่าค่า conductance ต้วย่อ G = 1/R และมีหน่วยวัดเป็น siemens (หน่วย SI) บางครั้งเรียกว่า mho ดังนั้นซีเมนส์เป็นส่วนกลับของโอห์ม: แม้ว่าแนวคิดของ conductance มักจะถูกใช้ในการวิเคราะห์วงจร ตัวต้านทานในทางปฏิบัติจะถูกระบุไว้เสมอในแง่ของความต้านทาน (โอห์ม) มากกว่าค่า conductance

๒.๒ เซ็นเซอร์ (Sensor)

ภาพประกอบ ๒ เซ็นเซอร์ (Sensor)

          ตัวรับรู้ หรือ เซ็นเซอร์ (อังกฤษ: sensor) เป็นวัตถุชนิดหนึ่งที่มีหน้าที่ตรวจจับเหตุการณ์หรือการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมของตัวมันเอง จากนั้นมันก็จะให้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันออกมา ตัวรับรู้เป็นตัวแปรสัญญาณ (อังกฤษ: transducer) ชนิดหนึ่ง มันสามารถให้สัญญาณออกมาได้หลากหลายชนิด โดยทั่วไปจะใช้สัญญาณไฟฟ้าหรือสัญญาณแสง ยกตัวอย่างเช่นคู่ควบความร้อน (อังกฤษ: thermocouple) จะแปลงค่าอุณหภูมิ(สิ่งแวดล้อม)ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน ในทำนองที่คล้ายกัน เทอร์มอมิเตอร์แบบปรอทในหลอดแก้วจะเปลี่ยนอุณหภูมิที่วัดได้ให้อยู่ในรูปการขยายตัวหรือการหดตัวของของเหลว ซึ่งสามารถอ่านได้บนหลอดแก้วที่ผ่านการสอบเทียบแล้ว ตัวรับรู้ทุกชนิดจะต้องผ่านการสอบเทียบ (อังกฤษ: calibrate) โดยเทียบกับค่ามาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับ

          ตัวรับรู้ถูกใช้ในอุปกรณ์ประจำวัน เช่นปุ่มกดลิฟต์แบบไวต่อการสัมผัส(เซ็นเซอร์สัมผัส) และโคมไฟที่สลัวหรือสว่างขึ้นโดยการสัมผัสที่ฐาน นอกจากนี้ยังมีการใช้งานเซ็นเซอร์นับไม่ถ้วนที่คนส่วนใหญ่ไม่ได้รับรู้ ด้วยความก้าวหน้าทางเครื่องกลจุลภาคและแพลตฟอร์มไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ง่ายต่อการใช้งาน การใช้งานของตัวรับรู้ได้ขยายออกไปไกลเกินกว่าการวัดในสาขาอุณหภูมิ, ความดันหรือการไหลแบบเดิมส่วนมาก ยกตัวอย่างเช่น MARG (Magnetic, Angular Rate, and Gravity) sensors ยิ่งไปกว่านั้น ตัวรับรู้แบบแอนะล็อคเช่นโปเทนโอมิเตอร์และตัวต้านทานที่ไวต่อแรงยังคงถูกใช้อยู่อย่างกว้างขวาง การใช้งานจะรวมถึงการผลิตและเครื่องจักร, เครื่องบินและยานอวกาศ, รถยนต์, เครื่องไฟฟ้า, การแพทย์, และหุ่นยนต์ มันยังรวมถึงในชีวิตประจำวัน

          ความไวของตัวรับรู้หมายถึงว่าสัญญาณส่งออกของตัวรับรู้จะเปลี่ยนแปลงมากแค่ไหนเมื่อปริมาณของสัญญาณที่ป้อนเข้าเพื่อทำการวัดมีการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่นถ้าปรอทในเทอร์มอมิเตอร์เครื่องไหวไป๑ ซม. เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป ๑ องศาเซลเซียส ดังนั้นความไวจะมีค่าเป็น ๑ เซนติเมตร/°C (สมมติว่าสโลป Dy/Dx มีลักษณะเป็นเชิงเส้น) ตัวรับรู้บางตัวยังอาจมีผลกระทบกับสิ่งที่มันวัด; เช่นเทอร์มอมิเตอร์ที่อุณหภูมิห้องถูกใส่ลงในถ้วยร้อนที่ใส่ของเหลว ความเย็นของเทอร์มอมิเตอร์จะทำให้ของเหลวเย็นลงในขณะที่ของเหลวทำให้เทอร์มอมิเตอร์ร้อนขึ้น ตัวรับรู้จำเป็นจะต้องมีการออกแบบเพื่อให้มีผลขนาดเล็กกับสิ่งที่ถูกวัด; การทำให้ตัวรับรู้มีขนาดเล็กลงมักจะปรับปรุงให้ดีขึ้นในเรื่องนี้และอาจทำให้เกิดข้อได้เปรียบอื่น ๆ [อ้างจำเป็น] ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจะช่วยให้มีการสร้างตัวรับรู้อื่น ๆ มากขึ้นอีกมากมายในขนาดจุลภาคเช่นไมโครเซนเซอร์โดยใช้เทคโนโลยี MEMS (Microelectromechanical systems) ในหลายกรณีส่วนใหญ่ ไมโครเซนเซอร์จะมีความเร็วและความไวที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับกรรมวิธีแบบมหภาค

          ๒.๑.๒ การจำแนกประเภทของข้อผิดพลาดในการวัด

ตัวรับรู้ที่ดีต้องทำตามกฎต่อไปนี้

- มีความไวต่อคุณสมบัติที่จะวัด

- มีความไวต่อคุณสมบัติอื่นใด ๆที่อาจจะพบได้ในการประยุกต์ใช้ของมัน

- ไม่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติที่จะวัด

ตัวรับรู้ในอุดมคติจะถูกออกแบบมาให้เป็นแบบเชิงเส้นหรือเป็นเส้นตรงกับบางฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายของการวัดซึ่งปกติเป็นค่าลอการิทึม เอาต์พุตของตัวรับรู้ดังกล่าวเป็นสัญญาณแอนะล็อคและเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าหรือฟังก์ชันที่เรียบง่ายของคุณสมบัติที่ถูกวัด จากนั้น ความไวจะถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนระหว่างสัญญาณเอาต์พุตกับคุณสมบัติที่ถูกวัด ตัวอย่างเช่น ถ้าเซ็นเซอร์ตัวหนึ่งใช้วัดอุณหภูมิและมีเอาต์พุตเป็นแรงดันค่าหนึ่ง ความไวจะเป็นค่าคงที่มีหน่วยเป็นโวลต์/เคลวิน [V/K]; เซ็นเซอร์นี้ทำงานเป็นเชิงเส้นเพราะอัตราส่วนเป็นค่าคงที่ที่ทุกจุดของการวัด

สำหรับสัญญาณเซ็นเซอร์ที่เป็นแอนะล๊อคที่จะต้องถูกประมวล หรือถูกใช้ในอุปกรณ์ดิจิทัล มันจะต้องถูกแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิทัลโดยใช้ตัวแปลงแอนะล๊อคเป็นดิจิตอล (อังกฤษ: analog-to-digital converter หรือ ADC)

๒.๑.๒ การเบี่ยงเบนของตัวรับรู้

ถ้าเซ็นเซอร์ไม่เป็นอุดมคติ การเบี่ยงเบนหลายประเภทสามารถถูกสังเกตได้ดังนี้:

- ความไวอาจแตกต่างในทางปฏิบัติจากค่าที่ระบุไว้ สิ่งนี้เรียกว่าข้อผิดพลาดของความไว

- เนื่องจากช่วงของสัญญาณเอาต์พุตจะถูกจำกัดเสมอ ดังนั้นในที่สุดสัญญาณเอาต์พุตก็จะตกลงถึงขั้นต่ำสุดหรือขึ้นสูงถึงขั้นสูงสุดเมื่อคุณสมบัติที่จะทำการวัดมีค่าเกินขีดจำกัด ช่วงเต็มสเกลจะกำหนดค่าสูงสุดและต่ำสุดของคุณสมบัติที่จะทำการวัด [citation needed]

- ถ้าสัญญาณเอาต์พุตไม่เป็นศูนย์เมื่อคุณสมบัติที่ถูกวัดเป็นศูนย์ ตัวรับรู้จะมีการชดเชยหรือไบอัส สิ่งนี้ถูกกำหนดว่าเป็นเอาต์พุตของตัวรับรู้ที่อินพุตเป็นศูนย์

- ถ้าความไวไม่คงที่ตลอดช่วงการทำงานของตัวรับรู้ สิ่งนี้เรียกว่าการไม่เป็นเชิงเส้น ปกติสิ่งนี้มักจะถูกกำหนดโดยปริมาณเอาต์พุตที่แตกต่างจากพฤติกรรมในอุดมคติตลอดช่วงที่เต็มสเกลของตัวรับรู้ มักจะหมายถึงเป็นร้อยละของจำนวนเต็มสเกล

- ถ้าค่าความเบี่ยงเบนเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของคุณสมบัติที่ถูกวัดตลอดช่วงเวลา มันจะมีข้อผิดพลาดแบบไดนามิก บ่อยครั้งที่พฤติกรรมนี้จะถูกอธิบายด้วยการพล็อตกร๊าฟที่เป็นลางแสดงให้เห็นข้อผิดพลาดที่มีความไวกับเฟสชิฟที่เป็นฟังชั่นของความถี่ของสัญญาณอินพุตที่เป็นระยะ ๆ

- ถ้าสัญญาณเอาต์พุตเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆเป็นอิสระจากคุณสมบัติที่ถูกวัด สิ่งนี้ถูกกำหนดให้เป็น 'ดริฟท์' (drift) ดริฟท์ระยะยาวมักจะบ่งบอกถึงการเสื่อมสมรรถภาพอย่างช้า ๆ ของคุณสมบัติของตัวรับรู้ตลอดช่วงเวลาอันยาวนาน

- เสียงรบกวนเป็นการเบี่ยงเบนแบบสุ่มของสัญญาณที่แปรตามเวลา

- hysteresis เป็นข้อผิดพลาดอันหนึ่งที่เกิดขึ้นโดยเมื่อคุณสมบัติที่ถูกวัดเปลี่ยนทิศทางเป็นตรงกันข้าม แต่มีความล่าช้าของเวลาที่แน่นอนบางอย่างสำหรับตัวรับรู้ที่จะตอบสนอง เป็นการสร้างข้อผิดพลาดในการชดเชยที่แตกต่างกันในทิศทางหนึ่งมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง

- ถ้าตัวรับรู้มีสัญญาณเอาต์พุตเป็นดิจิทัล เอาต์พุตจะเป็นค่าประมาณที่สำคัญของคุณสมบัติที่ถูกวัด ข้อผิดพลาดโดยประมาณจะถูกเรียกว่า ข้อผิดพลาดจากการแปลงเป็นค่าดิจิทัล (อังกฤษ: digitization error)

- ถ้าสัญญาณถูกตรวจสอบแบบดิจิทัล ข้อจำกัดของความถี่ที่ใช้เพื่อสุ่มตัวอย่างยังสามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดแบบไดนามิกด้วยเช่นกัน หรือถ้าเสียงรบกวนที่มีการแปรเปลี่ยนหรือมีการเพิ่มเข้ามาทำการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะที่ความถี่ที่ใกล้อัตราการสุ่มตัวอย่างหลายกลุ่มอาจก่อให้เกิดข้อผิดพลาดได้

- ตัวรับรู้อาจไวต่อคุณสมบัติอื่นบ้างไม่มากก็น้อยนอกเหนือจากคุณสมบัติที่กำลังถูกวัด ตัวอย่างเช่น ตัวรับรู้ส่วนใหญ่จะได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมของพวกมัน

การเบี่ยงเบนทั้งหลายเหล่านี้สามารถแยกประเภทได้ว่าเป็นข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบหรือข้อผิดพลาดจากการสุ่ม ข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบบางครั้งอาจจะได้รับการชดเชยด้วยวิธีการบางอย่างของการสอบเทียบ เสียงรบกวนเป็นข้อผิดพลาดแบบสุ่มที่สามารถทำให้ลดลงได้โดยการประมวลผลสัญญาณ เช่นการกรอง ปกติจะอยู่ที่ค่าใช้จ่ายของพฤฒิกรรมแบบไดนามิกของตัวรับรู้

๒.๑.๒.๑ ความละเอียด

                   ความละเอียดของตัวรับรู้คือการเปลี่ยนแปลงที่เล็กที่สุดที่มันจะสามารถตรวจพบได้ในปริมาณที่มันกำลังวัด เช่นในจอแสดงผลแบบดิจิทัล ดิจิตหลักที่สำคัญน้อยที่สุดจะกระพริบ เป็นการแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของขนาดนั้นเท่านั้นที่จะถูกปรับละเอียด ความละเอียดจะเกี่ยวข้องกับความแม่นยำที่จะทำการวัด ตัวอย่างเช่นหัววัดอุโมงค์การสแกน (ปลายแหลมใกล้พื้นผิวใช้รวบรวมกระแสอุโมงค์อิเล็กตรอน) สามารถสร้างความละเอียดในการวัดอะตอมและโมเลกุล

          ๒.๑.๓ เซ็นเซอร์ในธรรมชาติ

ข้อมูลเพิ่มเติม: การรับรู้

อวัยวะของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีเซ็นเซอร์ทางชีวภาพที่มีหน้าที่คล้ายกับอุปกรณ์เชิงกลที่ได้อธิบายไว้ เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นเซลล์พิเศษมีความไวต่อ

- แสง, การเคลื่อนไหว, อุณหภูมิ, สนามแม่เหล็ก, แรงโน้มถ่วง, ความชื้น, การสั่นสะเทือน, แรงดัน, สนามไฟฟ้า, เสียงและลักษณะทางกายภาพอื่น ๆของสภาพแวดล้อมภายนอก

- ลักษณะทางกายภาพของสภาพแวดล้อมภายในเช่นแรงยืด, การเคลื่อนไหวของอวัยวะ และตำแหน่งของอวัยวะที่ยื่นออกมาจากร่างกาย (การรับรู้การเคลื่อนไหวของอวัยวะ)

- โมเลกุลสิ่งแวดล้อมรวมทั้ง สารพิษ, สารอาหาร, และ ฟีโรโมน

- การประมาณค่าของการปฏิสัมพันธ์สารชีวโมเลกุลและบางพารามิเตอร์จลนศาสตร์

- สภาพแวดล้อมการเผาผลาญภายในเช่น ระดับน้ำตาล, ระดับออกซิเจน หรือ osmolality

- โมเลกุลสัญญาณภายในเช่น ฮอร์โมน, สารสื่อประสาท และ cytokines

- ความแตกต่างระหว่างโปรตีนของอวัยวะตัวเองและของสภาพแวดล้อมหรือสิ่งมีชีวิตต่างด้าว

๒.๑.๔ เซ็นเซอร์เคมี

เซ็นเซอร์เคมีเป็นอุปกรณ์การวิเคราะห์ตัวเองที่สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของ สภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ ข้อมูลถูกจัดให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณ ทางกายภาพที่สามารถวัดได้ที่มีสหสัมพันธ์กับความเข้มข้นของสารเคมีชนิดหนึ่ง (เรียกว่าเป็นตัว วิเคราะห์) สองขั้นตอนหลักมีส่วนร่วมในการทำงานของเซ็นเซอร์ทางเคมีคือ การรับรู้ และการถ่ายเทกระแส ในขั้นตอนการรับรู้ โมเลกุลตัววิเคราะห์เลือกปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลหรือไซต์ของตัวรับที่รวมอยู่ในโครงสร้างขององค์ประกอบการรับรู้ของเซ็นเซอร์ ดังนั้นพารามิเตอร์คุณลักษณะทางกายภาพจะแปรเปลี่ยนและการแปรเลี่ยนนี้จะถูกรายงานโดยใช้วิธีการถ่ายเทกระแสแบบบูรณาการที่สร้างสัญญาณเอาต์พุต เซ็นเซอร์เคมีที่มีพื้นฐานจากวัสดุการรับรู้ของธรรมชาติทางชีวภาพเรียกว่าไบโอเซนเซอร์ อย่างไรก็ตาม เมื่อวัสดุสังเคราะห์ biomimetic กำลังจะแทนที่ บางส่วนของวัสดุ biomaterials เพื่อการรับรู้ ความแตกต่างที่คมชัดระหว่างไบโอเซนเซอร์และเซ็นเซอร์เคมีมาตรฐานคือ superfluous วัสดุ biomimetic ทั่วไปที่ถูกใช้ในการพัฒนาเซ็นเซอร์ เป็นโพลีเมอ และ aptamers ที่ถูกพิมพ์แบบโมเลกุล

๒.๑.๕ ไบโอเซ็นเซอร์

ใน biomedicine และเทคโนโลยีชีวภาพ เซ็นเซอร์ที่ตรวจพบตัววิเคราะห์, ต้องขอบคุณองค์ประกอบทางชีวภาพ เช่น เซลล์, โปรตีน, กรดนิวคลีอิค หรือ โพลีเมอ biomimetic, จะถูกเรียกว่า ไบโอเซนเซอร์ ในขณะที่เซ็นเซอร์ที่ไม่ใช่ชีวภาพ, แม้ว่าจะเป็นอินทรีย์(= เคมีคาร์บอน) สำหรับตัววิเคราะห์ทางชีวภาพจะถูกเรียกว่านาโนเซ็นเซอร์ (เช่น microcantilevers) คำศัพท์นี้ใช้สำหรับทั้งงานในหลอดทดลองและในสัตว์ทดลอง การห่อหุ้มขององค์ประกอบทางชีวภาพใน ไบโอเซนเซอร์นำเสนอปัญหาที่แตกต่างกันเล็กน้อยจากพวกที่อยู่ในเซ็นเซอร์สามัญ มันก็สามารถทำได้ทั้งโดยวิธีการของอุปสรรค semipermeable เช่นเยื่อฟอกไตหรือไฮโดรเจลหรือพอลิเมอแมทริกซ์ ๓ มิติ ซึ่งเป็นทั้งกายภาพจำกัดแมคโครโมเลกุลที่มีความไวหรือทางเคมีจำกัดแมคโครโมเลกุลโดยการผูกมัดมันเข้ากับนั่งร้าน

           ๒.๑.๖ เซ็นเซอร์แก๊ส

เซนเซอร์ (Sensor)Gas Detector โดยทั่วไป ก็จะมีอยู่ ๔ ประเภทหลัก ๆ ก็คือ

- Catalytic Sensor มีหลักการทำงานคือ เมื่อมีก๊าซผ่านเข้ามายังตัวเซ็นเซอร์ ก็จะส่งผลให้ค่าความต้านทานลัพธ์ในวงจรบริดจ์เกิดการไม่สมดุล และส่งสัญญาณเอาต์พุตออกมา ซึ่งเป็นค่าที่แปรผันแบบเป็นสัดส่วนกับค่าความหนาแน่นของก๊าซ เซ็นเซอร์ชนิดนี้มีข้อดี คือ ราคาไม่แพง มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ง่ายต่อการออกแบบในการใช้งาน รวมถึงมีความทนทานสูงอีกด้วย ส่วนข้อเสีย คือ อาจมีผลกระทบที่เป็นพิษได้จากสารเร่งปฏิกิริยาที่ฉาบเคลือบที่ขดลวดไฟฟ้า เซนเซอร์ประเภทนี้เหมาะกับการตรวจจับก๊าซติดไฟได้ (Combustible Gases)

- Electrochemical Sensor มีหลักการทำงานคือ โครงสร้างที่อยู่ภายในอันประกอบไปด้วยสารอิเล็กโตรไลต์ จะทำปฏิกิริยากับก๊าซที่ผ่านเข้ามายังตัวเซนเซอร์ แต่ก็มีข้อจำกัดตรงที่ตรวจจับก๊าซได้เป็นบางชนิด เช่น คลอรีน คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และไฮโดรเจน เซนเซอร์ประเภทนี้เหมาะกับการตรวจจับก๊าซพิษที่ไม่ติดไฟ

- Infrared Sensor มีหลักการทำงานคือ ใช้อุปกรณ์ประเภทแสงทำหน้าที่ตรวจจับก๊าซ

เซ็นเซอร์ชนิดนี้มีข้อดี คือ ไม่เกิดผลกระทบที่เป็นพิษจากสารเร่งปฏิกิริยาภายในตัวเซนเซอร์ ส่วนข้อเสีย คือ ลำแสงที่ใช้ในการตรวจจับก๊าซอาจถูกเบี่ยงเบนโดยสิ่งกีดขวางอื่น ๆ ได้ เซนเซอร์ประเภทนี้เหมาะกับการตรวจจับก๊าซติดไฟได้ (Combustible Gases)

- Solid State Sensor มีหลักการทำงานคือ เมื่อมีก๊าซผ่านเข้ามายังตัวเซนเซอร์ ก็จะมีโครงสร้างภายในที่ประกอบไปด้วยสารกึ่งตัวนำ คือ ดีบุกออกไซด์ (Tin Oxide) ซึ่งจะมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ก็จะทำการตอบสนองต่อก๊าซที่ผ่านเข้ามา โดยเกิดการเปลี่ยนค่าความต้านทาน ข้อดีคือ สามารถตรวจจับก๊าซได้หลายชนิดในย่าน ppm อีกทั้งราคาไม่แพง มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน รวมถึงมีความทนทานสูงอีกด้วย แต่ก็มีข้อเสีย คือ อาจมีความจำเป็นต้องปรับตั้งเครื่องบ่อย เนื่องจากอาจเกิดความผิดพลาดในการอ่านค่าได้เมื่อเซนเซอร์ตอบสนองกับก๊าซที่ปะปนอยู่ในธรรมชาติ เซนเซอร์ประเภทนี้เหมาะกับการตรวจจับก๊าซพิษที่ไม่ติดไฟ

       ๒.๑.๖.๑ เกณฑ์การเลือกใช้เซ็นเซอร์

อุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่แนะนำจะขึ้นอยู่กับรายละเอียดดังนี้

       - ระยะตรวจจับที่ต้องการ

       -  เป้าหมายในการตรวจจับ

       - รูปแบบของหน้าสัมผัสของเซ็นเซอร์ แบบหัวเรียบ หรือแบบหัวยื่น

      - รูปร่างของเซ็นเซอร์ / รูปแบบการติดตั้ง

      - เซ็นเซอร์ตรวจจับแก๊สแบบอื่น ๆ

      - สภาพแวดล้อมที่ติดตั้งเซ็นเซอร์

      - การป้องกันทางกลศาสตร์

     - ข้อกำหนด และความต้องการทางด้านไฟฟ้า (AC/DC, 3สาย/2สาย)

     ๒.๑.๗ ระยะในการตรวจจับ

โดยระยะในการตรวจจับจะขึ้นอยู่กับตัวแปรดังนี้

     ๒.๑.๗.๑ ขนาดของขดลวดเซ็นเซอร์

    - ขนาดของตัวเซ็นเซอร์

-    ยิ่งคุณภาพของเซ็นเซอร์สูง ประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์จะได้มาตรฐานมากขึ้น

๒.๑.๘ ระยะตรวจจับ

ระยะตรวจจับ คือ ระยะที่วัตถุเป้าหมายเข้ามาใกล้หน้าสัมผัสของเซ็นเซอร์ โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนในค่าของสัญญาณที่ส่งออกไป

๒.๓ รีเลย์ (Relay)

          รีเลย์ (อังกฤษ: relay) คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ตัด-ต่อวงจร โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า และการที่จะให้มันทำงานก็ต้องจ่ายไฟให้มันตามที่กำหนด เพราะเมื่อจ่ายไฟให้กับตัวรีเลย์ มันจะทำให้หน้าสัมผัสติดกัน กลายเป็นวงจรปิด และตรงข้ามทันทีที่ไม่ได้จ่ายไฟให้มัน มันก็จะกลายเป็นวงจรเปิด ไฟที่เราใช้ป้อนให้กับตัวรีเลย์ก็จะเป็นไฟที่มาจาก เพาเวอร์ฯ ของเครื่องเรา ดังนั้นทันทีที่เปิดเครื่อง ก็จะทำให้รีเลย์ทำงาน

๒.๓.๑ประเภทของรีเลย์

เป็นอุปกรณ์ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์โดยมีหลักการทำงานคล้ายกับ ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าหรือโซลินอยด์ (solenoid) รีเลย์ใช้ในการควบคุมวงจร ไฟฟ้าได้อย่างหลากหลาย รีเลย์เป็นสวิตช์ควบคุมที่ทำงานด้วยไฟฟ้า แบ่งออกตามลักษณะการใช้งานได้เป็น ๒ ประเภทคือ

๑.รีเลย์กำลัง (power relay) หรือมักเรียกกันว่าคอนแทกเตอร์ (Contactor or Magneticcontactor)ใช้ในการควบคุมไฟฟ้ากำลัง มีขนาดใหญ่กว่ารีเลย์ธรรมดา

๒.รีเลย์ควบคุม (control Relay) มีขนาดเล็กกำลังไฟฟ้าต่ำ ใช้ในวงจรควบคุมทั่วไปที่มีกำลังไฟฟ้าไม่มากนัก หรือเพื่อการควบคุมรีเลย์หรือคอนแทกเตอร์ขนาดใหญ่ รีเลย์ควบคุม บางทีเรียกกันง่าย ๆ ว่า "รีเลย์"

๒.๓.๒ชนิดของรีเลย์

การแบ่งชนิดของรีเลย์สามารถแบ่งได้ ๑๑ แบบ คือ

ชนิดของรีเลย์แบ่งตามลักษณะของคอยล์ หรือ แบ่งตามลักษณะการใช้งาน (Application) ได้แก่รีเลย์ดังต่อไปนี้

๑.รีเลย์กระแส (Current relay) คือ รีเลย์ที่ทำงานโดยใช้กระแสมีทั้งชนิดกระแสขาด (Under- current) และกระแสเกิน (Over current)

๒.รีเลย์แรงดัน (Voltage relay) คือ รีเลย์ ที่ทำงานโดยใช้แรงดันมีทั้งชนิดแรงดันขาด (Under-voltage) และ แรงดันเกิน (Over voltage)

๓.รีเลย์ช่วย (Auxiliary relay) คือ รีเลย์ที่เวลาใช้งานจะต้องประกอบเข้ากับรีเลย์ชนิดอื่น จึงจะทำงานได้

๔.รีเลย์กำลัง (Power relay) คือ รีเลย์ที่รวมเอาคุณสมบัติของรีเลย์กระแส และรีเลย์แรงดันเข้าด้วยกัน

๕.รีเลย์เวลา (Time relay) คือ รีเลย์ที่ทำงานโดยมีเวลาเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ซึ่งมีอยู่ด้วยกัน ๔ แบบ คือ

 ๑- รีเลย์กระแสเกินชนิดเวลาผกผันกับกระแส (Inverse time over current relay)  คือ รีเลย์ ที่มีเวลาทำงานเป็นส่วนกลับกับกระแส

๒- รีเลย์กระแสเกินชนิดทำงานทันที (Instantaneous over current relay) คือรีเลย์ที่ทำงานทันทีทันใดเมื่อมีกระแสไหลผ่านเกินกว่าที่กำหนดที่ตั้งไว้

๓- รีเลย์แบบดิฟฟินิตไทม์เล็ก (Definite time lag relay) คือ รีเลย์ ที่มีเวลาการทำงานไม่ขึ้นอยู่กับความมากน้อยของกระแสหรือค่าไฟฟ้าอื่นๆ ที่ทำให้เกิดงานขึ้น

๔- รีเลย์แบบอินเวอสดิฟฟินิตมินิมั่มไทม์เล็ก (Inverse definite time lag relay) คือ รีเลย์ ที่ทำงานโดยรวมเอาคุณสมบัติของเวลาผกผันกับกระแส (Inverse time) และ แบบดิฟฟินิตไทม์แล็ก (Definite time lag relay) เข้าด้วยกัน

๖.รีเลย์กระแสต่าง (Differential relay) คือ รีเลย์ที่ทำงานโดยอาศัยผลต่างของกระแส

๗.รีเลย์มีทิศ (Directional relay) คือรีเลย์ที่ทำงานเมื่อมีกระแสไหลผิดทิศทาง มีแบบรีเลย์กำลังมีทิศ (Directional power relay) และรีเลย์กระแสมีทิศ (Directional current relay)

    ๘.รีเลย์ระยะทาง (Distance relay) คือ รีเลย์ระยะทางมีแบบต่างๆ ดังนี้

๑- รีแอกแตนซ์รีเลย์ (Reactance relay)

๒- อิมพีแดนซ์รีเลย์ (Impedance relay)

๓- โมห์รีเลย์ (Mho relay)

๔- โอห์มรีเลย์ (Ohm relay)

๕- โพลาไรซ์โมห์รีเลย์ (Polaized mho relay)

๖- ออฟเซทโมห์รีเลย์ (Off set mho relay)

๙.รีเลย์อุณหภูมิ (Temperature relay) คือ รีเลย์ที่ทำงานตามอุณหภูมิที่ตั้งไว้

๑๐.รีเลย์ความถี่ (Frequency relay) คือ รีเลย์ที่ทำงานเมื่อความถี่ของระบบต่ำกว่าหรือมากกว่าที่ตั้งไว้

๑๑.บูคโฮลซ์รีเลย์ (Buchholz ‘s relay) คือรีเลย์ที่ทำงานด้วยก๊าซ ใช้กับหม้อแปลงที่แช่อยู่ในน้ำมันเมื่อเกิด ฟอลต์ ขึ้นภายในหม้อแปลง จะทำให้น้ำมันแตกตัวและเกิดก๊าซขึ้นภายในไปดันหน้าสัมผัส ให้รีเลย์ทำงาน

จุดต่อใช้งานมาตรฐาน ประกอบด้วย

     จุดต่อ NC ย่อมาจาก normal close หมายความว่าปกติดปิด หรือ หากยังไม่จ่ายไฟให้ขดลวดเหนี่ยวนำหน้าสัมผัสจะติดกัน โดยทั่วไปเรามักต่อจุดนี้เข้ากับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการให้ทำงานตลอดเวลาเช่น

จุดต่อ NO ย่อมาจาก normal open หมายความว่าปกติเปิด หรือหากยังไม่จ่ายไฟให้ขดลวดเหนี่ยวนำหน้าสัมผัสจะไม่ติดกัน โดยทั่วไปเรามักต่อจุดนี้เข้ากับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการควบคุมการเปิดปิดเช่นโคมไฟสนามหรือหน้าบ้าน

จุดต่อ C ย่อมากจาก common คือจุดร่วมที่ต่อมาจากแหล่งจ่ายไฟ

ภาพประกอบที่1 ข้อคำนึกถึงใช้งานรีเลย์ทั่วไป

        ๑.แรงดันใช้งาน หรือแรงดันที่ทำให้รีเลย์ทำงานได้ หากเราดูที่ตัวรีเลย์จะระบุค่า แรงดันใช้งานไว้ (หากใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนมากจะใช้แรงดันกระแสตรงในการใช้งาน) เช่น 12VDC คือต้องใช้แรงดันที่ 12 VDC เท่านั้นหากใช้มากกว่านี้ ขดลวดภายใน ตัวรีเลย์อาจจะขาดได้ หรือหากใช้แรงดันต่ำกว่ามาก รีเลย์จะไม่ทำงาน ส่วนในการต่อวงจรนั้นสามารถต่อขั้วใดก็ได้ครับ เพราะตัวรีเลย์จะไม่ระบุขั้วต่อไว้(นอกจากชนิดพิเศษ)
        ๒. การใช้งานกระแสผ่านหน้าสัมผัส ซึ่งที่ตัวรีเลย์จะระบุไว้ เช่น 10A 220AC คือ หน้าสัมผัสของรีเลย์นั้นสามารถทนกระแสได้ 10 แอมแปร์ที่ 220VAC ครับ แต่การใช้ก็ควรจะใช้งานที่ระดับกระแสต่ำกว่านี้จะเป็นการดีกว่าครับเพราะถ้ากระแสมากหน้าสัมผัสของรีเลย์จะละลายเสียหายได
       ๓.จำนานหน้าสัมผัสการใช้งาน ควรดูว่ารีเลย์นั้นมีหน้าสัมผัสให้ใช้งานกี่อัน และมีขั้วคอมมอนด้วยชนิดของรีเลย์หรือไม่

๒.๓.๓ชนิดของรีเลย์

รีเลย์ที่นิยมใช้งานและรู้จักกันแพร่หลาย๔ชนิด
๑.อาร์เมเจอร์รีเลย์(ArmatureRelay)
๒.รีดรีเลย์(ReedRelay)
๓.รีดสวิตช์(ReedSwitch)
๔.โซลิดสเตตรีเลย์ (Solid-State Relay)

๒.๓.๔ประเภทของรีเลย์

เป็นอุปกรณ์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์มีหลักการทำงานคล้ายกับขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าหรือโซลินอยด์ (solenoid) รีเลย์ใช้ในการควบคุมวงจร ไฟฟ้าได้อย่างหลากหลาย รีเลย์เป็นสวิตช์ควบคุมที่ทำงานด้วยไฟฟ้าแบ่งออกตามลักษณะการใช้งานได้เป็น2ประเภทคือ
 ๑.รีเลย์กำลัง (power relay) หรือมักเรียกกันว่าคอนแทกเตอร์ (Contactor or Magneticcontactor)ใช้ในการควบคุมไฟฟ้ากำลังมีขนาดใหญ่กว่ารีเลย์ธรรมดา
๒.รีเลย์ควบคุม (control Relay) มีขนาดเล็กกำลังไฟฟ้าต่ำ ใช้ในวงจรควบคุมทั่วไปที่มีกำลังไฟฟ้าไม่มากนักหรือเพื่อการควบคุมรีเลย์หรือคอนแทกเตอร์ขนาดใหญ่รีเลย์ควบคุมบางทีเรียกกันง่ายๆว่า "รีเลย์"

๒.๓.๖ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับรีเลย์

๑. หน้าที่ของรีเลย์ คือ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ตรวจสอบสภาพการณ์ของทุกส่วน ในระบบกำลังไฟฟ้าอยู่ตลอดเวลาหากระบบมีการทำงานที่ผิดปกติรีเลย์จะเป็นตัวสั่งการให้ตัดส่วนที่ลัดวงจรหรือส่วนที่ทำงานผิดปกติ ออกจากระบบทันทีโดยเซอร์กิตเบรกเกอร์จะเป็นตัวที่ตัดส่วนที่เกิดฟอลต์ออกจากระบบจริงๆ
๒.ประโยชน์ของรีเลย์
๑.ทำให้ระบบส่งกำลังมีเสถียรภาพ(Stability)สูงโดยรีเลย์จะตัดวงจรเฉพาะส่วนที่เกิดผิดปกติออกเท่านั้นซึ่งจะเป็นการลดความเสียหายให้แก่ระบบน้อยที่สุด
๒.ลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมส่วนที่เกิดผิดปกติ
๓.ลดความเสียหายไม่เกิดลุกลามไปยังอุปกรณ์อื่นๆ
๔.ทำให้ระบบไฟฟ้าไม่ดับทั้งระบบเมื่อเกิดฟอลต์ขึ้นในระบบ
๓.คุณสมบัติที่ดีของรีเลย์
๑.ต้องมีความไว(Sensitivity)คือมีความสามารถในการตรวจพบสิ่งที่ผิดปกติเพียงเล็กน้อยได้
๒.มีความเร็วในการทำงาน (Speed) คือความสามารถทำงานได้รวดเร็วทันใจ ไม่ทำให้เกิดความเสียหายแก่อุปกรณ์และไม่กระทบกระเทือนต่อระบบ โดยทั่วไปแล้วเวลา ที่ใช้ในการตัดวงจรจะขึ้นอยู่กับระดับของแรงดันของระบบด้วย
ระบบ๖-๑๐เควีจะต้องตัดวงจรภายในเวลา๑.๕-๓.๐วินาที
ระบบ๑๐๐-๒๒๐เควีจะต้องตัดวงจรภายในเวลา๐.๑๕-๐.๓วินาที
ระบบ๓๐๐-๕๐๐เควีจะต้องตัดวงจรภายในเวลา๐.๑-๐.๑๒วินาที

๒.๔ บอร์ด บลูทูธ (Blueooth)

  

 ภาพประกอบที่ ๔ บอร์ด บลูทูธ            

HC05 คือ

HC05 เป็นโมดูล Bluetooth ที่ใช้งานในการเชื่อมต่อกับสมาร์ทดีไวซ์ต่างๆ ให้สมาร์ทดีไวซ์สามารถสื่อสารกับไมโครคอนโทรเลอร์ (Arduino AVR PIC etc.) ได้ ผ่าน Serial port โมดูลรุ่น HC05 สามารถตั้งให้ใช้งานเป็นได้ทั้งโหมด Master (ให้อุปกรณ์อื่นมาเชื่อมต่อ) และโหมด Slave (เชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น) การตั้งค่าต่างๆ เช่น ชื่ออุปกรณ์ รหัสผ่าน ทำได้ผ่าน AT Command ซึ่งจะต้องมีการต่อขาพิเศษเพื่อให้โมดูลเข้าโหมดการตั้งค่า หรือกดปุ่มบนโมดูลค้างไว้

HC05 กับอุปกรณ์ที่รองรับHC05 เป็นโมดูล Bluetooth ที่รองรับกับอุปกรณ์ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน (05/08/2558) มีเพียง IPhone ที่ไม่สามารถใช้งานได้ เนื่องจาก IPhone ใช้ Bluetooth เวอร์ชั่น ๔.๐ ต้องใช้งานโมดูล HM-10 แทน ซึ่งเป็นโมดูล Bluetooth 4.0 จึงจะสามารถนำมาใช้งานกับ IPhone ได้ 

เริ่มต้นใช้งาน HC

เริ่มต้นใช้งาน HC05 จะแบ่งออกเป็น ๒ ส่วน คือ

๑.      การต่อวงจรตั้งค่า

โมดูล HC05 ใช้การสื่อสารผ่าน Serial port กรณีที่มีโมดูล USB TTL to UART อยู่แล้ว สามารถนำมาต่อใช้งานเข้ากับโมดูลได้เลย โดยโมดูลใช้แหล่งจ่ายไฟที่ 5V แต่ขา Tx ของโมดูล USB TTL to UART จะต้องมีการต่อวงจรเพื่อดรอปแรงดันลง เนื่องจากโมดูล HC05 ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า

3.3V แต่ขา.  TX ของโมดูล USB TTL to UART มีแรงดันไฟฟ้าที่ 5V หากนำมาเชื่อมต่อกันโดยตรงอาจทำให้โมดูลพังเสียหายได้

๒.๕ บอร์ด Arduino

ภาพประกอบที่ ๕ บอร์ด Arduino

       เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรเลอร์ตระกูล AVR ที่มีการพัฒนาแบบ Open Source คือมีการเปิดเผยข้อมูลทั้งด้าน Hardware และ Software ตัว บอร์ด Arduino ถูกออกแบบมาให้ใช้งานได้ง่าย ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นศึกษา ทั้งนี้ผู้ใช้งานยังสามารถดัดแปลง เพิ่มเติม พัฒนาต่อยอดทั้งตัวบอร์ด หรือโปรแกรมต่อได้อีกด้วย

       ความง่ายของบอร์ด Arduino ในการต่ออุปกรณ์เสริมต่างๆ คือผู้ใช้งานสามารถต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์จากภายนอกแล้วเชื่อมต่อเข้ามาที่ขา I/O ของบอร์ด (ดูตัวอย่างรูปที่ 1) หรือเพื่อความสะดวกสามารถเลือกต่อกับบอร์ดเสริม (Arduino Shield) ประเภทต่างๆ (ดูตัวอย่างรูปที่ 2) เช่น Arduino XBee Shield, Arduino Music Shield, Arduino Relay Shield, Arduino Wireless Shield, Arduino GPRS Shield เป็นต้น มาเสียบกับบอร์ดบนบอร์ด  Arduino แล้วเขียนโปรแกรมพัฒนาต่อได้เลย

๒.๖ มอเตอร์   (motor)

มอเตอร์ ( อังกฤษ:electric motor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล

การทำงานปกติของมอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่เกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กในตัวมอเตอร์ และสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสในขดลวดทำให้เกิดแรงดูดและแรงผลักของสนามแม่เหล็กทั้งสอง ในการใช้งานตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมการขนส่งใช้มอเตอร์ฉุด  เป็นต้น นอกจากนั้นแล้ว มอเตอร์ไฟฟ้ายังสามารถทำงานได้ถึงสองแบบ ได้แก่ การสร้างพลังงานกล และ การผลิตพลังงานไฟฟ้า
มอเตอร์ไฟฟ้าถูกนำไปใช้งานที่หลากหลายเช่น พัดลมอุตสาหกรรม เครื่องเป่า ปั๊ม เครื่องมือเครื่องใช้ในครัวเรือน และดิสก์ไดรฟ์ มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนโดยแหล่งจ่ายไฟกระแสตรง (DC) เช่น จากแบตเตอรี่, ยานยนต์หรือวงจรเรียงกระแส หรือจากแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ (AC) เช่น จากไฟบ้าน อินเวอร์เตอร์ หรือ เครื่องปั่นไฟ มอเตอร์ขนาดเล็กอาจจะพบในนาฬิกาไฟฟ้า มอเตอร์ทั่วไปที่มีขนาดและคุณลักษณะมาตรฐานสูงจะให้พลังงานกลที่สะดวกสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดใช้สำหรับการใช้งานลากจูงเรือ และ การบีบอัดท่อส่งน้ำมันและปั้มป์สูบจัดเก็บน้ำมันซึ่งมีกำลังถึง 100 เมกะวัตต์ มอเตอร์ไฟฟ้าอาจจำแนกตามประเภทของแหล่งที่มาของพลังงานไฟฟ้าหรือตามโครงสร้างภายในหรือตามการใช้งานหรือตามการเคลื่อนไหวของเอาต์พุต และอื่น ๆ

อุปกรณ์เช่นขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าและลำโพงที่แปลงกระแสไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนไหว แต่ไม่ได้สร้างพลังงานกลที่ใช้งานได้ จะเรียกถูกว่า actuator และ transducer ตามลำดับ คำว่ามอเตอร์ไฟฟ้านั้น ต้องใช้สร้างแรงเชิงเส้น(linear force) หรือ แรงบิด(torque) หรือเรียกอีกอย่างว่า หมุน (rotary) เท่านั้น

หลักการที่อยู่เบื้องหลังผลิตผลของแรงทางกลของมอเตอร์ก็คือการมีปฏิสัมพันธ์กันของกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีอยู่ในตัวมอเตอร์ กฎของแอมแปร์ถูกค้นพบโดย อ็องเดร-มารี อ็องแปร์ (André-Marie Ampère) ในปี 1820 การเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงานกลโดยวิธีการทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้ถูกแสดงให้เห็นโดย ไมเคิล ฟาราเดย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในปี 1821 ลวดแขวนอย่างอิสระถูกจุ่มลงในแอ่งของปรอทซึ่งมีสารแม่เหล็กถาวร (PM) ได้ถูกนำมาวางไว้

เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านไปยังเส้นลวด, เส้นลวดจะถูกหมุนไปรอบ ๆ แม่เหล็กแสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กรูปวงกลมปิดรอบเส้นลวด  มอเตอร์นี้มักจะถูกแสดงสาธิตให้เห็นในการทดลองทางฟิสิกส์, โดยการใช้น้ำเกลือทดแทนปรอทที่มีความเป็นพิษ แม้ว่าวงล้อบาร์โลว (Barlow's wheel) คือการปรับปรุงในช่วงยุคต้น ๆ ของการแสดงสาธิตของฟาราเดย์นี้,มอเตอร์แบบขั้วเหมือน  (homopolar motor) เหล่านี้และที่คล้ายคลึงกันจะยังคงพอที่จะประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติได้จนกระทั่งถึงในช่วงปลายศตวรรษ

ในปี 1827 นักฟิสิกส์ชาวฮังการี อานาโยดลิค(Ányos Jedlik) เริ่มการทดลองกับขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic coil)

 โครงสร้างมอเตอร์

โรเตอร์

ในมอเตอร์ไฟฟ้า ส่วนที่เคลื่อนที่คือโรเตอร์ ซึ่งจะหมุนเพลาเพื่อจ่ายพลังงานกล โรเตอร์มักจะมี ขดลวดตัวนำพันอยู่โดยรอบ ซึ่งเมื่อมีกระแสไหลผ่าน จะเกิดอำนาจแม่เหล็กที่จะไปทำปฏิกิริยากับ สนามแม่เหล็กถาวรของสเตเตอร์ ขับเพลาให้หมุนได้ อย่างไรก็ตามโรเตอร์บางตัวจะเป็นแม่เหล็กถาวรและสเตเตอร์จะมีขดลวดตัวนำสลับที่กัน

ส่วนประกอบของโรเตอร์

สเตเอตร์

จะเป็นส่วนที่อยู่กับที่ซึ่งจะประกอบด้วยโครงของมอเตอร์  แกนเหล็กสเตเตอร์  และขดลวด

ช่องว่างอากาศ

ระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์จะเป็นช่องว่างอากาศ ซึ่งจะต้องมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ช่องว่างขนาดใหญ่จะมีผลกระทบทางลบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าขดลวด

บทความหลัก: Windings

ขดลวดจะพันโดยรอบเป็นคอยล์ ปกติจะพันรอบแกนแม่เหล็กอ่อนที่เคลือบฉนวน เพื่อให้เป็นขั้วแม่เหล็กเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

มอเตอร์ไฟฟ้ามีขั้วสนามแม่เหล็กในสองรูปแบบ ได้แก่แบบขั้วที่เห็นได้ชัดเจนและแบบขั้วที่เห็นได้ไม่ชัดเจน ในขั้วที่ชัดเจน สนามแม่เหล็กของขั้วจะถูกผลิตโดยขดลวดพันรอบแกนด้านล่าง ในขั้วที่ไม่ชัดเจน หรือเรียกว่าแบบสนามแม่เหล็กกระจาย หรือแบบรอบๆโรเตอร์ ขดลวดจะกระจายอยู่ในช่องบนแกนรอบโรเตอร์ มอเตอร์แบบขั้วแฝงมีขดลวดรอบส่วนหนึ่งของขั้วเพื่อหน่วงเฟสของสนามแม่เหล็กของขั้วนั้นให้ช้าลง

มอเตอร์บางตัวขดลวดเป็นโลหะหนากว่า เช่นแท่งหรือแผ่นโลหะที่มักจะเป็นทองแดง บางทีก็เป็น อะลูมิเนียม มอเตอร์เหล่านี้โดยปกติจะถูกขับเคลื่อนโดยการเหนี่ยวนำของแม่เหล็กไฟฟ้า

การควบคุมมอเตอร์

มอเตอร์ AC แบบความเร็วคงที่จะถูกควบคุมความเร็วด้วยตัวสตาร์ทแบบ direct-on-line หรือ soft-start

มอเตอร์ AC แบบความเร็วแปรได้จะใช้ตัวปรับความเร็วที่เป็นพาวเวอร์อินเวอร์เตอร์ หรือตัวปรับแบบใช้ความถี่หรือใช้เทคโนโลยีตัวสับเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์หลายแบบแตกต่างกัน

คำว่าตัวสับเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์มักจะเกี่ยวข้องกับการใช้งานของตัวสับเปลี่ยนที่ไม่ใช้แปรงถ่านในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง และใน en:switched reluctance motor (มอเตอร์ที่ขดลวดอยู่บนสเตเตอร์

 ประเภทหลัก

มอเตอร์ไฟฟ้าทำงานบนหลักการทางกายภาพที่แตกต่างกันสามประการคือ แม่เหล็ก, ไฟฟ้าสถิต และ piezoelectric (ไฟฟ้าที่เกิดจากการกดดันทางกลไกที่มีต่อผลึกที่ไม่นำไฟฟ้า) โดยที่พบมากที่สุดคือ แม่เหล็ก

ในมอเตอร์แม่เหล็ก สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นทั้งในโรเตอร์และสเตเตอร์ สิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างสองสนามนี้คือแรงบิดที่เพลาของมอเตอร์ สนามแม่เหล็กอันใดอันหนึ่งหรือทั้งสองสนามจะต้องถูกทำให้เปลี่ยนแปลงไปกับการหมุนของโรเตอร์ ซึ่งจะทำได้โดยการสลับขั้วเปิดและปิดในเวลาที่ถูกต้องหรือการเปลี่ยนแปลงความเข้มของขั้วแม่เหล็ก

ประเภทหลักของมอเตอร์ แบ่งเป็น มอเตอร์กระแสตรง และ มอเตอร์กระแสสลับ มอเตอร์กระแสตรงกำลังจะถูกแทนที่ด้วยมอเตอร์กระแสสลับ

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับมีทั้งแบบ asynchronous และ synchronous.

เมื่อเริ่มทำงาน ซิงโครนัสมอเตอร์ต้องหมุนไปพร้อมกับการเคลื่อนที่ของสนามแม่เหล็กในทุกสภาวะของแรงบิดปกติ

ในซิงโครนัสมอเตอร์ สนามแม่เหล็กจะต้องเกิดขึ้นโดยวิธีอื่นนอกเหนือจากการเหนี่ยวนำ เช่นจากขดลวดที่แยกต่างหากหรือจากแม่เหล็กถาวร

มันเป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะความแตกต่างของความสามารถของพลังงานที่ออกมาของมอเตอร์กับเกณฑ์แรงม้าที่มีค่าเป็นหนึ่ง เพื่อที่ว่าแรงม้าเลขจำนวนเต็มหมายถึงมอเตอร์มีแรงม้าเท่ากับ หรือสูงกว่าเกณฑ์ และ แรงม้าที่เป็นเศษส่วน (อังกฤษ: fractional horsepower) หรือ FHP หมายถึง มอเตอร์มีแรงม้าต่ำกว่าเกณฑ์

มอเตอร์ DC ที่มีตัวสับเปลี่ยนจะมีหนึ่งชุดของขดลวดที่พันรอบอเมเจอร์ที่ขี่อยู่บนเพลาโรเตอร์ เพลายังแบกตัวสับเปลี่ยนอยู่ด้วย ตัวสับเปลี่ยนจะทำตัวเป็นสวิตช์ไฟแบบหมุนที่ใช้งานได้นานปีในการเปลี่ยนทิศทางการไหลของกระแสตามช่วงเวลาที่ไหลในขดลวดของโรเตอร์ในขณะที่เพลาหมุน ดังนั้น ทุกๆมอเตอร์ DC ที่ใช้แปรงจะมีกระแส AC ไหลผ่านขดลวดที่กำลังหมุน กระแสจะไหลผ่านหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งคู่ของแปรงที่แตะอยู่กับตัวสับเปลี่ยน; แปรงเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟภายนอกกับอเมเจอร์ที่กำลังหมุน

อเมเจอร์ที่กำลังหมุนประกอบด้วยหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งคอยล์ของขดลวดที่พันรอบแกนเหล็กอ่อนเคลือบฉนวน กระแสจากแปรงไหลผ่านตัวสับเปลี่ยนและขดลวดหนึ่งขดของอเมเจอร์ทำให้อเมเจอร์เป็นแม่เหล็กชั่วคราว (แม่เหล็กที่เกิดจากไฟฟ้า) สนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยอเมเจอร์จะทำปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กอยู่กับที่ ที่ผลิตโดยแม่เหล็กถาวรหรือจากขดลวดสร้างสนามอื่นๆอย่างใดอย่างหนึ่ง แรงระหว่างสองสนามแม่เหล็กมีแนวโน้มที่จะหมุนเพลาของมอเตอร์ ตัวสับเปลี่ยนจะสลับกระแสไฟที่ให้กับคอยล์ในขณะที่โรเตอร์หมุน เป็นการรักษาขั้วแม่เหล็กของโรเตอร์ให้อยู่ในแนวที่สอดคล้องกับขั้วแม่เหล็กของสเตเตอร์ เพื่อให้โรเตอร์ไม่เคยหยุดนิ่ง (เช่นเข็มทิศที่ไม่หมุนไปทางอื่น) แต่ช่วยให้หมุนตราบเท่าที่พลังงานถูกจ่ายให้

มอเตอร์ DC แบบใช้ตัวสับเปลี่ยนแบบคลาสสิกมีหลายข้อจำกัด เนื่องมาจากความจำเป็นสำหรับแปรงที่ต้องกดกับตัวสับเปลี่ยน แรงกดนี้จะสร้างแรงเสียดทานและจะเกิดประกายไฟในขณะที่แปรงต่อวงจรและตัดวงจรกับคอยล์ของโรเตอร์ตอนที่แปรงเลื่อนผ่านรอยต่อที่เป็นฉนวนระหว่างเซ็กชั่นหนึ่งไปอีกเซ็กชั่นหนึ่ง หรือแปรงอาจไปช๊อตเซ็กชั่นที่อยู่ติดกัน นอกจากนี้ การเหนี่ยวนำของขดลวดโรเตอร์ทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมในแต่ละขดเพิ่มขึ้นเมื่อวงจรของมันจะเปิดออก ซึ่งไปเพิ่มประกายไฟของแปรง ประกายไฟนี้จะจำกัดความเร็วสูงสุดของมอเตอร์ เนื่องจากประกายไฟที่เร็วมากเกินไปจะร้อนมากเกินไป, จะกัดกร่อน หรือแม้กระทั่งละลายตัวสับเปลี่ยน ความหนาแน่นของกระแสต่อหน่วยพื้นที่ของแปรง รวมทั้งค่าตวามต้านทานจะจำกัดเอาต์พุตของมอเตอร์ การต่อและการจากของหน้าสัมผ้สยังสร้างคลื่นรบกวน; ประกายไฟย้งสร้าง Radio Frequency Interference (RFI) ในที่สุด แปรงจะเสื่อมสภาพ และต้องเปลี่ยนและตัวสับเปลี่ยนเองก็เสื่อมสภาพได้และต้องการการบำรุงรักษา (สำหรับมอเตอร์ขนาดใหญ่) หรือเปลี่ยน (สำหรับมอเตอร์ขนาดเล็ก) ชุดใหญ่ของตัวสับเปลี่ยนของมอเตอร์ขนาดใหญ่เป็นชิ้นส่วนที่มีราคาแพงและต้องใช้ความแม่นยำในการประกอบหลายชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน สำหรับมอเตอร์ขนาดเล็ก ปกติแล้วตัวสับเปลี่ยนจะประกอบมาเป็นส่วนหนึ่งของโรเตอร์ ดังนั้นถ้าต้องเปลี่ยนตัวสับเปลี่ยน ต้องเปลี่ยนโรเตอร์ทั้งตัว

ในขณะที่ตัวสับเปลี่ยนส่วนใหญ่เป็นรูปทรงกระบอก บางตัวยังเป็นจานแบน ประกอบด้วยหลายเซ็กเมนท์ (โดยทั่วไปอย่างน้อยสาม) ติดตั้งอยู่บนฉนวน

แปรงขนาดใหญ่ต้องการพื้นที่สัมผัสขนาดใหญ่ เพื่อเพิ่มกำลังของมอเตอร์อย่างเต็มที่ แต่แปรง ขนาดเล็กต้องการหน้าสัมผัสเล็กเพื่อเพิ่มความเร็วของมอเตอร์ให้เต็มที่โดยที่แปรงไม่กระดอนและเกิดประกายไฟมากเกินไป (แปรงขนาดเล็กยังราคาถุกกว่า) สปริงของแปรงที่แข็งหน่อยยังสามารถใช้เพื่อให้แปรงทำงานหนักที่ความเร็วสูงขึ้นแต่ด้วยค่าใช้จ่ายที่เป็นการสูญเสียจากแรงเสียดทานสูงขึ้น (ประสิทธิภาพต่ำลง) และเร่งให้แปรงและตัวสับเปลี่ยนสึกหรอเร็วขึ้น เพราะฉะนั้น การออกแบบแปรงของมอเตอร์ DC ต้องแลกเปลี่ยนระหว่างกำลังงาน ความเร็ว ประสิทธิภาพ และการสึกหรอ

มอเตอร์ DC แบบใช้แปรงมีห้าประเภทดังต่อไปนี้:

๑.แบบขดลวดพันขนาน

๒. แบบพันอนุกรม

๓.แบบผสม มีสองแบบได้แก่:

        ๔.ผสมสะสม

        ๕.ผสมที่แตกต่างกัน

  ๖. แบบแม่เหล็กถาวร (ไม่มีรูปแสดง )

          ๗.Separately excited (ไม่มีรูปแสดง)

มอเตอร์ DC แบบแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรไม่ได้มีสนามแม่เหล็กจากขดลวดบนสเตเตอร์ แต่อาศัยสนามจากแม่เหล็กถาวรแทนในการปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์เพื่อสร้างแรงบิด ขดลวดชดเชยทึ่ต่ออนุกรมกับอเมเจอร์อาจถูกนำมาใช้ในมอเตอร์ขนาดใหญ่เพื่อปรับปรุงการสับเปลี่ยนภายใต้โหลด เนื่องจากสนามนี้มีค่าคงที่ จึงใช้ปรับความเร็วไม่ได้ สนามแม่เหล็กถาวร (สเตเตอร์) มีความสะดวกในมอเตอร์ขนาดจิ๋ว ที่จะกำจัดการบริโภคพลังงานของขดลวด มอเตอร์ DC ขนาดใหญ่ส่วนมากเป็นแบบ"ไดนาโม" ที่มีขดลวดในสเตเตอร์ ในอดีต แม่เหล็กถาวรไม่สามารถรักษา flux ที่สูงไว้ได้ถ้าถูกถอดออกเป็นชิ้นๆ; ขดลวดจึงจำเป็นเพื่อให้ได้ปริมาณของ flux ตามต้องการ อย่างไรก็ตาม แม่เหล็กถาวรขนาดใหญ่จะมีราคาแพง ทั้งอันตรายและยากที่จะประกอบ; ขดลวดจึงเป็นที่นิยมสำหรับมอเตอร์ขนาดใหญ่

เพื่อลดน้ำหนักและขนาด มอเตอร์แม่เหล็กถาวรขนาดจิ๋วอาจใช้แม่เหล็กพลังงานสูงที่ทำด้วย สารนีโอดิเมียม หรือสารเชิงกลยุทธ์อื่นๆ เช่น ส่วนใหญ่เป็นโลหะผสม นีโอดิเมียม-เหล็ก-โบรอน ด้วยความหนาแน่นที่สูงกว่าของฟลักซ์ของสารเหล่านี้ มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้แม่เหล็กถาวร พลังงานสูงมีความสามารถในการแข่งขันน้อยกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสที่ถูกออกแบบอย่างดีสุดแบบ single feed และมอเตอร์แบบเหนี่ยวนำ มอเตอร์ขนาดจิ๋วมีโครงสร้างคล้ายกับ โครงสร้างที่แสดงในภาพประกอบ ยกเว้นว่าพวกมันมีอย่างน้อยสามขั้วโรเตอร์ (เพื่อให้แน่ใจในการสตาร์ทโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของโรเตอร์) และตัวเครื่องด้านนอกจะเป็นท่อเหล็กที่เชื่อมโยงทางแม่เหล็กกับภายนอกของแม่เหล็กสนามรูปโค้ง

มอเตอร์ที่ใช้ตัวสับเปลี่ยนแบบอิเล็กทรอนิกส์

 มอเตอร์ DC แบบไม่ใช้แปรง

บทความหลัก: Brushless DC electric motor (BLDC)

บางส่วนของปัญหาของมอเตอร์ DC ที่ใช้แปรงจะถูกตัดทิ้งไปในมอเตอร์แบบ BLDC ซึ่งแทนที่ "สวิทช์หมุน"หรือตัวสับเปลี่ยนแบบกลไก ไปเป็นแบบสวิทช์อิเล็กทรอนิกส์ภายนอก ที่จะ synchronise กับตำแหน่งของโรเตอร์ มอเตอร์แบบ BLDC มักจะมีประสิทธิภาพประมาณ 85-90% และสูงได้ถึง 96.5% ในขณะที่ มอเตอร์กระแสตรงที่ใช้ brushgear มักจะมีประสิทธิภาพเพียง 75-80% เท่านั้น

รูปคลื่นสี่เหลี่ยมคางหมูของมอเตอร์แบบ BLDC ซึ่งเป็น back-emf จะได้บางส่วนมาจากขดลวดของสเตเตอร์ และบางส่วนได้จากการจัดตำแหน่งของแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ เซนเซอร์แบบ Hall Effect จะถูกติดตั้งอยู่บนขดลวดของสเตเตอร์เพื่อการตรวจจับตำแหน่งโรเตอร์ เพื่อให้วงจรควบคุมจ่ายกระแสให้ชุดเฟสของขดลวดชุดใดชุดหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งชุดเพื่อให้โรเตอร์หมุนตามความเร็วที่ต้องการ มอเตอร์ DC ที่มีตัวสับเปลี่ยนแบบอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นเหมือนมอเตอร์ DC ที่เอาข้างในออกข้างนอก

BLDC มอเตอร์ถูกใช้กันโดยทั่วไปในที่ซึ่งการควบคุมความเร็วอย่างแม่นยำเป็นสิ่งที่จำเป็น อย่างเช่นในดิสก์ไดรฟ์ของเครื่องคอมพิวเตอร์หรือเครื่องบันทึกวิดีโอเทป, ไดรฟ์ภายใน CD, CD - ROM ( ฯลฯ ) และกลไกภายในผลิตภัณฑ์สำนักงาน เช่นพัดลม, เครื่องพิมพ์เลเซอร์ และ เครื่องถ่ายเอกสาร. พวกมันมีข้อดีหลายอย่างมากกว่ามอเตอร์ธรรมดา เช่น:

·         เมื่อเทียบกับพัดลม โดยใช้มอเตอร์ AC ทั่วไป มอเตอร์แบบ BLDC มีขดลวดอยู่บนสเตเตอร์ที่ติดอยู่กับโครงสร้างของมอเตอร์ ทำให้การระบายอากาศทำได้จากภายนอก การทำงานในอากาศที่เย็นจึงทำให้มีประสิทธิภาพมากกว่า ตัวมอเตอร์สามารถทำเป็นโครงสร้างปิด ทำให้ไม่มีฝุ่นละอองผ่านเข้าไปได้ ทำให้สามารถควบคุมการทำงานได้แม่นยำตลอดอายุการใช้งาน

·         เนื่องจากไม่มีตัวสับเปลี่ยนที่สึกหรอได้ อายุการใช้งานของมอเตอร์ BLDC จึงยาวนานกว่ามอเตอร์ที่ใช้แปรงและตัวสับเปลี่ยนอย่างมีนัยสำคัญ ตัวสับเปลี่ยนยังสร้างคลื่นรบกวนและเมื่อไม่มีตัวสับเปลี่ยนและแปรง มอเตอร์ BLDC อาจถูกใช้ในอุปกรณ์ที่ไวต่อสัญญาณไฟฟ้า เช่นเครื่องเสียงและคอมพิวเตอร์

·         เซนเซอร์ Hall Effect ยังสามารถใช้ส่งสัญญาณของเครื่องวัดวามเร็วสำหรับการควบคุมแบบ closed-loop (ควบคุมเซอร์โว) ในพัดลม สัญญาณเครื่องวัดวามเร็วถูกนำมาใช้เป็นสัญญาณ "Fan OK" รวมทั้งให้สัญญาณ feedback ของความเร็วที่มอเตอร์กำลังหมุนอยู่

·         มอเตอร์สามารถ synchronise กับสัญญาณนาฬิกาภายในและภายนอกได้ง่ายมาก เพื่อควบคุมความเร็วได้อย่างแม่นยำ

·         BLDC มอเตอร์ไม่มีโอกาสที่จะเกิดประกายไฟ, ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์ที่ใช้แปรง, ทำให้มัน เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมีระเหย และเชื้อเพลิง นอกจากนี้ ประกายไฟยังสร้างโอโซน ซึ่งสามารถสะสมอยู่ในอาคารที่มีการระบายอากาศไม่ดี ทำให้เสี่ยงต่อการเกิดอันตรายต่อสุขภาพของผู้อยู่อาศัย

·         BLDC มอเตอร์มักจะใช้ในอุปกรณ์ขนาดเล็กเช่น เครื่องคอมพิวเตอร์และโดยทั่วไปจะใช้พัดลมในการกำจัดความร้อนที่ไม่พึงประสงค์

·         มันเสียงเงียบมาก ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบถ้าถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ที่จะมีผลกระทบถ้ามีการสั่นสะเทือน

·         BLDC มอเตอร์ที่ทันสมัยจะมีขนาดกำลังตั้งแต่เศษเสี้ยวของวัตต์จนถึงหลายกิโลวัตต์ มอเตอร์ BLDC ขนาดใหญ่ที่มีกำลังสูงถึงประมาณ 100 กิโลวัตต์ ถูกใช้ในรถไฟฟ้า พวกมันยังมีประโยชน์อย่างมีนัยสำคัญเครื่องบินไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง

ในการทำงานที่ความถี่สายไฟปกติ มอเตอร์สากลมักจะมีขนาดกำลังน้อยกว่า 1000 วัตต์ มอเตอร์สากลหลายตัวยังรวมตัวกันเป็นพื้นฐานสำคัญของมอเตอร์ฉุดลลากแบบดั้งเดิม ใน การเดินรถไฟที่ใช้ไฟฟ้า ในการใช้งานแบบนี้ การใช้ AC เพื่อจ่ายกำลังให้มอเตอร์ไฟฟ้าที่แต่เดิมถูกออกแบบมาให้ทำงานบน DC จะนำไปสู่​​การสูญเสียประสิทธิภาพเนื่องจาก eddy current ไปทำให้ชิ้นส่วนที่เป็นแม่เหล็กร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิ้นส่วนขั้วสนามของมอเตอร์ เพราะว่า, สำหรับ DC, อาจมีการใช้เหล็กแข็ง (ไม่เคลือบ) และปัจจุบันไม่ค่อยได้ใช้แล้ว

ความได้เปรียบของมอเตอร์สากลคือ แหล่งจ่ายไฟ AC อาจจะนำมาใช้กับมอเตอร์ ที่มีลักษณะ สมบัติบางอย่างที่เหมือนกับในมอเตอร์ DC โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แรงบิดช่วงเริ่มต้นที่สูง และการออกแบบที่กะทัดรัดมากถ้าทำงานด้วยความเร็วสูง ด้านลบคือปัญหาการบำรุงรักษาและอายุอันแสนสั้นของตัวสับเปลี่ยน มอเตอร์ดังกล่าวจะใช้ในอุปกรณ์เช่น เครื่องผสมอาหารและ เครื่องมือไฟฟ้า ซึ่งจะใช้เป็นระยะๆเท่านั้น และมักจะมีความต้องการแรงบิดเริ่มต้นสูง บนขดลวดสนามอาจมี tap ได้หลายจุดเพื่อปรับความเร็วเป็นขั้นบันได เครื่องปั่นน้ำผลไม้ในครัวเรือน ที่โฆษณาว่ามีหลายความเร็ว มีบ่อยๆที่มีขดลวดสนามที่มีหลาย tap และไดโอด เพื่อให้แทรกอนุกรมเพื่อเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นจ่ายให้กับมอเตอร์ มอเตอร์สากลยังถูกใช้เป็นตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์เพื่อเป็นทางเลือกที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์เช่นเครื่องซักผ้าตามบ้าน มอเตอร์สามารถหมุนถังซัก(ทั้งเดินหน้าและถอยหลัง)โดยการเปลี่ยนขดลวดสนามเมื่อเทียบกับอเมเจอร์

ในขณะที่ มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอก (SCIM) จะไม่สามารถหมุนเพลาเร็วกว่าความถี่ สายไฟฟ้า, มอเตอร์สากลสามารถวิ่งด้วยความเร็วที่สูงกว่ามาก สิ่งนี้จะทำให้มีประโยชน์สำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือน เช่นปั่นน้ำผลไม้ เครื่องดูดฝุ่น และเครื่องเป่าผม ที่ต้องการความเร็วสูงและ น้ำหนักเบา นอกจากนั้นยังมีใช้กันทั่วไปใน เครื่องมือไฟฟ้าแบบพกพาเช่น สว่าน, เครื่องขัด, เลื่อยกลมและเลื่อยจิ๊กซอ ซึ่งลักษณะสมบัติของมอเตอร์แบบนี้จะทำงานได้ดี เครื่องดูดฝุ่นและมอเตอร์ ตัดวัชพืชจำนวนมากใช้ความเร็วเกิน 10,000 รอบต่อนาที ขณะที่หลายเครื่องบดขนาดเล็กที่คล้ายกันใช้ความเร็วเกิน 30,000 รอบต่อนาที

มอเตอร์ACตัวสับเปลี่ยนภายนอก

มอเตอร์เหนี่ยวนำ AC และแบบซิงโครนัสถูกออกแบบให้ได้ประโยชน์สูงสุด สำหรับการใช้งาน กับรูปคลื่นแบบซายน์หรือคล้ายแบบซายน์เฟสเดียวหรือหลายเฟส เช่น สำหรับการใช้งานความเร็วจาก AC power grid หรือ ความเร็วปรับได้จากตัวควบคุม VFD (Variable-frequency drive) มอเตอร์ AC มีสองส่วนคือสเตเตอร์อยู่กับที่มีขดลวดรับไฟ AC เพื่อผลิตสนามแม่เหล็ก ที่หมุน และ โรเตอร์ที่ติดอยู่กับเพลาเอาต์พุตที่ให้แรงบิดโดยสนามที่หมุน

มอเตอร์สเต็ปเป็นมอเตอร์ประเภทหนึ่งที่ใช้บ่อยเมื่อต้องการการหมุนที่แม่นยำ โรเตอร์ของมอเตอร์สเต็ปประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร หรือโรเตอร์สนามแม่เหล็กอ่อนกับขั้วแม่เหล็กสำคัญที่ถูกควบคุมโดยชุดของแม่เหล็กภายนอกที่ถูกสลับด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ มอเตอร์สเต็ปอาจจะคิดว่าเป็นลูกผสมระหว่างมอเตอร์ไฟฟ้า DC และขดลวดหมุน ในขณะที่แต่ละขดถูก energized ไปตามลำดับ โรเตอร์จะวางตัวเองในแนวสนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยสนามพลังขดลวด แตกต่างจาก มอเตอร์ซิงโครนัสในการประยุกต์ใช้ มอเตอร์จะไม่หมุนอย่างต่อเนื่อง; มันจะ"ก้าวทีละขั้น" คือหมุนและหยุด จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งไปตามสนามขดลวดที่ถูกจ่ายพลังและหยุดจ่ายพลังตามลำดับ โรเตอร์อาจหมุตไปข้างหน้าหรือไปข้างหลัง และมันอาจเปลี่ยนทิศทาง หยุด เร็วขึ้น หรือ ช้าลง ในเวลาใดก็ได้

ตัวขับมอเตอร์สเต็ปอย่างง่ายจะจ่ายพลังหรือหยุดจ่ายพลังให้กับขดสวดสนามรวดเดียวให้โรเตอร์ไปหยุดที่ตำแหน่งใดก็ได้ ไดรเวอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น สามารถควบคุมพลังที่จ่ายให้ขดลวดสนามตามสัดส่วน ช่วยให้โรเตอร์หยุดในตำแหน่งระหว่างฟันเฟือง ซึ่งจะทำให้การหมุนเป็นไปอย่างราบรื่นมาก โหมดการทำงานลักษณะนี้ มักจะเรียกว่า microstepping มอเตอร์สเต็ปที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เป็นหนึ่งในรูปแบบที่หลากหลายมากที่สุดของระบบการวางตำแหน่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อมีส่วนหนึ่งของระบบการควบคุมเซอร์โวแบบดิจิตอล

มอเตอร์สเต็ปสามารถหมุนไปที่มุมที่เฉพาะเจาะจงด้วยขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่องได้อย่างง่ายดาย และด้วยเหตุนี้ มอเตอร์สเต็ปจึงถูกใช้สำหรับวางตำแหน่งหัวอ่าน/เขียนในเครื่องฟลอปปี้ดิสเก็ตของคอมพิวเตอร์ พวกมันถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกันในดิสก์ไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์ก่อนยุคจิกะไบต์ ที่ให้ความแม่นยำและความเร็วที่เพียงพอสำหรับการวางตำแหน่งที่ถูกต้องของ หัวอ่าน/เขียนของฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ เมื่อไดรฟ์มีความหนาแน่นของข้อมูลเพิ่มขึ้น ข้อจำกัดของ ความแม่นยำและความเร็วของมอเตอร์สเต็ป ทำให้พวกมันล้าสมัยและสูญเสียตวามสามารถในการแข่งขันสำหรับฮาร์ดดิสก์ ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์รุ่นใหม่ใช้ขดลวดเสียงเป็นตัวขับเคลื่อนหัวอ่าน (คำว่า "วอยซ์คอยล์" หมายถึงโครงสร้างในลำโพง(ชนิดกรวย)ทั่วไป โครงสร้างนี้ถูกใช้วางตำแหน่งหัวอ่านอยู่พักหนึ่ง ไดรฟ์ที่ทันสมัยจะมีขดลวดบนเดือยหมุน ขดลวดจะโยกไปข้างหน้าและไปข้างหลัง เหมือนกับใบพัดของพัดลมที่กำลังหมุน. อย่างไรก็ตาม เหมือนกับวอยซ์คอยล์ ตัวนำคอยล์ตัวกระตุ้นที่ทันสมัย ​​(ลวดแม่เหล็ก)เคลื่อนที่ตั้งฉากกับเส้นแรงสนามแม่เหล็ก)

มอเตอร์สเต็ปมักจะใช้ในเครื่องพิมพ์คอมพิวเตอร์ สแกนเนอร์แสง และ เตรื่องถ่ายเอกสารแบบ ดิจิตอล หัวพิมพ์(ของ dot matrix และเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท)และลูกกลิ้งป้อนกระดาษ ในทำนองเดียวกัน plotters คอมพิวเตอร์จำนวนมาก (ซึ่งตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1990 ได้ถูกแทนที่ด้วยอิงค์เจ็ทขนาดใหญ่ และเครื่องพิมพ์เลเซอร์) ที่ใช้มอเตอร์สเต็ปแบบโรตารีสำหรับ ปากกาและลูกกลิ้ง; ทางเลือกทั่วไปมีทั้งมอเตอร์สเต็ปเชิงเส้น หรือ servomotors ที่มีระบบการควบคุมอนาล็อกวงปิด

สิ่งที่เรียกว่านาฬิกาข้อมือควอทซ์แอนะล็อกประกอบด้วยมอเตอร์สเต็ปธรรมดาที่มีขนาดเล็กที่สุด ได้แก่คอยล์หนึ่งชุดที่กินไฟน้อยมากและโรเตอร์แม่เหล็กถาวร มีมอเตอร์ชนิดเดียวกันเพื่อขับนาฬิกาควอทซ์พลังงานแบตเตอรี่ บางส่วนของนาฬิกาเหล่านี้ เช่น chronographs, มี มากกว่าหนึ่งมอเตอร์สเต็ป

ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดในการออกแบบมอเตอร์ซิงโครนัส AC สามเฟส, มอเตอร์สเต็ปและ SRMs จะจัดเป็นประเภทมอเตอร์รีลักแตนซ์ปรับได้. มอเตอร์สเต็ปยังมักจะใช้ในเครื่องพิมพ์ คอมพิวเตอร์ สแกนเนอร์ และเครื่องคอมพิวเตอร์ควบคุมเชิงตัวเลข (CNC ) เครื่องจักร เช่นเราต์เตอร์, ตัวตัดพลาสม่า และ เครื่องกลึงซีเอ็นซีเ

มอเตอร์แนวราบ

มอเตอร์แนวราบเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่ "ไม่หมุน" คือแทนที่จะผลิตแรงบิด(หมุน) แต่จะผลิตแรงในแนวเส้นตรงตามความยาวของมัน

มอเตอร์แนวราบส่วนใหญ่เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำหรือมอเตอร์สเต็ป มอเตอร์แนวราบมักจะพบใน รถไฟเหาะทั้งหลาย ที่ความเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วของโบกี้ไร้มอเตอร์ถูกควบคุมโดยรางรถไฟ พวกมันยังถูกใช้ในรถไฟ maglev โดยที่ รถไฟ "บิน" เหนือพื้นดิน ในระดับที่มีขนาดเล็ก ตัวพล็อตด้วยปากกาของ HP รุ่น 7225A ในยุค 1978 ใช้มอเตอร์สเต็ปแนวราบสองตัวในการลากปากกาไปตามแกน X และแกน Y.

แรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ

ขณะที่ขดลวดอเมเจอร์ของมอเตอร์กระแสตรงกำลังเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นบนขดลวดนั้น แรงดันไฟฟ้านี้มีแนวโน้มที่จะต่อต้านกับแรงดันที่จ่ายให้มอเตอร์ ดังนั้นจึงเรียกว่า "แรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ" (อังกฤษ: back EMF) แรงดันไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนกับความเร็วในการทำงานของมอเตอร์ back EMF ของมอเตอร์บวกแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานภายในของขดลวดและแปรง จะต้องเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่แปรงถ่าน สิ่งนี้คือกลไกพื้นฐานของการควบคุมความเร็วในมอเตอร์ DC ถ้าโหลดเพิ่ม มอเตอร์จะช้าลง ซึ่งเป็นผลให้ back EMF ลดลงและกระแสจะถูกดึงจากแหล่งจ่ายมากขึ้น กระแสที่เพิ่มขึ้นนี้จะเพิ่มแรงบิดเพื่อให้สมดุลกับโหลดใหม่

ในมอเตอร์ AC บางครั้งก็เป็นประโยชน์ที่จะพิจารณาแหล่งที่มาของ back emf; สิ่งนี้เป็นความกังวลโดยเฉพาะสำหรับการควบคุมความเร็วแบบปิดของมอเตอร์เหนี่ยวนำด้วย VFDs (ตัวอย่าง)

การสูญเสีย

การสูญเสียในมอเตอร์ส่วนใหญ่เนื่องจากการสูญเสียในความต้านทานของขดลวด การสูญเสียในแกน และการสูญเสียทางกลในแบริ่ง และการสูญเสียทางอากาศพลศาสตร์ถ้าใช้พัดลมระบายความร้อน

ความสูญเสียยังเกิดขึ้นในตัวแลกเปลี่ยนอีกด้วย, ตัวแลกเปลี่ยนแบบกลไกทำให้เกิดประกายไฟ และ ตัวแลกเปลี่ยนแบบอิเล็กทรอนิกส์ทำให้เกิดความร้อน