Conductivity Sensor (เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า) เป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย ค่าการนำไฟฟ้าคือการวัดความสามารถของวัสดุในการนำกระแสไฟฟ้า และในบริบทของเซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า ค่านี้ใช้เพื่อประเมินความเข้มข้นของไอออนในสารละลาย ยิ่งความเข้มข้นของไอออนในสารละลายสูงเท่าไร การนำไฟฟ้าก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า คืออะไร
เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย การนำไฟฟ้าคือการวัดความสามารถของวัสดุในการนำกระแสไฟฟ้า ในบริบทของเซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า จะใช้เพื่อตรวจสอบความเข้มข้นของไอออนในสารละลาย ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับความสามารถในการนำไฟฟ้าของสารละลาย
สภาพการนำไฟฟ้าของสารละลายได้รับอิทธิพลจากการมีอยู่ของไอออนที่ละลาย เช่น ไอออนบวก (แคตไอออน) และไอออนลบ (แอนไอออน) ไอออนทั่วไปที่มีส่วนช่วยในการนำไฟฟ้า ได้แก่ โซเดียม (Na+) คลอไรด์ (Cl-) และอื่นๆ ยิ่งความเข้มข้นของไอออนในสารละลายสูงเท่าไร การนำไฟฟ้าก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
โดยทั่วไป เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าประกอบด้วยอิเล็กโทรดตั้งแต่ 2 อิเล็กโทรดขึ้นไปจุ่มอยู่ในสารละลาย ศักย์ไฟฟ้าถูกจ่ายไปทั่วอิเล็กโทรด และวัดการไหลของกระแสที่เกิดขึ้น จากนั้นค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายจะคำนวณตามกระแสที่วัดได้และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้
การนำไฟฟ้า (Conductivity) คืออะไร
การนำไฟฟ้า (Conductivity) คือการวัดความสามารถของวัสดุในการนำกระแสไฟฟ้า เป็นคุณสมบัติพื้นฐานในสาขาฟิสิกส์ไฟฟ้า และมีบทบาทสำคัญในการประยุกต์ใช้ทางวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม และสิ่งแวดล้อมต่างๆ หน่วยของการนำไฟฟ้าคือซีเมนส์ต่อเมตร (S/m) ในระบบหน่วยสากล
สภาพการนำไฟฟ้าสัมพันธ์กับการมีอยู่และการเคลื่อนตัวของอนุภาคที่มีประจุ โดยเฉพาะไอออน ในสาร ในวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง ประจุไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ทำให้สามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ ในทางตรงกันข้าม วัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำจะจำกัดการไหลของประจุไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่น โลหะอย่างทองแดงและอะลูมิเนียมขึ้นชื่อเรื่องค่าการนำไฟฟ้าสูง เนื่องจากมีอิเล็กตรอนอิสระที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งสามารถเคลื่อนที่ผ่านวัสดุได้ง่าย ในทางกลับกัน ฉนวน เช่น ยางหรือแก้ว มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ เนื่องจากไม่มีอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่อย่างอิสระ
![Conductivity Sensor เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า รุ่น 8220 ยี่ห้อ Burkert](https://flutech.co.th/wp-content/uploads/2024/03/Type-8220-Conductivity-sensor.webp)
ในบริบทของสารละลาย การนำไฟฟ้ามักได้รับอิทธิพลจากการมีไอออนที่ละลายอยู่ อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นสารที่แยกตัวออกเป็นไอออนเมื่อละลายในน้ำ สามารถเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น เกลือทั่วไป (โซเดียมคลอไรด์) แยกตัวออกเป็นโซเดียมไอออน (Na+) และคลอไรด์ไอออน (Cl-) ในน้ำ ทำให้สารละลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
Conductivity sensor รุ่น 8220
เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า ประกอบด้วยหัววัดขนาดกะทัดรัดที่มีอิเล็กโทรดในตัว มีหัววัดค่าการนำไฟฟ้าสี่แบบที่มีค่าคงที่ของเซลล์ต่างกันและมีช่วงการวัดที่กว้าง Pt1000 สำหรับการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติจะรวมอยู่ในตัวเรือนเซนเซอร์ เซนเซอร์จะส่งสัญญาณดิบและติดตั้งด้วยขั้วต่อปลั๊กมาตรฐาน EN 175301‑803 เซนเซอร์ต้องเชื่อมต่อกับมัลติเซลล์เครื่องส่งสัญญาณ/ตัวควบคุม Burkert ประเภท 8619 ผ่านสายเคเบิลหุ้มฉนวนขนาด 4 x 1.5 มม.² (ความยาวสายเคเบิลสูงสุด 10 ม.) สามารถติดตั้งเซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าลงในท่อได้โดยใช้ข้อต่อสวมประเภท S020 ซึ่งมีจำหน่ายในวัสดุต่างๆ (รายละเอียดดูเอกสารข้อมูลประเภท S020) ในเวอร์ชันที่ยาวกว่านั้น ยังสามารถติดตั้งในถังหรือตู้คอนเทนเนอร์ได้โดยใช้อุปกรณ์จุ่มแบบอุตสาหกรรม
- รุ่นกะทัดรัดสำหรับ DN15…DN200
- การวัดค่าการนำไฟฟ้าที่หลากหลายด้วยเซลล์ต่างๆ
- การเชื่อมต่อกระบวนการที่หลากหลายพร้อมอุปกรณ์ต่างๆ
Conductivity meter, ELEMENT design รุ่น 8222
เครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้าของ Burkert รุ่น 8222 ถูกออกแบบมาสำหรับการวัดค่าการนำไฟฟ้าในของเหลว
- เหมาะสำหรับน้ำที่สะอาดและของเหลวที่มีความเข้มข้นต่ำ
- อุปกรณ์ตรวจวัดขนาดเล็กสำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงกับระดับการควบคุม (PLC) ผ่านสัญญาณอะนาล็อก 4…20 mA หรือ IO-Link แบบดิจิทัล หรือบัสระบบ Bürkert (büS)/การสื่อสาร CANopen
- การตั้งค่าพารามิเตอร์ การสอบเทียบ และการถ่ายโอนข้อมูลการตั้งค่าพารามิเตอร์สามารถทำได้ผ่านโมดูลการแสดงผล/การตั้งค่าที่สามารถถอดออกได้
- การจำลองค่ากระบวนการสำหรับการวินิจฉัย
- การเชื่อมต่อกระบวนการแบบสากล มีค่าคงที่เซลล์ที่แตกต่างกันสามแบบเพื่อครอบคลุมการใช้งานที่หลากหลาย เช่น รีเวิร์สออสโมซิส
Inductive conductivity meter, ELEMENT Design รุ่น 82228
เครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ Bürkert รุ่น 8228 เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญสำหรับกระบวนการอุตสาหกรรมหลายชนิด โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมีเข้มข้น เช่น กรด ด่าง หรือของเหลวที่มีปริมาณเกลือสูง มันมีความสามารถในการวัดที่หลากหลายและแม่นยำ
- เหมาะสำหรับของเหลวที่มีความเข้มข้นสูงและช่วงการนำไฟฟ้าที่กว้าง
- ตัวแปรที่กำหนดพารามิเตอร์ไว้ล่วงหน้าพร้อมใช้งานสำหรับการใช้งานทันที
- อุปกรณ์ตรวจวัดที่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับระดับการควบคุม (PLC) ผ่านสัญญาณอะนาล็อก 4…20 mA หรือ IO-Link แบบดิจิทัล หรือบัสระบบ Bürkert (büS)/การสื่อสารแบบเปิด CAN
- การจำลองค่ากระบวนการสำหรับการวินิจฉัย
- เซ็นเซอร์มีให้เลือกหลายแบบใน PP, PVDF หรือ PEEK
หลักการทำงานของเซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า
หลักการทำงานของเซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย ซึ่งเป็นการวัดความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายอย่างง่ายเกี่ยวกับหลักการทำงาน
- อิเล็กโทรด (Electrodes): เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าทั่วไปประกอบด้วยอิเล็กโทรดตั้งแต่ 2 อิเล็กโทรดขึ้นไปที่ทำจากวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า อิเล็กโทรดเหล่านี้มักจะวางไว้ที่ระยะห่างคงที่จากกัน
- ศักย์ไฟฟ้า (Electrical Potential): ศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ถูกนำไปใช้กับขั้วไฟฟ้า สิ่งนี้จะสร้างสนามไฟฟ้าในสารละลายระหว่างอิเล็กโทรด
- การเคลื่อนที่ของไอออน (Ion Movement): ในสารละลาย อาจมีไอออนต่างๆ (อนุภาคมีประจุ) อยู่ ซึ่งมีส่วนช่วยในการนำไฟฟ้าของสารละลาย ไอออนเหล่านี้อาจเป็นประจุบวก (แคตไอออน) หรือประจุลบ (แอนไอออน) เมื่อใช้ศักย์ไฟฟ้า ไอออนเหล่านี้จะเริ่มเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรดที่มีประจุตรงข้ามกัน
- กระแสไหล (Current Flow): เมื่อไอออนเคลื่อนที่ผ่านสารละลายไปยังอิเล็กโทรด พวกมันจะพากระแสไฟฟ้า ยิ่งความเข้มข้นของไอออนในสารละลายสูง กระแสก็จะยิ่งไหลมากขึ้น ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าสูงขึ้นตามไปด้วย
- การวัด (Measurement): เซนเซอร์วัดกระแสที่ไหลระหว่างอิเล็กโทรด จากนั้น ค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายจะคำนวณโดยใช้กฎของโอห์ม (I = V/R) โดยที่ I คือกระแส V คือแรงดันไฟฟ้า และ R คือความต้านทานไฟฟ้า สภาพนำไฟฟ้า (σ) มักแสดงเป็นซีเมนส์ต่อเมตร (S/m) หรือไมโครซีเมนส์ต่อเซนติเมตร (μS/cm)
- การชดเชยอุณหภูมิ (Temperature Compensation): เนื่องจากการนำไฟฟ้ายังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วย เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าจำนวนมากจึงมีกลไกการชดเชยอุณหภูมิด้วย เพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำของการวัดค่าการนำไฟฟ้า
เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าทำงานโดยการใช้แรงดันไฟฟ้า กระตุ้นการเคลื่อนที่ของไอออนในสารละลาย และการวัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น จากนั้นกระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะถูกนำมาใช้ในการคำนวณค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย โดยให้ข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มข้นของไอออน และค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายโดยการขยาย
การใช้งานเซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า
เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าพบการใช้งานในหลากหลายสาขา ซึ่งการวัดค่าการนำไฟฟ้าในสารละลายมีความสำคัญอย่างยิ่ง แอปพลิเคชันทั่วไปบางส่วน ได้แก่:
- การตรวจสอบคุณภาพน้ำ (Water Quality Monitoring):
- คุณภาพน้ำดื่ม: เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าใช้ในการประเมินความบริสุทธิ์ของน้ำดื่มโดยการวัดความเข้มข้นของไอออนที่ละลาย
- การบำบัดน้ำเสีย: การตรวจสอบการนำไฟฟ้าของน้ำเสียช่วยในการกำหนดประสิทธิผลของกระบวนการบำบัด
- กระบวนการทางอุตสาหกรรม (Industrial Processes):
- กระบวนการทางเคมี: ในอุตสาหกรรมที่การควบคุมความเข้มข้นของไอออนอย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าจะถูกใช้เพื่อตรวจสอบและควบคุมกระบวนการผลิต
- อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม: การตรวจสอบการนำไฟฟ้าของสารละลายเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการต่างๆ เช่น การต้มเบียร์ ซึ่งคุณภาพน้ำส่งผลต่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
- การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม (Environmental Monitoring):
- ระบบนิเวศทางน้ำ: การวัดค่าการนำไฟฟ้าในแม่น้ำ ทะเลสาบ และมหาสมุทรให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความเค็มและสุขภาพของระบบนิเวศทางน้ำ
- ความเค็มของดิน: ในด้านการเกษตร สามารถใช้เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าเพื่อประเมินความเค็มของดิน ช่วยให้เกษตรกรมีข้อมูลในการตัดสินใจเกี่ยวกับการจัดการพืชผล
- การวิจัยในห้องปฏิบัติการ (Laboratory Research):
- การวิเคราะห์ทางเคมี: เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อวิเคราะห์ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายต่างๆ
- การศึกษาทางชีวเคมี: ในการวิจัยทางชีววิทยาและชีวเคมี การวัดค่าการนำไฟฟ้าสามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาพฤติกรรมของชีวโมเลกุลในสารละลายได้
- ระบบทำความเย็น (Cooling Systems):
- หอหล่อเย็น: การตรวจสอบการนำไฟฟ้าของน้ำในระบบหล่อเย็นถือเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการเกิดตะกรันและการกัดกร่อน เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำความเย็นทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- การควบคุมคุณภาพในการผลิต (Quality Control in Manufacturing):
- อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์: เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้ามีบทบาทในการควบคุมคุณภาพในระหว่างการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุที่ใช้เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด
- การผลิตยา (Pharmaceutical Production):
- การผลิตยา: ในกระบวนการผลิตยา ซึ่งจำเป็นต้องมีการควบคุมปฏิกิริยาเคมีอย่างแม่นยำ เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าจะช่วยรักษาสภาวะที่ต้องการ
- โรงไฟฟ้า (Power Plants):
- การตรวจสอบน้ำในหม้อต้ม: เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าใช้ในการตรวจสอบคุณภาพน้ำในระบบหม้อไอน้ำ ช่วยป้องกันการเกิดตะกรันและปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน
- เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology):
- กระบวนการหมัก: ในการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพ เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าสามารถใช้เพื่อติดตามและควบคุมกระบวนการหมัก เพื่อให้มั่นใจว่ามีสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
ในการใช้งานเหล่านี้ เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์อันทรงคุณค่า ช่วยให้สามารถควบคุมและติดตามกระบวนการได้อย่างแม่นยำ ช่วยรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ และรับประกันประสิทธิภาพของระบบอุตสาหกรรมและสิ่งแวดล้อมต่างๆ
สรุป
เซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า เป็นเครื่องมือสำคัญที่ใช้ในสาขาต่างๆ เพื่อวัดค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย ความสำคัญอยู่ที่การให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับความเข้มข้นของไอออนภายในสารละลาย ช่วยให้สามารถประเมินคุณภาพน้ำ ติดตามกระบวนการทางอุตสาหกรรม และมีส่วนร่วมในการวิจัยด้านสิ่งแวดล้อมและวิทยาศาสตร์ หลักการทำงานของเซนเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการใช้ศักย์ไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรดที่แช่อยู่ในสารละลาย กระตุ้นการเคลื่อนที่ของไอออนและสร้างกระแสไฟฟ้า
อ้างอิง: Burkert
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดติดต่อเรา:
โทร: 02-384-6060 | ไลน์: @flutech.co.th | อีเมล: [email protected] | เฟสบุ๊ค: @flutech.co.th