ทรานสดิวเซอร์

เซนเซอรแ์ ละทรานสดิวเซอร์
Sensor and Transducer

กัลยา ธนาสินธ์
สาขาวิชาเทคโนโลยคี อมพวิ เตอรอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์ คณะวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏบ้านสมเด็จเจา้ พระยา

บทคดั ยอ่
เซนเซอร์ (sensor) เป็นอุปกรณ์ซึ่งทาหน้าท่ีเป็นตัวตรวจจับปริมาณทางฟิสิกส์ โดยอาศัยหลักการทางานที่
แตกต่างกันขน้ึ อยกู่ ับชนดิ ของเซนเซอร์ สามารถกาเนิดสัญญาณท่ีมีความสัมพันธ์กับปริมาณของสิ่งที่ต้องการตรวจจับ
ได้ โดยการแปลงสัญญาณทางดา้ นอินพุตซึง่ เป็นคณุ สมบตั ทิ างฟิสิกส์ให้เป็นสัญญาณทางด้านเอาต์พุตซึ่งเป็นคุณสมบัติ
ทางไฟฟ้า เพ่ือป้อนให้กับระบบหรือกระบวนการ แล้วนาไปประมวลผลในข้ันตอนต่อไป อาจกล่าวได้ว่าเซนเซอร์ คือ
ทรานสดวิ เซอร์ (transducer) ประเภทหน่งึ ทีท่ าหน้าท่เี ปล่ยี นพลงั งานรูปแบบหนึ่งให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ในบางครั้งจึง
มกี ารเรียกเซนเซอร์ว่าทรานสดิวเซอร์หรือเรียกทรานสดิวเซอร์ว่าเซนเซอร์ ซ่ึงขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และลักษณะการ
ประยุกต์ใช้งานที่ต้องการวัด โดยในบทความนี้ได้กล่าวถึงหลักการทางานและการประยุกต์ใช้เซนเซอร์วัดค่าอุณหภูมิ
และความช้ืน รุ่น DHT22 ซงึ่ พบว่ามีคุณสมบัติใช้ไฟเลี้ยง 3 ถึง 6V วัดอุณหภูมิได้ระหว่าง -40 ถึง 80 องศาเซลเซียส
มีค่าความผดิ พลาดท่ี ±0.5 องศาเซลเซียส วัดความชืน้ ในอากาศได้ระหว่าง 20 - 90 %RH จะมีค่าความผิดพลาดอยู่ท่ี
± 2% RH เวลาที่ใช้ในการวัดคา่ ตอ่ ครัง้ อยู่ที่ 2 วนิ าที
คาสาคญั : เซนเซอร์ ,ทรานสดิวเซอร์ , DHT 22

Abstract
Sensor is a device which acts as a detector of physics. The principle that work differently
depending on the type of sensor. Oscillators can be correlated with the amount of things that
need to be detector. By converting the input signal, the physical properties as the output signal is
an electrical property. To enter the system or process. Then processed in the following steps. It
can be said that the sensor is transducer that acts as a kind of turning one form of energy into
electrical energy. Sometimes it is called a sensor that transducer or it sensor. Depending on the
purpose and nature of applications that require measurement. In this article, the principles and
applications of sensors, climate models, which found that qualify DHT22 want power supply 3 to
6V measurement temperature between -40 to 80 degrees Celsius with an error at ±0.5 degrees
Celsius. Measurement humidity between 20-100%RH with an error at ± 2%RH measurement
sensitivity is 2 seconds.
Keywords: Sensor, Transducer, DHT 22

บทนา
เซน็ เซอร์ หรือ Sensor คือส่ิงท่ีใช้บ่งบอกสถานะของปริมาณทางกายภาพทางฟิสิกส์ อาทิเช่น แสง อุณหภูมิ

ความชื้น เป็นต้น โดยตัวเซ็นเซอร์จะมีคุณสมบัติตอบสนองต่อการเปล่ียนแปลงของปริมาณทางกายภาพน้ันๆ และให้
เอา้ ท์พทุ ออกมาอย่างตรงไปตรงมา เชน่ สเตรนเกจ ทีค่ วามตา้ นทานไฟฟา้ จะเปลี่ยนแปลงตามการยืดหด เป็นตน้ [1]

ปรมิ าณทางกายภาพฟิสกิ ส์ เซนเซอร์ เอ้าท์พทุ
แสง อุณหภูมิและความช้นื ฯลฯ

รปู ท่ี 1 โครงสรา้ งการทางานของเซ็นเซอร์

ทรานสดิวเซอร์ หรือ Transducer คือเซ็นเซอร์ที่มีการเพิ่มกระบวนการการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของพลังงานเข้าไป
เพื่อให้ได้ออกมาซ่ึงสัญญาณส่งออกท่ีต้องการ กล่าวคือ ทรานสดิวเซอร์คือ เซ็นเซอร์ที่มีการเปล่ียนแปลงรูปแบบ
พลังงาน ในตัวนั้นเอง (Transducer = Sensor + Transduction element) เช่น Load Cell หรือ Load
Transducer ท่ีมีการเปลี่ยนแปลงแรงกดให้ออกมาในรูปแบบของแรงดันไฟฟ้าจากความต้านทานของ สเตรนเกจใน
Load Cell ท่ีเปลี่ยนไป เป็นต้น [1]

ปริมาณทางกายภาพฟิสิกส์ แสง เซนเซอร์ กระบวนการ สญั ญาณ
อณุ หภมู แิ ละความชืน้ ฯลฯ เปล่ียนแปลง เอา้ ทพ์ ุท

พลังงาน

ทรานสดวิ เซอร์

รปู ท่ี 2 โครงสรา้ งการทางานของทรานสดิวเซอร์

กลา่ วคอื ทรานสดิวเซอร์ต้องการมเี ซนเซอร์ แตเ่ ซ็นเซอร์ไม่ต้องการทรานสดิวเซอร์ ทั้งนี้ สัญญาณที่ได้ออกมา
จากเซ็นเซอร์หรือทรานสดิวเซอร์นั้นอาจยังไม่พอที่จะนามาใช้งาน จาเป็นต้องแปลงสัญญาณอีก เพ่ือให้ได้สัญญาณ
สุดท้ายออกมาเป็นมาตรฐานและพรอ้ มใชง้ าน โดยอุปกรณท์ ใี่ ช้ในการแปลงสญั ญาณนเี้ รยี กวา่ ทรานสมิตเตอร์ [1]

ทรานสมิตเตอร์ หรือ Transmitter คืออุปกรณ์ที่ใช้ในการแปลงสัญญาณจากเครื่องมือวัดต่างๆ ( เซนเซอร์
หรอื ทรานสดิวเซอร์ ) เพอ่ื ให้สญั ญาณสุดท้ายออกมาเป็น สัญญาณมาตรฐาน เพ่ือนาสัญญาณไปใช้ในการควบคุมหรือ

แสดงผลในอุปกรณ์ต่างๆต่อไป ซ่ึงโดยท่ัวไปแล้วสัญญาณวัดมาตรฐานที่เจอได้บ่อยจะอยู่ในรูปแบบของสัญญาณทาง
ไฟฟา้ แบบ Analog ทีแ่ บง่ ออกได้เปน็ 2 ชนิดคือ

1. เป็นสัญญาณในรูปของกระแสไฟฟ้า โดยที่นิยมใช้จะเป็นสัญญาณ 4-20 mA ซึ่งความหมายก็คือ ค่าต่าสุด
(0%) และสูงสุด (100%) ที่เคร่ืองมือวัดตรวจจับได้จะถูกแปลงออกมาเป็นกระแสไฟ 4 mA และ 20 mA
ตามลาดับ ภายใตค้ วามสัมพันธ์เชิงเส้น

รูปท่ี 3 การเทียบแปลงสญั ญาณไฟฟ้ามาตรฐาน [1]
2. สัญญาณแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน เป็นสัญญาณในรูปของแรงดันไฟฟ้า โดยท่ีนิยมใช้จะเป็นสัญญาณ 1-5 V
ความหมายกค็ อื คา่ ตา่ สดุ (0%) และสงู สดุ (100%) ทเ่ี ครอื่ งมอื วัดตรวจจับไดจ้ ะถกู แปลงออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้า 1 V
และ 5 V ตามลาดับ ภายใต้ความสัมพันธ์เชิงเส้น นอกจากนี้ยังมีสัญญาณมาตรฐานอ่ืนแต่คนนิยมใช้น้อย เช่น
สัญญาณกระแสไฟฟ้า 0-20 mA, 10-50 mA, 0-1 mA สัญญาณแรงดันไฟฟ้า 0-10 mV , 0-5 V, 0-10 V เป็นต้น
โดยในงานที่จาเป็นต้องส่งรับสัญญาณในระยะไกล การส่ือสารโดยใช้กระแสไฟฟ้าจะแม่นยามากกว่าใช้แรงดันไฟฟ้า
เพราะเมอื่ ระยะทางมากขึ้นอาจทาใหแ้ รงดันไฟฟ้าตกได้
จากภาพที่ 4 เม่ือออกแรงกด Load Cell จะทาเกิดการยืดของวัสดุ ส่งผลให้ สเตรนเกจที่เป็นเซ็นเซอร์ภายใน
Load Cell มีค่าความต้านทานเปลี่ยนไป จากน้ัน Load Cell ที่เป็นทรานสดิวเซอร์จะทาการแปลงพลังงานจากแรง
กดเป็นแรงดนั ไฟฟา้ โดยใชแ้ รงดนั ไฟฟา้ ภายนอกจาก Indicator มาช่วย ได้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมภายใน
ส่งออกมาจาก Load Cell อีกที โดยจะเป็นสัญญาณไฟแรงดันต่าในหน่วย mV ซ่ึงเมื่อสัญญาณเข้าไปสู่ Indicator ท่ี
มีทรานสมิตเตอร์ในตัวก็จะแปลงสัญญาณนั้นให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ามาตรฐาน ( 4-20 mA , 0 – 5 V ) เพ่ือแสดงผล
หรอื สง่ ตอ่ ไปยังอปุ กรณค์ วบคมุ อน่ื ต่อไป [1]

รูปท่ี 4 ตัวอยา่ งโครงสร้างการอานค่าน้าหนักจาก Load Cell โดยใช้ Indicator

หลักการทางานวดั อณุ หภูมแิ ละความชน้ื ดว้ ย Sensor DHT22
หลักการจะเน้นการสอนใช้งาน Arduino อ่านว่า (อา-ดู-อิ-โน่ หรือ อาดุยโน่) เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรเลอร์

ตระกูล AVR ท่ีมกี ารพฒั นาแบบ Open Source คอื มีการเปดิ เผยข้อมลู ทงั้ ด้าน Hardware และ Software ตัว บอร์ด
Arduino ถูกออกแบบมาให้ใช้งานได้ง่าย ดังนั้นจึงเหมาะสาหรับผู้เร่ิมต้นศึกษา ทั้งน้ีผู้ใช้งานยังสามารถดัดแปลง
เพม่ิ เติม พัฒนาตอ่ ยอดทง้ั ตวั บอรด์ หรือโปรแกรมต่อได้อีกด้วย[2] จะนามาเชื่อมต่อกับ Sensor DHT22 ซึ่งเป็นโมดูล
เซนเซอรว์ ดั ความชื้นและอุณหภมู ิในตวั เดียว สามารถวดั คา่ อุณหภมู ิและความช้นื ภายในห้องและในอากาศได้ [3]

อุปกรณท์ ่ตี ้องใช้งานรว่ มกบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino วดั อุณหภูมแิ ละความชนื้ ด้วย Sensor DHT22
 Arduino UNO R3 แถมฟรี สายUSB
 บอร์ดทดลอง Breadboard 830 Point
 สายไฟจัมเปอร์ ผู้-ผู้ ยาว 20cm. จานวน 40 เส้น
 สายไฟจมั เปอร์ ผู้-เมีย ยาว 20cm. จานวน 40 เส้น
 DHT22 เซนเซอร์วัด อุณหภูมิ+ความชืน้ อยา่ งดี
 Resistor ตวั ตา้ นทาน 4.7 K Ohm 1/4W Metal film 1% จานวน 10 ชิน้
วธิ ีการต่อขาอุปกรณ์ Arduino ร่วมกบั Sensor DHT22 วดั อณุ หภูมแิ ละความชนื้
Arduino Uno R3 -> Sensor DHT22 , 5V -> ขา1, GND -> ขา4, ขา2 -> ขา2

คุณสมบัตขิ องเซนเซอร์วัดอุณหภูมแิ ละความชื้น DHT22

- เซนเซอร์ DHT22 ใชไ้ ฟเลย้ี ง 3-6V

- วัดอุณหภมู ิได้ระหว่าง -40 ถงึ 80 องศาเซลเซยี ส ± 0.5 องศาเซลเซียส
- วัดความชืน้ ในอากาศได้ระหว่าง 20 - 100 %RH ± 2%RH
- คา่ ความไวในการวัด 2 วนิ าที

รูปที่ 5 การตอ่ ขาการใชง้ านของอุปกรณ์ [4]

โหลด Library Sensor วดั อุณหภูมิ และความช้นื DHT22 ทง้ั 2 link ติดตัง้ ในโปรแกรม Arduino IDE จาก
http://www.mediafire.com/download/6qh8q1g0kmokl4g/DHT11.rar

วิธลี ง Library ให้ดตู ัวอย่างใน link น้ีจาก
http://www.mediafire.com/file/1xqqnpk4g42wdug/Adafruit_Sensor-master.zip/file

การใช้งาน Arduino ตดิ ต้งั Library ในโปรแกรม Arduino IDE เช่ือมตอ่ กบั Sensor ตา่ งๆ
ใหต้ ่ออุปกรณ์ตามรูปที่ 5 ข้างบน แล้ว อัพโหลดโค้ดดา้ นล่าง ลงบอร์ด Arduino Uno R3 ดงั นี้

ตัวอยา่ ง Code program
#include "DHT.h" // ประกาศช่ือ Sensor DHT22
DHT dht;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println();
Serial.println("Status\tHumidity (%)\tTemperature (C)\t(F)");
dht.setup(2); // data pin 2
}
void loop()

{
delay(dht.getMinimumSamplingPeriod());
float humidity = dht.getHumidity(); // ดึงคา่ ความชื้น
float temperature = dht.getTemperature(); // ดึงค่าอณุ หภมู ิ
Serial.print(dht.getStatusString());
Serial.print("\t");
Serial.print(humidity, 1);
Serial.print("\t\t");
Serial.print(temperature, 1);
Serial.print("\t\t");
Serial.println(dht.toFahrenheit(temperature), 1);
delay(1000);
}

*****Code by kanlaya thanasin******
เปิด Serial Monitor ขึ้นมาเพ่ือดูค่าอุณหภูมิและความช้ืนในอากาศ ที่ Arduino อ่านได้จาก Sensor อุณหภูมิ
และความชื้น DHT22 ค่าท่ีแสดงอยู่นี้ เป็นค่า อุณหภูมิ แบบองศาเซลเซียส และองศาฟาเรนไฮต์ และความช้ืน
สมั พทั ธใ์ นหอ้ ง [4]

รูปที่ 6 แสดงคา่ การวัดอุณหภูมิและความชน้ื ผา่ น Serial Monitor [4]

รปู ที่ 7 คา่ อุณหภมู ิและความช้นื ในหอ้ งท่ี Arduino อา่ นได้จาก Sensor DHT22 วัดอุณหภูมแิ ละความชื้น [4]
รปู ท่ี 8 วงจรท่ตี อ่ อปุ กรณเ์ พ่ือวดั คา่ อุณหภมู ิและความชื้น [4]

รปู ท่ี 9 แสดงคา่ อุณหภมู แิ ละความช้นื เม่อื นาไดร์มาเป่าอุณหภูมจิ ะเพม่ิ สงู ข้นึ [4]
รูปที่ 10 คา่ อณุ หภูมแิ ละความชนื้ จะเหน็ ค่าของอณุ หภูมจิ ะสงู ข้ึน [4]

สรุป
เซนเซอร์ (sensor) เป็นอุปกรณ์ซึ่งทาหน้าท่ีเป็นตัวตรวจจับปริมาณทางฟิสิกส์ โดยอาศัยหลักการทางานที่

แตกต่างกนั ขน้ึ อยูก่ ับชนิดของเซนเซอร์ ทรานสดวิ เซอร์ (transducer) ประเภทหน่ึงท่ีทาหน้าท่ีเปล่ียนพลังงานรูปแบบ
หน่ึงใหเ้ ป็นพลงั งานไฟฟา้ ในบางคร้งั จึงมีการเรยี กเซนเซอร์ว่าทรานสดิวเซอร์หรือเรียกทรานสดิวเซอร์ว่าเซนเซอร์ [5]
ซึ่งข้ึนอยู่กับวัตถุประสงค์และลักษณะการประยุกต์ใช้งานที่ต้องการวัดจากการนาเซนเซอร์ DHT 22 มาประยุกต์ใช้
งาน พบว่ามีคุณสมบัติท่ีต้องใช้ไฟเลี้ยง 3-6 สามารถวัดอุณหภูมิได้ระหว่าง -40 ถึง 80 องศาเซลเซียส มีค่าความ
ผดิ พลาดที่ ±0.5 องศาเซลเซยี ส วดั ความช้ืนในอากาศได้ระหว่าง 20 - 100 % RH มีค่าความผิดพลาดอยู่ที่ ± 2%RH
เวลาท่เี ซนเซอรน์ ้ีสามารถตอบสนองไดค้ อื 2 วินาที

เอกสารอ้างอิง
[1] เซ็นเซอร์, ทรานสดิวเซอร์ และ ทรานสมิตเตอร์.[ออนไลน์]. สืบค้นเม่ือวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2563 จาก

http://www.kmutech.com/2019/04/30/.(2563)
[2] การใชง้ าน Arduino.[ออนไลน]์ . สืบคน้ เมือ่ วนั ที่ 12 กุมภาพนั ธ์ 2563 จากhttps://www.thaieasyelec.com/

article-wiki/latest-blogs/what-is-arduino-ch1.html. (2563)
[3] เซนเซอร์วดั อุณหภมู แิ ละความช้ืน DHT 22. [ออนไลน]์ . สบื คน้ เมื่อวนั ที่ 14 กุมภาพันธ์ 2563 จาก

https://www.arduinoall.com/product/825/dht22-am2302-module. (2563)
[4] การใช้งาน Arduino วัดอุณหภูมิและความช้ืน ด้วย Sensor DHT22.[ออนไลน์]. สืบค้นเม่ือวันที่ 20 กุมภาพันธ์

2563 จาก https://www.myarduino.net/article/118. (2563)
[5] พจนาฎ สวุ รรณมณ.ี (2545). เซนเซอร์และทรานสดิวเซอรเ์ บอื้ งต้น. กรุงเทพมหานคร:สมาคมสง่ เสริมเทคโนโลยี

(ไทย-ญี่ปนุ่ ).บรษิ ัทซเี อ็ดยูเคชนั่ จากดั (มหาชน). (2545)