เซ็นเซอร์ (Sensors) ในระบบบ้านอัจฉริยะ

หากเปรียบระบบควบคุม (Controller) เป็น “สมอง” อุปกรณ์เซ็นเซอร์ (Sensors) ก็เปรียบเสมือน “ประสาทสัมผัส” ทั้ง 5 ของบ้าน หากปราศจากเซ็นเซอร์ บ้านของเราก็จะเป็นเพียงบ้านที่มีรีโมทคอนโทรลไฮเทคเท่านั้น แต่ไม่สามารถ “รับรู้” หรือ “ตัดสินใจ” เองได้ ในบทความนี้ เราจะมาทำความรู้จักกับประเภทของเซ็นเซอร์ที่นิยมใช้ในงาน Smart Home และวิธีการเลือกใช้งานให้ถูกต้องครับ

---

1. หน้าที่ของเซ็นเซอร์ในทางเทคนิค

ในทางวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เซ็นเซอร์คืออุปกรณ์ Transducer ชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เปลี่ยน “พลังงานทางฟิสิกส์” (เช่น ความร้อน แสง เสียง แรงกด) ให้กลายเป็น “สัญญาณทางไฟฟ้า” (เช่น แรงดันไฟฟ้า ความต้านทาน หรือกระแส) เพื่อส่งต่อให้บอร์ดควบคุม (Microcontroller) นำไปประมวลผลต่อ

2. ประเภทของเซ็นเซอร์ยอดนิยมในระบบ Smart Home

สำหรับการเรียนการสอนและการใช้งานจริง เรามักแบ่งกลุ่มเซ็นเซอร์ตามวัตถุประสงค์การใช้งาน ดังนี้:

2.1 กลุ่มตรวจวัดสภาพแวดล้อม (Environmental Sensors) ใช้สำหรับสร้างความสบาย (Comfort) และดูแลสุขภาพ

• เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น (Temperature & Humidity Sensor):
  • ตัวอย่าง: DHT11, DHT22, SHT30
  • หน้าที่: วัดค่าอุณหภูมิห้องเพื่อสั่งเปิด-ปิดแอร์ หรือวัดความชื้นเพื่อสั่งเครื่องฟอกอากาศ

• เซ็นเซอร์วัดความเข้มแสง (Light Sensor/LDR):
  • ตัวอย่าง: Photoresistor (LDR), BH1750
  • หน้าที่: ตรวจจับกลางวัน-กลางคืน เพื่อเปิดไฟรั้วบ้านอัตโนมัติ

2.2 กลุ่มรักษาความปลอดภัย (Security Sensors) ใช้สำหรับเฝ้าระวังและแจ้งเตือนภัย

• เซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว (Motion Sensor):
  • ตัวอย่าง: PIR Sensor (HC-SR501)
  • หน้าที่: ตรวจจับความร้อนจากร่างกายสิ่งมีชีวิต ใช้เปิดไฟทางเดิน หรือทำระบบกันขโมย

• เซ็นเซอร์ประตู/หน้าต่าง (Door/Window Sensor):
  • ตัวอย่าง: Magnetic Reed Switch
  • หน้าที่: ตรวจสอบว่าประตูถูกเปิดหรือปิดอยู่ (ทำงานด้วยแม่เหล็ก)

2.3 กลุ่มความปลอดภัยในชีวิต (Safety Sensors)

• เซ็นเซอร์ตรวจจับก๊าซและควัน (Gas & Smoke Sensor):
  • ตัวอย่าง: MQ-2 (ควัน/แก๊สไวไฟ), MQ-7 (คาร์บอนมอนอกไซด์)
  • หน้าที่: แจ้งเตือนเมื่อเกิดแก๊สรั่วหรือไฟไหม้

3. สัญญาณจากเซ็นเซอร์: สิ่งที่ช่างอิเล็กทรอนิกส์ต้องรู้

1. Digital Output (0/1): ให้ค่าแค่ “ใช่” หรือ “ไม่” เช่น มีคน/ไม่มีคน (PIR), ประตูเปิด/ปิด (Reed Switch)
2. Analog Output (ค่าต่อเนื่อง): ให้ค่าละเอียดเป็นระดับแรงดันไฟ เช่น ความเข้มแสง (LDR), ปริมาณแก๊ส (MQ Series)
3. Data Protocol (I2C/OneWire): ส่งค่ามาเป็นข้อมูลดิจิทัลที่มีความแม่นยำสูง เช่น อุณหภูมิ 25.5 องศา (DHT22, BH1750)

ตัวอย่างการใช้งานจริง (Use Case): ห้องนอนอัจฉริยะ

เพื่อให้เห็นภาพการทำงานร่วมกันของเซ็นเซอร์ ลองดูตัวอย่างนี้:

• โจทย์: ควบคุมอุณหภูมิและการนอนหลับให้สบายที่สุด
• การติดตั้ง:
  1. ติดตั้ง DHT22 ไว้หัวเตียง
  2. ติดตั้ง LDR ไว้ที่หน้าต่าง
• การทำงาน (Automation):
  • เงื่อนไข 1: ถ้า LDR อ่านค่าได้ว่า “มืดสนิท” (เวลานอน) -> สั่งปิดม่านไฟฟ้า
  • เงื่อนไข 2: ถ้า DHT22 อ่านค่าอุณหภูมิได้ > 27°C -> สั่งเปิดแอร์ที่โหมด Cool
  • เงื่อนไข 3: ถ้า DHT22 อ่านค่าอุณหภูมิได้ < 24°C -> สั่งแอร์ปรับเป็นโหมด Fan หรือเพิ่มอุณหภูมิ

บทสรุป

การเลือกใช้เซ็นเซอร์ที่ถูกต้องและมีคุณภาพ เป็นจุดเริ่มต้นสำคัญของระบบที่มีเสถียรภาพ