อุปกรณ์ตรวจจับควัน Smoke Detector จะมีด้วยกันอยู่ 2 แบบ หลักๆ คือ

1. แบบ Ionization Smoke Detector

2. แบบ Photoelectric Smoke Detector

โดยทั้ง 2 แบบนี้จะมี Sensing Chamber (ห้องจับควัน) ที่แตกต่างกัน มีหลักการทำงานที่ต่าง

กันในการจับการสันดาป ซึ่งทำให้เกิดอณูในขนาดที่มองเห็น และมองไม่เห็นได้ด้วยตาเปล่า ถึง

สามารถตรวจจับควันที่ลอยขึ้นมาจากเหตุเพลิงไหม้ได้ทั้งแบบมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และมอง

เห็นไม่ได้ด้วยตาเปล่า

การทำงานของแบบ Ionization Smoke Detector

โดยทั่วไปแล้วแบบ Ionization Smoke Detector จะประกอบไปด้วย แผ่นชาร์จประจุ และ

สารแผ่รังสี (โดยทั่วไปใช้ Americium 241) ใช้ Ionized อากาศที่อยู่ระหว่างแผ่นชาร์จประจุ

(ดูภาพ Figure 3-1)

สารแผ่รังสี จะแผ่รังสีให้กับโมเลกุลของอากาศ ซึ่งจะส่งรังสีอณูเล็กๆ วิ่งไปชนกระแทก กับ

โมเลกุลของอากาศ ทำให้อิเลคตรอนของโมเลกุลของอากาศกระเด็นออกไป ขณะที่โมเลกุลนั้นๆ

เสียประจุอิเลคตรอนไป จะมีประจุเป็นบวก (+) อิเลคตรอนที่กระเด็นออก จะวิ่งไปหาโมเลกุลอื่น

ทำให้โมเลกุลนั้นได้รับ อิเลคตรอนเพิ่ม กลายเป็นประจุลบ (-) จำนวนโมเลกุลประจุ + และ

ประจุ (-) ของอากาศในห้อง Sensing Chamber จะมีจำนวนเท่ากัน โมเลกุลของประจุ (+)

จะวิ่งไปหาแผ่นชาร์จประจุ (-) โมเลกุลประจุ (-) จึงวิ่งไปหาแผ่นชาร์จประจุ (+) ทำให้เกิด

กระแสไฟฟ้าไหลหมุนเวียนระดับหนึ่ง

(ให้ดูที่ภาพ Figure 3-2)

กระแสไฟฟ้าหมุนเวียนดังกล่าว สามารถวัดได้โดยวงจรไฟฟ้าที่ต่อเข้ากับ แผ่นชาร์จประจุทั้งสอง

เมื่อมีการทำสันดาป จากการเผาไหม้เกิดขึ้น อณูที่เกิดจากการสันดาปจะใหญ่กว่า โมเลกุลของ

อากาศที่ถูก Ionized มาก เมื่ออณูของการสันดาปเข้ามาในห้อง Sensing Chamber นี้

โมเลกุลของอากาศที่ถูก Ionized จะวิ่งชนกับอณูที่เกิดจากการสันดาป

(ให้ดูที่ภาี่พ Figure 3-3)

ทำให้เกิดการถ่ายเทประจุระหว่าง อณูสันดาป และ โมเลกุลอากาศ Ionized อณูที่เกิดจาก

การสันดาปบางตัวก็เป็น + บางตัวก็เป็น ? เนื่องจากอณูที่เกิดจากการสันดาป ดังกล่าวนี้เป็น

อณูที่ใหญ่กว่าโมเลกุลของ อากาศมาก มันจึงรวมตัวอยู่ระหว่างกลาง เมื่ออณูสันดาปเข้ามา

เพิ่มขึ้น และถ่ายเทประจุ และรวมกลุ่มกันมากขึ้นจะทำให้โมเลกุลที่ถูก Ionized ของอากาศ

ลดลงทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลลดลงไปตามลำดับ เมื่อมาถึงจุดๆหนึ่ง (เกิดพิกัด) วงจรที่ใช้

วัดค่ากระแสจะส่งสัญญาณ Alarm การเปลี่ยนแปลงของความชื้น และ ความกดดันของบรรยา

กาศ จะมีผลต่อการไหลของกระแสไฟฟ้าด้วย ซึ่งจะคล้ายกับผลที่ได้จากที่มี อณูการสันดาป

เข้ามาในห้อง Sensing Chamber ดังนั้น เพื่อชดเชยผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลง ของ

ความชื้น และการเปลี่ยนแปลงความกดดันในบรรยากาศ บริษัทฯ ผู้ผลิตพวกอุปกรณ์

Smoke Detector แบบ Ionization จึงได้พัฒนาการตรวจจับแบบ Dual Ionization

Chamber (ห้องจับควันคู่) (ให้ดูที่ภาพ Figure 3-4)

โดยที่ห้องตรวจจับควัน (Ionization Chamber) ทั้งสองห้องสามารถให้ความชื้น และความกดดัน

ของบรรยากาศเข้าไปได้เหมือนกัน แต่ห้องหนึ่งไม่ให้อณูของ การสันดาป กับ ฝุ่นละออง เข้าไป

ถือเป็น Reference Chamber (ห้องสำหรับเทียบค่า) ส่วนอีกห้องให้อณูการสันดาปเข้าไปได้ตาม

ปกติ เมื่อความชื้นในบรรยากาศ หรือ ความดันบรรยากาศเปลี่ยนแปลงไป ทำให้เกิดความเปลี่ยน

แปลงทั้งสองห้องเท่ากัน หักลบกันแล้วจะเป็นศูนย์ แต่ถ้ามีอณูจากการสันดาปเข้าไปห้องหนึ่ง ทำ

ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการไหล ของ กระแสไฟมากกว่าอีกห้อง เมื่อเทียบกันแล้วเปลี่ยนแปลงไป

เกินพิกัด จึงจะส่งแจ้งสัญญาณ Alarm (ให้ดูที่ภาพ Figure 3-5)

สำหรับ Dual Chamber Ionization Smoke Detector นี้ ถ้าหากมี ฝุ่น และ ความชื้น มากเกินไป

(มีหยดน้ำเกาะ) ลมแรงไป หรือ แมลงขนาดเล็กเหล่านี้ สามารถสร้างปัญหาให้กับ Smoke

Detector แบบนี้ได้ ซึ่งจะอ่านค่าออกเป็นอณูสันดาป และส่งสัญญาณ Alarm ไม่ถูกต้อง ยิ่ง

Smoke Detectorมีความไวมากเท่าใด ก็จะมีผลต่อการส่งสัญญาณ Alarm ให้ผิดเพี้ยนมากขึ้นเ

ท่านั้น

การทำงานของแบบ Photoelectric (Optical) Smoke Detector

ควันที่เกิดจากเพลิงไหม้ สามารถบังลำแสง และ ทำให้ความเข้มของแสงลดลงได้ หรือทำให้เกิด

การกระจายแสงโดยแสงสะท้อนจากอณูของควันไฟ Photoelectric Smoke Detector อาศัย

หลักการนี้ ในการตรวจจับควันไฟ

Photoelectric Light Obscuration Smoke Detector (ใช้การบังแสง)

อุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณควันที่ใช้หลักการง่ายๆ ในการบังแสงของควันก็ คือ Beam Type

SmokeDetector ซึ่งจะใช้ควันบังแสง Photodiode (ให้ดูที่ภาพ Figure 3-6) เมื่ออณู

ของควันเข้าไปบังแสง (ให้ดูที่ภาพ Figure 3-7)

ทำให้ลดความเข้มของแสงที่จะได้รับบนอุปกรณ์ไวแสง การเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงนี้วัดให้

โดยวงจรภายใน และ เมื่อความเข้มลดลงถึงจุดที่เลยพิกัด จะแจ้งส่งสัญญาณ Alarm

Photoelectric Optical Light Scattering Smoke Detector

อุปกรณ์ตรวจจับควันโดยการกระจายแสงสะท้อน Photoelectric Smoke Detector ส่วนใหญ่แล้ว

ทำงานโดยใช้หลักการ ของ การกระจายแสงสะท้อน โดยใช้หลอด Light Emitting Diode (LED)

ส่องแสงไปบริเวณที่ตัวส่ง Photosensitive Element (อุปกรณ์ไวแสง) มองไม่เห็น โดยทั่วไปใช้

Photodiode (ให้ดูที่ภาพ Figure 3-8)

เมื่ออณูของควันเข้าไปขวางอยู่ทางเดินของแสงจาก LED จะกระทบกับอณูของควัน

(ดูที่ Figure 3-9)

และ สะท้อนแสงสู่ Photosensitive Device (อุปกรณ์ไวแสง) ทำให้อุปกรณ์ทำงาน

Smoke Detector Design Consideration :

การพิจารณาหลักการออกแบบอุปกรณ์ตรวจจับควัน :

Smoke Detector นั้นใช้หลักการทำงานง่าย ๆ แต่การออกแบบการใช้งาน ควรจะคำนึงถึง

หลักบางประการ Smoke Detector ต้องทำงานได้เมื่อตรวจจับควันได้ แต่ควรลดการแจ้ง

เตือนที่ผิดพลาดที่ไม่ได้เกิดจากควันจริงๆ ซึ่งอาจจะเกิดจากสาเหตุหลายประการ สำหรับ

Ionization Smoke Detector ฝุ่น และคราบสกปรกที่สะสมบนสารแผ่รังสี จะทำให้

Smoke Detector ตรวจจับไวเกินไป ส่วนในแบบ Photoelectric Smoke Detector

นั้น ฝุ่นที่เกาะตามผนังของห้อง Sensing Chamber อาจจะเพิ่มแสงสะท้อนสู่

Photosensitive Element ทำให้เกิดการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดได้เช่นกัน กระแสไฟ

กระเพื่อม หรือรังสีบางชนิดสามารถมีผลกระทบต่อวงจร ของ Smoke Detector ทั้ง

สองแบบได้ และแปลความหมายเป็นควัน ซึ่งทำให้เกิดการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดได้ ดังนั้น

ค่าความไว ของตัว Smoke Detector ต้องอยู่ในระดับที่พอเหมาะ ตามที่ได้กำหนดไว้

โดยสถาบันรับรอง หรือ สถาบันทดสอบ ที่น่าเชื่อถือของโลก เช่นที่สถาบัน Loss

Prevention Certification Board (LPCB) ของประเทศอังกฤษ หรือ Under

Writer Laboratory (UL) ของ ประเทศสหรัฐอเมริกา (USA) เป็นต้น

ซึ่งสถาบันเหล่านี้สามารถตรวจสอบ และทดสอบ Smoke Detector ในห้องทดสอบ

Fire Test ได้ จำลองการเผาไหม้จริงจากเชื้อเพลิงหลายชนิด เพื่อทดสอบประสิทธิ

ภาพการตรวจจับควันของอุปกรณ์ Smoke Detector นั้นๆ ทั้งนี้ไม่ว่า Smoke Detector

จะออกแบบมาให้มีหลักการทำงานอย่างไรก็ตามที่สำคัญ คือ จะต้องสามารถตรวจจับควันได้

ตามมาตรฐาน และตามที่คุณสมบัติของระบบอุปกรณ์กำหนดได้ไว้

การพิจารณาเลือกใช้ Smoke Detector

คุณลักษณะเฉพาะของ Ionization Smoke Detector ทำให้เหมาะสำหรับการจับควันที่เกิด

จากการเผาไหม้ที่เกิดเปลวไฟ อย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดอณูขนาดเล็ก ประมาณ 0.01 ถึง 0.3

ไมคอน (Micron) ส่วน Photoelectric Smoke Detector นั้น เหมาะสำหรับจับควันที่

เกิดจากการเผาไหม้อย่างช้าๆ โดยมีอณูที่ขนาด 0.3 ? 10 Micron ทั้งนี้ทั้งนั้น Smoke

Detector ทั้ง 2 แบบสามารถจับควันที่เกิดจากการเผาไหม้ ทั้งสองได้เช่นเดียวกัน จะต่างกัน

ก็ตรงที่เวลาตอบสนองต่อควันไฟแต่ละชนิดเท่านั้น การป้องกันเพลิงไหม้ในอาคารนั้น จะมี

เชื้อเพลิงอยู่หลายชนิด จึงเป็นการยากที่จะบอกได้ว่า เมื่อเกิดเพลิงไหม้จะเกิดควันประเภทใด

ออกมา โดยความจริงแล้วต้นกำเนิดเพลิงเดียวกันอาจจะก่อให้เกิดเพลิงไหม้ที่แตกต่างกัน

ยกตัวอย่างเช่น ถ้าทิ้งก้นบุหรี่บน โซฟา หรือ เตียงนอน จะก่อให้เกิดไฟไหม้ที่ลามอย่างช้าๆ

แต่ถ้าทิ้งก้นบุหรี่ลงไปบนกระดาษหนังสือพิมพ์ที่วางบนโซฟา หรือเตียงนอนจะทำให้เกิดเ

พลิงไหม้โดยเกิดเปลวไฟขึ้นอย่างรวดเร็วได้

Photoelectric Smoke Detector

ตามที่กล่าวมาข้างต้นว่า Ionization Smoke Detector นั้นตรวจจับควัน ประเภทที่ลุกไหม้เป็น

เปลวไฟอย่างรวดเร็ว (Fast Fire) ได้เร็วกว่า Photoelectric Smoke Detector ดังนั้น จึงมี

ผู้พัฒนาอุปกรณ์เสริมในตัว Photoelectric Smoke Detector เพื่อให้ทำงานได้สมบูรณ์มากขึ้น นั้น

โดยทำการเพิ่ม Heat Detector แบบ Fixed Temperature เข้าไปในตัว Photoelectric Smoke

Detector ส่วนใหญ่แล้ว จะเรียกว่า Photoelectric Smoke & Heat Detector

หลักการทำงานของ Photoelectric Smoke & Heat Detector

คือ เมื่อเกิดเพลิงไหม้ที่เกิดเปลวไฟเผาไหม้ อย่างรวดเร็ว ส่วนใหญ่แล้วจะก่อเกิดความร้อนขึ้นมาก

เช่นกัน Heat Detector ในตัว Smoke Detector นั้นจะตรวจจับความร้อนได้ และวงจรภายใน

จะสั่งให้ Smoke Detector จะปรับค่าตัวเองให้ไวขึ้น สามารถจับควันที่เกิดขึ้นได้รวดเร็วกว่าการ

จับควันในสภาวะปกติ ซึ่งจะสามารถชดเชยจุดด้อยของมันได้ จึงสามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์

สำหรับการเกิดเพลิงไหม้ ทั้งแบบที่ค่อย ๆ ลามช้า ๆ และ แบบเพลิงไหม้ ประเภท เกิดเปลวไฟขึ้น

อย่างรวดเร็ว

สำหรับประเทศไทยนั้น เราไม่ได้ผลิตอุปกรณ์ Smoke Detector เอง เนื่องจากมีปริมาณการใช้

อุปกรณ์ Smoke Detector ไม่มากพอที่จะผลิตให้ได้ต้นทุนที่เหมาะสม หรือ กล่าวได้อีกนัยหนึ่ง

ว่า ไม่ได้ Economy Of Scale ดังนั้น เองอุปกรณ์ Smoke Detector ที่มีจำหน่ายในประเทศ

ไทย จึงเป็นการนำเข้ามาจากต่างประเทศทั้งสิ้น แต่ส่วนอุปกรณ์ตรวจจับควัน Smoke Detector

แบบ Ionization Smoke Detector ใช้สารกัมมันตภาพรังสี Americium 241 เป็นแหล่งพลัง

งาน Energy Source ในการ Ionization ทำให้ต้องขออนุญาตนำเข้าตามกฎระเบียบของ ทาง

ราชการ และทำให้ต้องเพิ่มต้นทุนในการนำเข้าสินค้า ดังนั้น ผู้จำหน่าย Smoke Detector ส่วน

ใหญ่จึงนิยมนำเข้ามา เฉพาะอุปกรณ์ตรวจจับควันแบบ Photoelectric Smoke Detector หรือ

อุปกรณ์ตรวจจับควันและตรวจจับความร้อน Photoelectric Smoke and Heat Detector กับ

อุปกรณ์ตรวจจับควันและตรวจจับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ Photoelectric Smoke / Carbon

Monoxide Sensors และ อุปกรณ์ตรวจจับควันกับตรวจจับความร้อนและตรวจจับก๊าซคาร์บอน

มอนอกไซด์ Photoelectric Smoke with Heat Detector & Carbon Monoxide Sensor

เพราะคุณภาพไม่ต่างกัน และมีความปลอดภัยมากกว่า

บทความนี้ : เขียนและเรียบเรียง โดย Mr. Somboon Vecthai

หมายเหตุ : บทความนี้ได้นำข้อมูลบางส่วน และนำภาพประกอบ มาจากหนังสือเรื่อง

                  Guide For Proper Use Of System Smoke Detector ของ บริษัท System Sensor

                  ประเทศ สหรัฐอเมริกา (USA) ฉบับที่ 150-407-2

                  ดาวน์โหลดต้นฉบับที่มาของบทความ คลิกที่นี่ »