ما هُو حساس الرطوبة
ساعدنا التطور التكنولوجي فِيْ الأجهزة الإلكترونية كثيرًا فِيْ تصنيع نوع الأجهزة التي تجعل حياتنا أسهل
- من بين هذه الأجهزة أجهزة استشعار تُستخدم لاكتشاف التغييرات التي تحدث من حولنا، مثل
- تغيير درجة الحرارة والرطوبة والضوء والضغط وما إلَّى ذلك.
- لذلك، تساعد المستشعرات فِيْ تنبيه الشخص إلَّى أدنى تغيير قد يحدث ويشكل تهديدًا للشخص.
- كَمْا توجد أنواع من الحساسات تستخدم فِيْ صناعة الأجهزة الإلكترونية الأخرى مثل
- أجهزة الهُواتف الذكية.
- وأجهزة الإنذار التي تكتشف الدخان المتطاير فِيْ حالة نشوب حريق.
- وهكذا، أصبحت أجهزة الاستشعار إحدى الأدوات الإلكترونية الأساسية اليوم.
- باختصار، يعمل المستشعر على تحويل كَمْية مادية إلَّى كَمْية كهربائية، على النحو التالي
- قم بتحويل الضغط أو شدة الضوء أو درجة الحرارة أو الإشعاع إلَّى تيار كهربائي أو جهد أو شحنة.
- هناك أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار، مثل
- مجسات المقاومة الضوئية.
- موازين الحرارة.
- هناك أيضا أجهزة استشعار التسارع.
- وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية.
- مجسات الأشعة تحت الحمراء.
- أجهزة استشعار القرب.
- مستشعرات المستوى.
- هناك أيضًا مستشعرات الرطوبة، والتي سنتحدث عَنّْها بالتفصيل عَنّْ أنواعها ووظائفها.
- يرسل مستشعر الرطوبة إشارات إلَّى الكَمْبيوتر أو المعالج.
- هذا لإظهار تغير فِيْ مستوى الرطوبة فِيْ الهُواء عَنّْ طريق تحديد النسبة المئوية لبخار الماء فِيْ الهُواء.
- تستخدم هذه المستشعرات أيضًا فِيْ العديد من المجالات.
أنواع مجسات الرطوبة ووظائفها.
من أبرز أنواع المستشعرات هِيْ مستشعرات الرطوبة التي تقيس الرطوبة فِيْ الهُواء
- هناك أنواع عديدة من أجهزة استشعار الرطوبة تختلف فِيْ الحجم والوظيفة.
- تتكامل مستشعرات الرطوبة مع الأجهزة الأكبر حجمًا، مثل تلك المستخدمة فِيْ تصنيع أجهزة مراقبة الهُواء.
- تصنف مستشعرات الرطوبة إلَّى أنواع مختلفة بناءً على طريقة قياس مستشعر الرطوبة.
- وتجدر الإشارة إلَّى أن مستشعرات الرطوبة، حسب نوعها، تتكامل مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى.
تصنف أنواع مجسات الرطوبة، بناءً على طريقة قياسها للرطوبة، إلَّى 5 أنواع على النحو التالي
1- حساسات الرطوبة النسبية (RH)
من أبرز أنواع مستشعرات الرطوبة هُو مستشعر الرطوبة النسبية (RH) الذي تعتمد فكرة تشغيله على ما يلي
- قياس الرطوبة بدرجات حرارة مختلفة.
- حيث يعتمد على مقدار درجة الحرارة فِيْ تحديد نسبة الرطوبة فِيْ الهُواء.
- يتم استخدامه أيضًا لمقارنة الحد الأدنى والحد الأقصى للرطوبة عَنّْد نفس درجة الحرارة.
وتجدر الإشارة إلَّى أن هذا المستشعر يجمع بين المستشعر والثرموستات لقياس درجة الحرارة.
2- حساس الرطوبة النسبية
يحتوي مستشعر الرطوبة النسبية على قطبين كهربائيين يعملان على
- اقرأ سعة المعدن حيث تتغير السعة بتغير فِيْ الرطوبة النسبية.
- حيث تقل السعة مع انخفاض الرطوبة وتزداد مع الرطوبة العالية.
- وتخزين الشحنات الكهربائية.
وتجدر الإشارة إلَّى أن مستشعر الرطوبة النسبية السعوي يحدد الرطوبة من خلال
-
- السهُولة التي يمكن أن يتدفق بها التيار الكهربائي عبر مادة عازلة، وهِيْ كَمْية فِيْزيائية (السماحية الكهربائية).
3- مستشعر الرطوبة المطلقة (AH)
يعد مستشعر الرطوبة المطلقة (AH) من أفضل أنواع مستشعرات الرطوبة.
- لأنه يقيس الرطوبة دون الحاجة إلَّى معرفة درجة الحرارة.
- كَمْا أنه لا يعتمد على تغير درجة الحرارة لتحديد نسبة الرطوبة.
4- مسبار الرطوبة الحرارية
يعد مستشعر الرطوبة الحرارية من بين أنواع مستشعرات الرطوبة المطلقة مثل
- يتكون مستشعر الرطوبة الحرارية من مستشعرين لتحديد الرطوبة المطلقة.
- يحدد المستشعر الأول نسبة النيتروجين (N) فِيْ الغلاف الجوي.
- يحدد المستشعر الثاني مقدار الهُواء المحيط بالمستشعر.
- ثم يعرض المستشعر الحراري قيمة الرطوبة المطلقة.
5- مقاومة حساس الرطوبة النسبية
تختلف فكرة مستشعر الرطوبة النسبية المقاوم عَنّْ الأنواع الأخرى من مستشعرات الرطوبة مثل
- يتكون من بوليمر على شكل مشط يتغير حجمه اعتمادًا على النسبة المئوية للرطوبة.
- بالإضافة إلَّى ذلك، يؤدي التغيير فِيْ قيمة الرطوبة إلَّى اختلاف فِيْ مقاومة الأقطاب الكهربائية.
- يتغير أيضًا معدل تخزين الجهاز للشحنات الكهربائية.
وتجدر الإشارة إلَّى أن تصنيع حساس الرطوبة النسبية المقاوم يعتمد على اختيار المواد ذات المقاومة المنخفضة مثل
- ملح.
- البوليمرات
هذا لتجنب أي تغيير طفِيْف فِيْ قيمة الرطوبة النسبية التي يقاسها الجهاز.
وظائف حساس الرطوبة
فِيْما يتعلق بموضوع الحديث عَنّْ أنواع مستشعرات الرطوبة ووظائفها، سنشرح ماهِيْة وظائف مستشعرات الرطوبة، وهِيْ كالتالي
- يتم استخدامه لمراقبة التغييرات التي تحدث فِيْ البيئة المحيطة أو فِيْ كائن معين.
- وهذا ما جعل هذه المستشعرات من أهم الأجهزة اليوم.
- تستخدم مستشعرات الرطوبة أيضًا لتحديد معدل الرطوبة فِيْ جسم الكائن الحي.
- يوضح معدل نمو الخلايا التي تتأثر بمعدل الرطوبة فِيْ الجسم.
- بالإضافة إلَّى ذلك، يمكن أن يعطي صورة واضحة عَنّْ طبيعة العمليات الفسيولوجية.
- كَمْا تحدد رطوبة الجلد حسب نشاط الشخص وعمله اليومي.
- توفر مستشعرات الرطوبة نتائج واضحة حول مدى سرعة التئام الجروح.
- اعتمادًا على محتوى رطوبة الجلد.
- تساهم مستشعرات الرطوبة فِيْ مساعدة القطاعات البيئية أو الصناعية على تحديد أي تغيرات.
- إما فِيْ درجة الحرارة أو فِيْ شدة التيار الكهربائي حسب التغير فِيْ الرطوبة.
- هذا يقلل من المخاطر مثل الحرائق والدوائر الكهربائية وغيرها.
- هذا يحافظ على سلامة الناس فِيْ تلك القطاعات، مثل العمال.
مكونات مستشعر الرطوبة
فِيْ سياق الحديث عَنّْ أنواع مستشعرات الرطوبة ووظائفها سنتحدث عَنّْ المواد التي يتكون منها حساس الرطوبة والتي تنقسم على النحو التالي
1- البوليمرات
هناك أنواع من مجسات الرطوبة التي تستخدم البوليمرات، وهِيْ حساسة جدًا للتغيرات فِيْ الرطوبة، ولكن
- أجهزة استشعار رطوبة البوليمر بطيئة لأنها تحتاج إلَّى تغيير كبير فِيْ درجة الحرارة.
- لذلك يمكنك أن تشعر بالتغير فِيْ معدل الرطوبة.
- عدم استقرار هذا النوع من أجهزة الاستشعار فِيْ البيئة ذات الرطوبة العالية.
تجمع مستشعرات الرطوبة بأكسيد المعادن بين درجة الحرارة والرطوبة النسبية.
2- أكسيد معدني
حساسات الرطوبة بأكسيد المعادن حساسة للتغيرات فِيْ الرطوبة.
معايير جودة حساس الرطوبة
فِيْ سياق الحديث عَنّْ أنواع مستشعرات الرطوبة ووظائفها سنتحدث عَنّْ المعايير التي تحدد جودة المستشعر كالتالي
1- الدقة
من أهم المعايير التي تحدد جودة المستشعر الدقة التي تصنف على أساس منحنى خطي مكون من 9 نقاط.
2- الموثوقية
يجب أن يوفر مستشعر الرطوبة قياسات موثوقة وصحية.
3- سرعة الاستجابة
من بين المعايير التي تحدد جودة مستشعر الرطوبة الفترة الزمنية التي تستغرقها لقياس التغير فِيْ معدل الرطوبة.
4- الخطية
- يتم تحديد قيمة الرطوبة النسبية عَنّْ طريق قياس قيمة الجهد الناتج وكذلك انحراف الجهد.
- يتم التعبير عَنّْها أيضًا بخط مستقيم (BFSL).
5- التكرار
- يوفر مستشعر الرطوبة عالي الجودة سلسلة من القياسات فِيْ حالة التكرار.
- أيضًا، يجب ألا تنحرف قياسات التردد عَنّْ الاتجاه.
مجالات تطبيق مجسات الرطوبة
تعتبر جميع أنواع مجسات الرطوبة من أهم أجزاء الأجهزة الإلكترونية لأنها مقسمة إلَّى عدة مناطق على النحو التالي
- فِيْ مجال الصحة داخل المستشفِيْات والمراكز الطبية والعلاجية حيث يتم استخدامه فِيْ تصنيع
- أجهزة العَنّْاية المركزة.
- حاضنات الأطفال حديثي الولادة.
- فِيْ مجال تصنيع أجهزة التكييف والتبريد مثل أجهزة التكييف والتدفئة على النحو التالي
- توفِيْر الظروف الجوية بما يتناسب مع مستوى الطاقة.
- فِيْ مجال الغذاء لتصنيع
- معالجات الطعام التي تحافظ على سلامتها مثل المخبوزات والمعكرونة وما إلَّى ذلك.
- كَمْا أنها تشارك فِيْ مجال تصنيع السيارات، حيث تحافظ على رؤية واضحة من خلال الزجاج الأمامي للسيارة، مثل
- يتم استخدامه للحفاظ على تهُوية كابينة السيارة.
- فِيْ صناعة أجهزة مراقبة الطقس داخل محطات الطقس والأحوال الجوية.
- يتم استخدامه لمراقبة أشباه الموصلات التي تتطلب ظروفًا بيئية معينة.