ما هو جهاز استشعار الرطوبة؟
شهد العالم تقدماً كبيراً في مجال التكنولوجيا، مما ساهم في تطوير مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية التي تسهل حياتنا اليومية:
- ومن بين هذه الأجهزة تبرز أجهزة الاستشعار التي تلعب دوراً مهماً في اكتشاف التغيرات المحيطة بنا، مثل:
- التغيرات في درجة الحرارة والرطوبة والضوء والضغط وما إلى ذلك.
- تساعد هذه المستشعرات أيضًا في تنبيه الأفراد بشأن التغييرات البسيطة التي قد تمثل خطرًا محتملاً.
- وهناك أنواع أخرى من الحساسات التي تستخدم في صناعة الأجهزة الإلكترونية الأخرى مثل:
- الهواتف الذكية.
- أجهزة إنذار تستشعر الدخان عند حدوث الحرائق.
- ولذلك أصبحت أجهزة الاستشعار أدوات إلكترونية لا غنى عنها في عصرنا الحالي.
- باختصار يقوم المستشعر بتحويل الكميات الفيزيائية إلى كميات كهربائية كما يلي:
- تحويل الضغط أو شدة الضوء أو درجة الحرارة أو الإشعاع إلى تيار كهربائي أو جهد كهربائي أو شحنة.
- هناك أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار، بما في ذلك:
- أجهزة استشعار المقاومة الضوئية.
- أجهزة استشعار درجة الحرارة.
- أجهزة استشعار التسارع.
- أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية.
- أجهزة استشعار بالأشعة تحت الحمراء.
- أجهزة الاستشعار القريبة.
- أجهزة استشعار المستوى.
- حساسات الرطوبة هي أيضاً موضوع اهتمامنا، وهنا سنتناول أنواعها ووظائفها بالتفصيل.
- تقوم أجهزة استشعار الرطوبة بإرسال إشارات إلى أجهزة الكمبيوتر أو المعالجات.
- ويتم ذلك من خلال تفسير التغير في مستوى الرطوبة في الجو من خلال تحديد نسبة بخار الماء في الهواء.
- وتستخدم هذه المجسات في مجالات متعددة.
لمعرفة المزيد، يمكنك زيارة:
أنواع أجهزة استشعار الرطوبة ووظائفها
تتميز حساسات الرطوبة بقدرتها على قياس نسبة الرطوبة في الهواء:
- هناك أنواع عديدة من أجهزة استشعار الرطوبة التي تختلف في الحجم والوظيفة.
- عادةً ما يتم دمج أجهزة استشعار الرطوبة مع الأجهزة الأكبر حجمًا، مثل تلك المستخدمة لمراقبة جودة الهواء.
- يتم تصنيف أجهزة استشعار الرطوبة أيضًا وفقًا لطريقة قياس الرطوبة.
- ومن المهم ملاحظة أن أجهزة استشعار الرطوبة تتكامل حسب نوعها مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى.
وبالنظر إلى طرق قياس الرطوبة يمكن تصنيف حساسات الرطوبة إلى خمسة أنواع على النحو التالي:
1- حساس الرطوبة النسبية (RH)
يعتبر حساس الرطوبة النسبية (RH) من أبرز أنواع الحساسات، وتعتمد آلية عمله على:
- قياس الرطوبة عند درجات حرارة مختلفة.
- يعتمد ذلك على كمية درجة الحرارة لتحديد نسبة الرطوبة في الجو.
- كما أنها تستخدم لمقارنة مستويات الرطوبة الدنيا والقصوى في نفس درجة الحرارة.
ملحوظة: يجمع هذا المستشعر بين المستشعر ومنظم الحرارة لقياس درجة الحرارة.
2- حساس الرطوبة بالسعة
يتكون حساس الرطوبة السعوي من قطبين كهربائيين يعملان على:
- قراءة السعة للمواد، حيث تتغير السعة مع الرطوبة النسبية.
- تنخفض السعة في ظروف الرطوبة المنخفضة وتزداد في ظروف الرطوبة العالية.
- وتخزين الشحنات الكهربائية.
يحدد مستشعر الرطوبة بالسعة الرطوبة عن طريق:
-
- سهولة سريان التيار الكهربائي خلال مادة عازلة مما يعبر عن خاصية كهربائية (السماحية الكهربائية).
لا تتردد في زيارة مقالتنا حول:
3- حساس الرطوبة المطلقة (AH)
يعتبر حساس الرطوبة المطلقة (AH) من أفضل أنواع حساسات الرطوبة وذلك للأسباب التالية:
- يقيس الرطوبة دون الحاجة إلى معرفة درجة الحرارة.
- تحديد الرطوبة لا يعتمد على التغير في درجة حرارة الهواء.
4- حساس الرطوبة الحرارية
يصنف حساس الرطوبة الحرارية ضمن عائلة حساسات الرطوبة المطلقة حيث يتكون من :
- جهازي استشعار لتحديد الرطوبة المطلقة.
- يقوم المستشعر الأول بقياس نسبة النيتروجين (N) في الغلاف الجوي.
- يقوم المستشعر الثاني بقياس كمية الهواء المحيط بالمستشعر.
- وأخيرًا، يوفر مستشعر درجة الحرارة قيمة الرطوبة المطلقة.
5- حساس الرطوبة النسبية المقاوم
تختلف فكرة حساس الرطوبة النسبية المقاوم عن الأنواع الأخرى حيث:
- ويتكون من بوليمر يشبه المشط، ويتغير حجمه مع تغير الرطوبة.
- يؤدي التغير في قيمة الرطوبة إلى حدوث اختلاف في مقاومة الأقطاب الكهربائية.
- هناك أيضًا تغيير في المعدل الذي يقوم به الجهاز بتخزين الشحنات الكهربائية.
ومن الجدير بالذكر أن تصنيع حساس الرطوبة النسبية المقاوم يعتمد على اختيار المواد ذات المقاومة المنخفضة مثل:
- ملح.
- البوليمرات.
وهذا أمر مهم لتجنب أي تغيير طفيف في قيمة الرطوبة النسبية المقاسة.
وظائف مستشعر الرطوبة
وفي ضوء الحديث عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها سنوضح مهام حساسات الرطوبة والتي تشمل:
- يتم استخدامه لمراقبة التغييرات التي تحدث في البيئة المحيطة أو في كائن معين.
- ولذلك تعتبر هذه المجسات أداة مهمة في الوقت الحاضر.
- يساهم في تحديد مستوى الرطوبة في أجسام الكائنات الحية.
- ويبين معدل نمو الخلايا الذي يتأثر بمستوى الرطوبة في الجسم.
- كما يقدم صورة واضحة عن طبيعة العمليات الفسيولوجية.
- يتم تحديد رطوبة الجلد حسب نشاط الفرد ونشاطاته اليومية.
- فهو يساعد على تقديم نتائج دقيقة حول مدى سرعة شفاء الجروح.
- وهذا يعتمد على نسبة الرطوبة في الجلد.
- كما يساهم في دعم القطاعات البيئية أو الصناعية من خلال التعرف على أي تغيير.
- في درجة الحرارة أو شدة التيار الكهربائي على أساس التغير في الرطوبة.
- مما يساهم في تقليل المخاطر مثل الحرائق أو الدوائر الكهربائية القصيرة، مما يحافظ على سلامة الأفراد في هذه القطاعات.
المواد التي تشكل أجهزة استشعار الرطوبة
وفي سياق الحديث عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها نجد أن المواد المستخدمة في تصنيع حساس الرطوبة تتوزع على النحو التالي:
1- البوليمرات
هناك أنواع من أجهزة استشعار الرطوبة التي تستخدم البوليمرات، وهي شديدة الحساسية للتغيرات في الرطوبة، ولكن:
- أجهزة استشعار الرطوبة البوليمرية بطيئة، لأنها تتطلب تغييرا كبيرا في درجة الحرارة.
- لتكون قادرة على الشعور بالتغير في الرطوبة.
- هذا النوع غير مستقر في البيئات ذات الرطوبة العالية.
تجمع مستشعرات الرطوبة المصنوعة من أكسيد المعدن بين درجة الحرارة والرطوبة النسبية.
2- أكسيد المعدن
أجهزة استشعار الرطوبة المصنوعة من أكسيد المعدن لديها حساسية منخفضة للتغيرات في الرطوبة.
لا تفوت قراءة مقالتنا عن:
معايير الجودة لأجهزة استشعار الرطوبة
واستكمالاً لموضوعنا عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، نتناول المعايير التي تحدد جودة الحساس على النحو التالي:
1- الدقة
تعتبر الدقة أحد المعايير المهمة التي تحدد جودة المستشعر، ويتم تصنيفها على أساس منحنى خطي يتكون من 9 نقاط.
2- الموثوقية
يجب أن يوفر مستشعر الرطوبة قياسات دقيقة وموثوقة.
3- سرعة الاستجابة
تعتبر سرعة الاستجابة أحد المعايير التي تحدد جودة حساس الرطوبة، حيث تتعلق بالفترة الزمنية اللازمة لقياس التغير في الرطوبة.
4- الخطيئة
- يتم تحديد قيمة الرطوبة النسبية عن طريق قياس جهد الخرج وانحرافه.
- ويتم التعبير عنها أيضًا من حيث الخط المستقيم (BFSL).
5- التكرار
- يجب أن يعطي مستشعر الرطوبة عالي الجودة نتائج متطابقة وقابلة للتكرار.
- يجب ألا تنحرف قياسات التكرار عن الاتجاه المحدد.
مجالات استخدام أجهزة استشعار الرطوبة
تعتبر حساسات الرطوبة من المكونات الأساسية في الأجهزة الإلكترونية، وتستخدم في عدة مجالات منها:
- وفي مجال الرعاية الصحية يتم استخدامه في صناعة الأجهزة:
- غرف العناية المركزة.
- حاضنات حديثي الولادة.
- في صناعة أجهزة التكييف والتبريد مثل المكيفات والسخانات لتوفير الظروف المناخية المناسبة.
- وفي مجال الأغذية يستخدم في صناعة أجهزة تجهيز الأغذية لحفظ الأغذية مثل المخبوزات والمعكرونة.
- كما أنه يستخدم في صناعة السيارات للحفاظ على الرؤية الواضحة من خلال الزجاج الأمامي، وكذلك للحفاظ على تهوية المقصورة.
- في صناعة أجهزة مراقبة الطقس في محطات الأرصاد الجوية.
- يتم استخدامها لمراقبة أشباه الموصلات الضرورية في بيئات معينة.