ما هو حساس الرطوبة؟
لقد شهد العالم تقدماً كبيراً في التكنولوجيا، مما ساهم في تطوير مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية التي تسهل حياتنا اليومية:
- من بين هذه الأجهزة تبرز الحساسات، التي تلعب دوراً مهماً في كشف التغيرات المحيطة بنا، مثل:
- اختلافات درجة الحرارة، والرطوبة، والضوء، والضغط، وغيرها.
- تساعد هذه الحساسات أيضاً في تنبيه الأفراد حيال التغيرات البسيطة التي قد تمثل خطراً محتملاً.
- تكون هناك أنواع أخرى من الحساسات التي تُستخدم في تصنيع أجهزة إلكترونية أخرى، مثل:
- الهواتف الذكية.
- أجهزة الإنذار التي تستشعر الدخان عند حدوث الحرائق.
- لذا، باتت الحساسات أدوات إلكترونية لا غنى عنها في عصرنا الحالي.
- بإيجاز، يعمل جهاز الحساس على تحويل الكميات الفيزيائية إلى كميات كهربائية كالتالي:
- تحويل الضغط، أو الشدة الضوئية، أو درجة الحرارة، أو الإشعاع إلى تيار كهربائي، أو جهد electrical, أو شحنة.
- تتواجد أنواع متنوعة من الحساسات، بما في ذلك:
- حساسات المقاومة الضوئية.
- حساسات درجة الحرارة.
- حساسات التسارع.
- حساسات الموجات فوق الصوتية.
- حساسات الموجات تحت الحمراء.
- الحساسات القريبة.
- حساسات المستوى.
- كما تُعتبر حساسات الرطوبة موضوع اهتمامنا، وسنتناول هنا أنواعها ووظائفها بالتفصيل.
- تعمل حساسيات الرطوبة على إرسال إشارات إلى الحواسيب أو المعالجات.
- يتم ذلك عبر توضيح التغير في مستوى الرطوبة في الجو عن طريق تحديد نسبة بخار الماء في الهواء.
- تُستخدم هذه الحساسات في مجالات متعددة.
للتعرف على المزيد، يمكنك زيارة:
أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها
تتميز حساسات الرطوبة بقدرتها على قياس نسبة الرطوبة في الجواء:
- توجد أنواع متعددة من حساسات الرطوبة تختلف في الحجم والوظيفة.
- عادةً ما تُدمج حساسات الرطوبة مع أجهزة أكبر، مثل تلك المستخدمة في مراقبة جودة الهواء.
- كما يتم تصنيف حساسات الرطوبة حسب طريقة قياس الرطوبة.
- من المهم الإشارة إلى أنه يتم دمج حساسات الرطوبة حسب نوعها مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى.
بالنظر إلى طرق قياس نسبة الرطوبة، يمكن تصنيف حساسات الرطوبة إلى خمسة أنواع كما يلي:
1- حساس الرطوبة النسبية (RH)
يُعتبر حساس الرطوبة النسبي (RH) من أبرز أنواع الحساسات، وتعتمد آلية عمله على:
- قياس الرطوبة عند درجات حرارة مختلفة.
- حيث يعتمد على مقدار درجة الحرارة لتحديد نسبة الرطوبة في الجو.
- كما يستخدم في المقارنة بين أدنى وأقصى معدل رطوبة عند نفس درج الحرارة.
وعلى الملاحظة، يجمع هذا الحساس بين المستشعر والترموستات لقياس درجة الحرارة.
2- حساس الرطوبة السعوي
حساس الرطوبة السعوي يتكون من قطبين كهربائيين يعملان على:
- قراءة السعة للمواد، حيث تتغير السعة مع اختلاف الرطوبة النسبية.
- حيث تقل السعة في الظروف ذات الرطوبة المنخفضة وتزداد في حالة الرطوبة العالية.
- والقيام بتخزين الشحنات الكهربائية.
يحدد حساس الرطوبة السعوي الرطوبة من خلال:
- مدى سهولة تدفق التيار الكهربائي في المادة العازلة، والتي تعبر عن خاصية كهربائية (السماحية الكهربائية).
لا تتردد في زيارة مقالنا عن:
3- حساس الرطوبة المطلقة (AH)
يُعتبر حساس الرطوبة المطلقة (AH) من أفضل أنواع حساسات الرطوبة، لأنه:
- يقيس الرطوبة دون الحاجة إلى معرفة درجة الحرارة.
- ولا يعتمد في تحديد الرطوبة على التغير في درجة حرارة الجو.
4- حساس الرطوبة الحرارية
حساس الرطوبة الحرارية يُصنف ضمن عائلة حساسات الرطوبة المطلقة، حيث يتكون من:
- مستشعرين لتحديد الرطوبة المطلقة.
- المستشعر الأول يقيس نسبة النيتروجين (N) في الجو.
- المستشعر الثاني يقيس كمية الهواء المحيط بالحساس.
- في النهاية، يقدم الحساس الحراري قيمة الرطوبة المطلقة.
5- حساس الرطوبة النسبية المقاومة
تختلف فكرة حساس الرطوبة النسبية المقاومة عن باقي الأنواع الأخرى، حيث:
- يتكون من بوليمر مشابه للمشط، ويتغير حجمه بتغير نسبة الرطوبة.
- التغير في قيمة الرطوبة يحدث اختلافاً في مقاومة الأقطاب الكهربائية.
- كما يحدث تغير في معدل تخزين الجهاز للشحنات الكهربائية.
من الجدير بالذكر أن صناعة حساس الرطوبة النسبية المقاومة تعتمد على اختيار مواد ذات مقاومة منخفضة مثل:
- الملح.
- البوليمرات.
يُعد ذلك هاماً لتجنب حدوث أي تغيير طفيف في قيمة الرطوبة النسبية المقاسة.
وظائف حساسات الرطوبة
في ضوء الحديث عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، سنوضح المهام الخاصة بحساسات الرطوبة التي تشمل:
- تُستخدم في مراقبة التغيرات التي تحدث في البيئة المحيطة أو في كائن معين.
- ولذا تُعتبر هذه الحساسات من أداة هامة في الوقت الحالي.
- تساهم في تحديد معدل الرطوبة في أجسام الكائنات الحية.
- حيث توضح معدل نمو الخلايا الذي يتأثر بمعدل الرطوبة في الجسم.
- كما تقدم صورة واضحة عن طبيعة العمليات الفسيولوجية.
- تحدد رطوبة الجلد تبعاً لنشاط الفرد والأعمال اليومية.
- تساعد في توفير نتائج دقيقة حول مدى سرعة التئام الجروح.
- وذلك اعتماداً على نسبة الرطوبة في الجلد.
- كما تساهم في دعم القطاعات البيئية أو الصناعية من خلال تحديد أي تغيير.
- في درجات الحرارة أو شدة التيار الكهربائي بناءً على التغير في الرطوبة.
- ما يساهم في تقليل المخاطر مثل الحرائق أو الماس الكهربائي مما يحافظ على سلامة الأفراد في هذه القطاعات.
المواد المكونة لحساسات الرطوبة
ضمن سياق الحديث عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، نجد أن المواد المستخدمة في صناعة حساس الرطوبة تتوزع كالآتي:
1- البوليمرات
توجد أنواع من حساسات الرطوبة تستخدم البوليمرات، والتي تتسم بارتفاع حساسيتها للتغير في الرطوبة، لكن:
- تكون حساسات الرطوبة المصنوعة من البوليمر بطيئة، حيث تحتاج إلى تغيير كبير في درجة الحرارة.
- لتتمكن من استشعار التغير في معدل الرطوبة.
- هذا النوع غير مستقر في البيئات ذات الرطوبة العالية.
حساسات الرطوبة المصنوعة من أكسيد الفلز تجمع ما بين درجة الحرارة والرطوبة النسبية.
2- أكسيد الفلز
حساسات الرطوبة المُصنعة من أكسيد الفلز تحمل حساسية منخفضة للتغير في الرطوبة.
ولا تفوتك قراءة مقالنا عن:
معايير جودة حساسات الرطوبة
استمراراً في موضوعنا حول أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، نتناول المعايير التي تحدد جودة الحساس كما يلي:
1- الدقة
تُعتبر الدقة من المعايير المهمة التي تحدد جودة الحساس، وتصنف استناداً إلى منحى خطي يتكون من 9 نقاط.
2- الموثوقية
يجب أن يوفر حساس الرطوبة قياسات دقيقة وقابلة للاعتماد.
3- سرعة الاستجابة
تمثل سرعة الاستجابة من المعايير التي تحدد جودة حساس الرطوبة، حيث تتعلق بالمدة الزمنية اللازمة لقياس التغير في معدل الرطوبة.
4- الخطية
- يتم تحديد قيمة الرطوبة النسبية من خلال قياس الجهد الناتج وانحرافه.
- كما يُعبر عنها من خلال خط مستقيم (BFSL).
5- التكرار
- حساس الرطوبة عالي الجودة يجب أن يعطي نتائج متكررة متطابقة.
- كما ينبغي ألا تخرج قياسات التكرار عن المنحى المحدد.
مجالات استخدام حساسات الرطوبة
تُعتبر حساسات الرطوبة من المكونات الأساسية في الأجهزة الإلكترونية، وتدخل في مجالات عدة، منها:
- في مجال الرعاية الصحية، حيث تُستخدم في تصنيع أجهزة:
- غرف العناية المركزة.
- حاضنات الأطفال حديثي الولادة.
- في صناعة أجهزة التكييف والتبريد مثل المكيفات وأجهزة التدفئة، لتوفير ظروف مناخية مناسبة.
- في مجال الأغذية، حيث تدخل في تصنيع أجهزة معالجات الغذاء لحفظ الطعام مثل المخبوزات والمعكرونة.
- تُستخدم أيضاً في صناعة السيارات للمحافظة على وضوح الرؤية من خلال زجاج السيارة الأمامي، وكذلك للحفاظ على تهوية المقصورة.
- في تصنيع أجهزة مراقبة الأحوال الجوية في محطات الأرصاد.
- تُستخدم في مراقبة أشباه الموصلات الضرورية في بيئات معينة.