ما هو حساس الرطوبة؟
لقد ساعد التطور التكنولوجي في الأجهزة الإلكترونية بشكل كبير في تصنيع أنواع متعددة من الأجهزة التي تسهل حياتنا:
- تُعتبر الحساسات من ضمن هذه الأجهزة التي تُستخدم لاستشعار التغيرات المحيطة بنا مثل:
- تغيرات درجة الحرارة، الرطوبة، الضوء، الضغط وغيرها.
- وبذلك تسهم الحساسات في تنبيه الشخص لأبسط التغييرات التي قد تُشكل خطرًا على الإنسان.
- تدخل أنواع من الحساسات أيضًا في صناعة أجهزة إلكترونية أخرى، مثل:
- الهواتف الذكية.
- أجهزة الإنذار التي تكتشف الدخان أثناء الحرائق.
- لذا أصبحت الحساسات أدوات إلكترونية لا غنى عنها في العالم الحديث.
- ببساطة، يعمل جهاز الحساس على تحويل قياسات فيزيائية إلى إشارات كهربائية عبر:
- تحويل الضغط، الشدة الضوئية، درجة الحرارة، أو الإشعاع إلى تيار كهربائي أو جهد أو شحنة.
- تضم الحساسات مجموعة متنوعة من الأنواع مثل:
- حساسات المقاومة الضوئية.
- حساسات درجة الحرارة.
- حساسات التسارع.
- حساسات الموجات فوق الصوتية.
- حساسات الموجات تحت الحمراء.
- الحساسات التقاربية.
- حساسات المستوى.
- ومن ضمنها، حاصلات الرطوبة التي سنبحث في أنواعها ووظائفها بالتفصيل.
- يعمل حساس الرطوبة على إرسال إشارات إلى جهاز الكمبيوتر أو المعالج.
- وذلك لإظهار حدوث تغيير في مستوى الرطوبة في الهواء من خلال قياس نسبة بخار الماء فيه.
- تُستخدم هذه الحساسات في تطبيقات متنوعة.
لمزيد من المعلومات، يمكنك الاطلاع على:
أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها
تُعتبر حساسات الرطوبة من أبرز أنواع الحساسات التي تقيس مستوى الرطوبة في الجو:
- توجد أنواع متعددة من حساسات الرطوبة تختلف من حيث الحجم والوظيفة.
- تتم دمج حساسات الرطوبة مع أجهزة أكبر مثل تلك المستخدمة في مراقبة جودة الهواء.
- تصنف حساسات الرطوبة إلى أنواع مختلفة وفقًا لطريقة قياسها للرطوبة.
- من المهم ملاحظة أن حساسات الرطوبة تُدمج مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى حسب نوعها.
تُقسم حساسات الرطوبة وفقًا لطريقة قياسها إلى خمسة أنواع على النحو التالي:
1- حساسات الرطوبة النسبية (RH)
يعتبر حساس الرطوبة النسبي (RH) من أبرز الأنواع ويعتمد في عمله على ما يلي:
- قياس درجة الرطوبة عند درجات حرارة مختلفة.
- حيث أنه يعتمد على درجة الحرارة لتحديد نسبة الرطوبة في الجو.
- يُستخدم أيضًا لمقارنة أدنى وأقصى معدلات الرطوبة عند نفس درجة الحرارة.
ومن الجدير بالذكر أن هذا الحساس يجمع بين المستشعر والترموستات لقياس درجة الحرارة.
2- حساس الرطوبة النسبية السعوية
حساس الرطوبة النسبية السعوية يحتوي على قطبين كهربائيين يقومان بـ:
- قياس السعة للمعدن، حيث إن السعة تتغير مع التغير في الرطوبة النسبية.
- تقل السعة في الرطوبة المنخفضة وتزداد في الرطوبة العالية.
- تخزين الشحنات الكهربائية.
تحدد حساسات الرطوبة النسبية السعوية الرطوبة من خلال:
-
- مدى سهولة سريان الكهرباء في المادة العازلة، والتي تتمثل في خاصية فيزيائية (السماحية الكهربائية).
لا تفوت فرصة زيارة مقالنا حول:
3- حساس الرطوبة المطلقة (AH)
يُعتبر حساس الرطوبة المطلقة (AH) من أفضل أنواع حساسات الرطوبة لأنه:
- يقيس الرطوبة دون الحاجة لمعرفة درجة الحرارة.
- لا يعتمد على التغييرات في درجة الحرارة لتحديد مستوى الرطوبة.
4- حساس الرطوبة الحرارية
يعتبر حساس الرطوبة الحرارية أحد أنواع 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.
- ثم يقوم الحسّاس الحراري بعرض قيمة الرطوبة المطلقة.
5- حساس الرطوبة النسبية المقاومة
تختلف فكرة حساس الرطوبة النسبية المقاومة عن بقية أنواع حساسات الرطوبة، حيث:
- يتكون من بوليمر يشبه هيكل المشط يتغير حجمه تبعًا لنسبة الرطوبة.
- يؤثر التغير في محتوى الرطوبة على مقاومة الأقطاب الكهربائية.
- يتغير كذلك معدل تخزين الجهاز للشحنات الكهربائية.
ومن المهم أن تعتمد صناعة حساس الرطوبة النسبية المقاومة على اختيار مواد منخفضة المقاومة مثل:
- الملح.
- البوليمرات.
وذلك لتفادي حدوث أي تغيير طفيف في قيمة الرطوبة النسبية المقاسة.
وظائف حساسات الرطوبة
في إطار حديثنا عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، نوضح المهام التي تقوم بها حساسات الرطوبة كما يلي:
- تستخدم لمراقبة التغيرات في البيئة المحيطة أو داخل جسم معين.
- وهذا يجعل هذه الحساسات واحدة من أهم الأجهزة في الوقت الراهن.
- تُستخدم حساسات الرطوبة في تحديد مستوى الرطوبة في أجساد الكائنات الحية.
- حيث تعكس مستوى نمو الخلايا الذي يتأثر بمعدل الرطوبة.
- كما تعطي نظرة واضحة عن طبيعة العمليات الفسيولوجية.
- تضع رطوبة الجلد وفقًا لنشاط الفرد وظروفه اليومية.
- تساعد حساسات الرطوبة في تقديم نتائج موثوقة عن سرعة التئام الجروح.
- وذلك بناءً على نسبة الرطوبة في الجلد.
- تسهم حساسات الرطوبة في مساعدة القطاعات البيئية أو الصناعية في تحديد التغيرات.
- بغض النظر عن تغييرات درجة الحرارة أو شدة التيار الكهربائي المرتبطة بالرطوبة.
- مما يقلل من المخاطر مثل الحرائق أو الماس الكهربائي وغيرهما.
- ويحافظ على سلامة الأفراد العاملين في تلك القطاعات.
المواد المكونة لحساسات الرطوبة
على صعيد الحديث حول أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، نستعرض المواد المستخدمة في تصنيع حساس الرطوبة، والتي يمكن تقسيمها إلى ما يلي:
1- البوليمرات
توجد أنواع من حساسات الرطوبة التي تستخدم البوليمرات، والتي تتميز بحساسيتها العالية للتغيرات في الرطوبة، ومع ذلك:
- تكون حساسات الرطوبة المصنوعة من البوليمر بطيئة، حيث تحتاج إلى تغييرات كبيرة في درجة الحرارة.
- لكي تستطيع استشعار التغير في نسبة الرطوبة.
- هذا النوع من الحساسات غير مستقر في البيئات ذات الرطوبة العالية.
كما تجمع حساسات الرطوبة المصنوعة من أكسيد المعادن بين قياس الحرارة والرطوبة النسبية.
2- أكسيد الفلز
تُظهر حساسات الرطوبة المصنوعة من أكسيد الفلز حساسية منخفضة للتغيرات في الرطوبة.
ولا تفوتك قراءة مقالنا حول:
معايير جودة حساسات الرطوبة
بينما نتحدث عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، دعونا نستعرض المعايير المُعتمدة في تحديد جودة الحساس كما يلي:
1- الدقة
تعتبر الدقة من أبرز المعايير التي تحدد جودة الحساس، ويتم تصنيفها وفق منحى خطي يتكون من تسع نقاط.
2- الموثوقية
ينبغي أن يُقدم حساس الرطوبة قياسات دقيقة وموثوقة.
3- سرعة الاستجابة
أيضًا، تُعتبر فترة الاستجابة من المعايير الهامة التي تحدد جودة الحساس، حيث تشير إلى الزمن اللازم لقياس التغير في نسبة الرطوبة.
4- الخطية
- يتم تحديد قيمة الرطوبة النسبية من خلال قياس قيمة الجهد الناتج والانحراف في الجهد.
- يُعبر عنه بخط مستقيم (BFSL).
5- التكرار
- عند تكرار قياس حساس الرطوبة عالي الجودة، يجب أن يظهر نفس النتائج.
- يجب ألا تخرج قياسات التكرار عن الخط المحدد.
مجالات استخدام حساسات الرطوبة
تُعد جميع أنواع حساسات الرطوبة من العناصر الأساسية داخل الأجهزة الإلكترونية، حيث تدخل في مختلف المجالات مثل:
- في قطاع الصحة، حيث تُستخدم داخل المستشفيات والمراكز الطبية في:
- أجهزة العناية المركزة.
- حاضنات الأطفال حديثي الولادة.
- في صناعة أجهزة التكييف والتبريد مثل المكيفات وأجهزة التدفئة، وذلك بهدف:
- توفير بيئات مناخية مناسبة.
- في صناعة المواد الغذائية، حيث تُستخدم في ضمان سلامتها مثل المخبوزات والمعكرونة.
- كما تُستخدم في صناعة السيارات للحفاظ على الرؤية الجيدة من خلال الزجاج الأمامي وأيضًا تهوية المقصورة.
- في برمجة أجهزة مراقبة حالة الطقس في محطات متابعة أحوال الجو.
- تُستخدم أيضًا في مراقبة أشباه الموصلات التي تحتاج لظروف بيئية معينة.