أنواع أجهزة قياس الرطوبة واستخداماتها

ما هو حساس الرطوبة؟

لقد أسهم التطور التكنولوجي في الحقول الإلكترونية بشكل كبير في إنتاج مجموعة متنوعة من الأجهزة التي تسهم في تسهيل حياتنا اليومية:

• من أبرز هذه الأجهزة الحساسات التي تستخدم لرصد التغيرات المحيطة بنا، مثل:
  • التغيرات في درجة الحرارة، الرطوبة، الإضاءة، والضغط وغيرها.
• تساعد الحساسات في تنبيه الأفراد لأدق التغييرات التي قد تشكل خطراً على صحتهم وسلامتهم.
• وتدخل بعض أنواع الحساسات في تصنيع أجهزة إلكترونية أخرى مثل:
  • الهواتف الذكية.
  • أجهزة الإنذار التي تكشف عن الدخان في حالة حدوث حرائق.
  • لذا، أصبحت الحساسات أدوات إلكترونية أساسية في يومنا هذا.
• وباختصار، يقوم حساس الرطوبة بتحويل الكميات الفيزيائية إلى كميات كهربائية، كما يلي:
  • تحويل الضغط، الشدة الضوئية، درجة الحرارة، أو الإشعاع إلى تيار كهربائي أو جهد أو شحنة.
• يوجد أنواع متعددة من الحساسات، مثل:
  • حساسات المقاومة الضوئية.
  • حساسات درجة الحرارة.
  • حساسات التسارع.
  • الحساسات فوق الصوتية.
  • الحساسات تحت الحمراء.
  • الحساسات التقاربية.
  • حساسات المستوى.
• وسنخصص حديثنا هنا عن حساسات الرطوبة، موضحين أنواعها ووظائفها بالتفصيل.
  • تعمل حساسات الرطوبة على إرسال إشارات للمعالج أو جهاز الكمبيوتر،
• لتوضح حدوث تغييرات في مستوى الرطوبة الجوية من خلال قياس نسبة بخار الماء في الهواء.
• تستخدم هذه الحساسات في عدة مجالات متنوعة.

يمكنك اكتشاف المزيد عبر:

أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها

تعتبر حساسات الرطوبة واحدة من أبرز الأنواع المستخدمة لقياس نسبة الرطوبة في البيئة المحيطة:

• تتوفر أنواع متعددة من حساسات الرطوبة، تختلف في الحجم والوظيفة.
• يتم دمج حساسات الرطوبة مع أجهزة أكبر، مثل تلك المستخدمة في أنظمة مراقبة الهواء.
• تصنف حساسات الرطوبة إلى أنواع مختلفة بحسب طريقة قياس الرطوبة.
• كما تجدر الإشارة إلى أن حساسات الرطوبة يتم دمجها وفقاً لنوعها مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى.

تم تصنيف حساسات الرطوبة حسب طريقة قياس نسبة الرطوبة إلى خمس فئات، كما يلي:

1- حساسات الرطوبة النسبية (RH)

يعتبر حساس الرطوبة النسبي (RH) من أبرز الأنواع، وتعتمد آلية عمله على:

• قياس درجة الرطوبة عند درجات الحرارة المختلفة.
• حيث يعتمد ذلك على درجة الحرارة لتحديد نسبة الرطوبة في الهواء.
• كما أنه يستخدم للمقارنة بين أدنى وأعلى معدل رطوبة عند نفس درجة الحرارة.

يجدر بالذكر أن هذا الحساس يتضمن مستشعرًا حراريًا وثرموستات لقياس درجة الحرارة.

2- حساس الرطوبة النسبية

يحتوي حساس الرطوبة النسبية على قطبين كهربائيين يقومان ب:

• قياس السعة للمادة المعدنية حيث تتغير السعة وفقاً لمستويات الرطوبة.
  • تقل السعة في ظل الرطوبة المنخفضة وتزداد في حال ارتفاع الرطوبة.
• تخزين الشحنات الكهربائية.

كما يحدد هذا الحساس نسبة الرطوبة من خلال:

• مدى سريان التيار الكهربائي في المادة العازلة، وهي تعتبر واحدة من الخصائص الفيزيائية (السماحية الكهربائية).

لا تتردد في زيارة مقالنا عن:

3- حساس الرطوبة المطلقة (AH)

يُعتبر حساس الرطوبة المطلقة (AH) من أفضل أنواع الحساسات لأنه:

• يقيس الرطوبة دون الحاجة إلى معرفة درجة الحرارة.
• لا يعتمد على التغييرات في درجة الحرارة لتحديد مستوى الرطوبة.

4- حساس الرطوبة الحرارية

يعتبر حساس الرطوبة الحرارية من أنواع الحساسات المطلقة ويتميز بما يلي:

• يتكون من مستشعرين يقيسان الرطوبة المطلقة.
  • المستشعر الأول يقيس نسبة النيتروجين (N) في الجو.
  • أما المستشعر الثاني فيقيس كمية الهواء المحيط بالحساس.
  • يتولى الحساس الحراري تحديد قيمة الرطوبة المطلقة من خلال تلك القياسات.

5- حساس الرطوبة النسبية المقاومة

يتميز حساس الرطوبة النسبية المقاومة بفكرة مختلفة عن باقي الأنواع بحيث:

• يتكون من بوليمر له شكل المشط ويتغير حجمه بناءً على نسبة الرطوبة.
• أي تغيير في مستوى الرطوبة يؤثر مباشرةً على مقاومة الأقطاب الكهربائية.
• أيضاً، يتغير معدل تخزين الشحنات الكهربائية في الجهاز عند اختلاف الرطوبة.

حيث يعتمد تصميم هذا الحساس على استخدام مواد منخفضة المقاومة مثل:

• الملح.
• البوليمرات.

وذلك لتفادي أي تغير طفيف في القياسات الخاصة بالرطوبة النسبية.

وظائف حساسات الرطوبة

فيما يتعلق بمناقشة أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، إليكم وظائف الحساسات التي تشمل:

• تستخدم في مراقبة التغيرات التي تحدث في البيئة المحيطة أو داخل أجسام معينة.
  • ما يجعل هذه الحساسات من الأدوات الأساسية في العصر الحالي.
• تستخدم حساست الرطوبة أيضاً في قياس معدل الرطوبة في جسم الكائن الحي.
  • تساهم في التأثير على معدل نمو الخلايا الذي يتأثر بدوره بمعدل الرطوبة في الجسم.
  • كما تساهم في تقديم صورة واضحة عن طبيعة العمليات الفسيولوجية.
  • تساعد في تحديد رطوبة الجلد بناءً على نشاط الشخص وأعماله اليومية.
• تساهم حساسات الرطوبة في تعزيز الوضوح حول مدى سرعة التئام الجروح.
  • استنادًا إلى نسبة الرطوبة في الجلد.
• تساعد حساسات الرطوبة في القطاعات البيئية والصناعية في تحديد أي تغييرات.
  • سواء في درجتي الحرارة أو قوة التيار الكهربائي بناءً على التغيير في الرطوبة.
  • مما يقلل المخاطر، مثل الحرائق أو الماس الكهربائي وغيرها.
  • وتضمن سلامة الأفراد في تلك القطاعات، مثل العمال.

المواد المكونة لحساسات الرطوبة

في سياق مناقشتنا حول أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، سنتناول المواد المستخدمة في صنع حساسات الرطوبة، والتي تنقسم إلى:

1- البوليمرات

تستخدم بعض حساسات الرطوبة البوليمرات التي تتميز بحساسيتها العالية للتغيرات في الرطوبة، ومع ذلك:

• تميل حساسات الرطوبة المصنوعة من البوليمر إلى أن تكون بطيئة، حيث تتطلب تغييرات كبيرة في درجة الحرارة.
  • لكي تتمكن من قياس أي تغير في معدل الرطوبة.
• تظهر عدم استقرار في البيئات ذات الرطوبة المرتفعة.

علاوة على ذلك، تجمع حساسات الرطوبة المصنوعة من أكسيد المعادن بين قياسات الرطوبة ودرجة الحرارة النسبية.

2- أكسيد الفلز

تكون حساسات الرطوبة المصنوعة من أكسيد الفلز أقل حساسية للتغيرات في الرطوبة.

لا تفوت قراءة مقالنا عن:

معايير جودة حساسات الرطوبة

في إطار الحديث عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، سنبرز المعايير التي تحدد جودة الحساس كالتالي:

1- الدقة

تعتبر الدقة من أهم المعايير التي تحدد جودة الحساس، وتُصنف بناءً على نموذج خطي يتألف من تسع نقاط.

2- الموثوقية

يجب أن يقدم حساس الرطوبة قياسات دقيقة وقابلة للاعتماد.

3- سرعة الاستجابة

تُعتبر سرعة الاستجابة من المعايير الأساسية التي تحدد جودة الحساس، وتعبر عن الزمن اللازم له لقياس التغييرات في معدل الرطوبة.

4- الخطية

• تقاس قيمة الرطوبة النسبية من خلال قياس الجهد الناتج بالإضافة إلى انحرافه،
  • وعادةً ما يُعبر عنها من خلال خط مستقيم (BFSL).

5- التكرار

• يجب أن يوفر حساس الرطوبة عالي الجودة منحنى مستمر من القياسات في حالة التكرار،
  • كما ينبغي ألا تخرج قياسات التكرار عن هذا المنحى.

مجالات استخدام حساسات الرطوبة

تُعتبر جميع أنواع حساسات الرطوبة من العناصر المهمة في الأجهزة الإلكترونية، حيث تدخل في العديد من المجالات، مثل:

• في مجال الصحة، داخل المستشفيات والمراكز العلاجية، حيث تُستخدم في تصنيع كلا من:
  • أجهزة العناية المركزة.
  • حاضنات الأطفال حديثي الولادة.
• في صناعة أجهزة التكييف والتبريد، مثل المكيفات وأجهزة التدفئة، حيث:
  • تساعد في توفير ظروف مناخية تتناسب مع متطلبات الطاقة.
• في مجال الأغذية، حيث تُستخدم في تصنيع:
  • معالجات غذائية تساعد في الحفاظ على سلامة المنتجات، مثل المخبوزات والمعكرونة.
• كما تدخل في صناعة السيارات، حيث تسهم في ضمان وضوح الرؤية من خلال زجاج السيارة الأمامي، بالإضافة إلى:
  • المساعدة في تدفق الهواء في مقصورة السيارة.
• في أجهزة مراقبة حالة الطقس التي تتبع التغيرات الجوية.
• تُستخدم أيضا في مراقبة أشباه الموصلات التي تتطلب ظروف بيئية محددة.