يُعدّ استشعار الرطوبة ودرجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية، لا سيما في فصول الشتاء القاسية التي نشهدها حاليًا. ولا تقتصر أهميته على الحياة اليومية فحسب، بل تمتد لتشمل الصناعات التحويلية أيضًا. فعلى سبيل المثال، عند تركيب أجهزة استشعار الرطوبة واستخدامها بشكل صحيح، تستطيع أنظمة أتمتة المباني تحديد متى يصبح الهواء جافًا جدًا أو رطبًا جدًا لدرجة تُخلّ بالراحة.
إذن كيف يعمل مستشعر درجة الحرارة والرطوبة؟
أولاً, مستشعر درجة الحرارة
تُستخدم مجسات الحرارة لتحديد كمية الحرارة أو البرودة التي ينتجها جسم أو نظام. يمكنها استشعار أي تغيير مادي في درجة الحرارة وإخراج إشارات تناظرية أو رقمية. تنقسم مجسات الحرارة إلى فئتين: مجسات التلامس، التي يجب أن تكون على اتصال مباشر بالجسم المراد قياس درجة حرارته، وتراقب تغيرات درجة الحرارة عن طريق التوصيل. ومجسات التلامس، التي تراقب تغيرات درجة الحرارة عن طريق الحمل الحراري والإشعاع.
ثانية،مستشعر الرطوبة
الرطوبة هي كمية بخار الماء في الهواء. تؤثر كمية بخار الماء في الهواء على راحة الإنسان والعديد من العمليات الصناعية. كما يؤثر بخار الماء على مجموعة متنوعة من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. تعمل أجهزة استشعار الرطوبة عن طريق رصد التغيرات في التيار الكهربائي أو درجة حرارة الهواء. هناك ثلاثة أنواع أساسية من أجهزة استشعار الرطوبة: السعوية، والمقاومة، والحرارية. يراقب كل نوع من هذه الأنواع الثلاثة باستمرار التغيرات الطفيفة في الغلاف الجوي لحساب رطوبة الهواء.
مستشعر رطوبة سعوييُحدد هذا الجهاز الرطوبة النسبية عن طريق وضع شريط رقيق من أكسيد معدني بين قطبين كهربائيين. تتغير السعة الكهربائية لأكاسيد المعادن بتغير الرطوبة النسبية للجو المحيط. وتُستخدم هذه الأجهزة بشكل رئيسي في مجالات الأرصاد الجوية والتجارية والصناعية. أما مستشعرات الرطوبة المقاومة، فتستخدم الأيونات الموجودة في الأملاح لقياس المعاوقة الكهربائية للذرات. وتتغير مقاومة القطبين الكهربائيين على جانبي وسط الملح بتغير الرطوبة. بينما يقوم مستشعران حراريان بتوصيل الكهرباء بناءً على رطوبة الهواء المحيط. يُغلف أحدهما في غاز النيتروجين الجاف، بينما يُعرض الآخر للهواء المحيط. ويُشير الفرق بين هاتين القيمتين إلى الرطوبة النسبية.
مستشعر الرطوبةهو جهاز إلكتروني يستشعر الرطوبة في البيئة ويحولها إلى إشارة كهربائية. تتوفر مستشعرات الرطوبة بأحجام وتكوينات متنوعة؛ بعضها مُدمج في أجهزة محمولة، مثل الهواتف الذكية، بينما يُدمج البعض الآخر في أنظمة مُدمجة أكبر، مثل أنظمة مراقبة جودة الهواء. على سبيل المثال، أجهزة إرسال درجة الحرارة والرطوبة من هينغكو تُستخدم على نطاق واسع فيالتُستخدم هذه التقنية في قطاعات الأرصاد الجوية، والطب، والسيارات، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والصناعات التحويلية. يضمن مستشعر الرطوبة عالي الدقة من الدرجة الصناعية قياسًا دقيقًا في جميع أنواع البيئات القاسية.
ثالثًا، طريقة الحساب
تُصنّف مستشعرات الرطوبة إلى مستشعرات الرطوبة النسبية (RH) ومستشعرات الرطوبة المطلقة (AH) وفقًا لطريقة حساب الرطوبة. تُحدد قيم الرطوبة النسبية بمقارنة قراءة الرطوبة في الوقت الفعلي عند درجة حرارة معينة مع أعلى رطوبة في الهواء عند تلك الدرجة. لذا، يجب على مستشعر الرطوبة النسبية قياس درجة الحرارة لحساب الرطوبة النسبية. أما الرطوبة المطلقة، فتُحدد بشكل مستقل عن درجة الحرارة.
رابعًا، تطبيق أجهزة الاستشعار
تتمتع مستشعرات درجة الحرارة بتطبيقات عملية لا حصر لها تقريبًا، فهي تُستخدم في العديد من المنتجات الطبية، بما في ذلك أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وأجهزة الموجات فوق الصوتية المحمولة. كما تُستخدم في العديد من الأجهزة المنزلية، من الثلاجات والمجمدات إلى المواقد والأفران، لضمان تسخينها إلى درجة الحرارة المناسبة للطهي، بالإضافة إلى أجهزة التدفئة. حتى شواحن البطاريات العادية تستخدمها لمنع الشحن الزائد أو الناقص للبطارية بناءً على درجة حرارتها.
رغم أن استخدام أجهزة استشعار درجة الحرارة في عمليات استخراج النفط قد يبدو غير مرجح، إلا أنها ضرورية لضمان ممارسات استخراج نفط آمنة وفعالة. يحتوي مثقاب الحفر على مستشعر حرارة في نهايته يُنبه العمال عند الحاجة إلى التوقف عن الحفر، لأنه عندما ترتفع درجة حرارته بشكل مفرط (نتيجة استمرار الحفر عميقًا في الأرض)، قد يسخن بشدة ويتلف.
يُدمج حساس درجة الحرارة في مشعاع السيارة. وهذا أمر بالغ الأهمية، لأنه عندما تصل درجة حرارة الماء المتدفق عبر محرك السيارة إلى مستويات عالية غير آمنة، يُنبهك الحساس إلى أن تجاوز هذه الدرجة قد يؤدي إلى تعطل المحرك، بالإضافة إلى تعطل نظام التحكم في المناخ. ومن خلال ضبط المعايير تلقائيًا وفقًا لدرجة الحرارة، يتم تجنب هذه الحالة بفعالية دون تعريض السائق للخطر.
أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواءتتطلب أنظمة التكييف قياسات دقيقة لدرجة الحرارة للمساعدة في الحفاظ على درجة الحرارة المثلى في الغرفة أو المبنى. وتُعدّ أجهزة استشعار درجة الحرارة ضرورية في جميع وحدات وأنظمة التكييف تقريبًا في المنازل والمكاتب. كما يمكن استخدامها للكشف عن التسريبات من خلال رصد أي تغيرات غير متوقعة في درجة الحرارة.
تعتمد الطاقة المتجددة على أجهزة استشعار درجة الحرارة لتعمل بكفاءة. وتعتمد مضخات الحرارة الشمسية، وتوربينات الرياح، وتطبيقات احتراق الكتلة الحيوية، ومصادر الحرارة الأرضية جميعها على تنظيم وقياس درجة الحرارة.
خامساً، المعايرة الدقيقة
لتحديد دقة المستشعر، تُقارن القيم المُقاسة بالمعيار المرجعي. وللتحقق من دقة مستشعرات الرطوبة، أنشأنا معايير باستخدام طريقة "الملح المشبع". باختصار، عند إذابة أملاح معينة (مركبات أيونية مثل ملح الطعام أو كلوريد البوتاسيوم) في الماء، فإنها تُهيئ جوًا برطوبة معروفة.
هؤلاءالخواص الكيميائيةتُستخدم هذه الطريقة لإنشاء بيئة دقيقة ذات نسبة رطوبة نسبية معروفة (المعيار المرجعي)، والتي تُقاس بعد ذلك بواسطة مستشعر. وبشكل أدق، نقوم بتحضير المحلول في خزان محكم الإغلاق لحفظ الظروف الجوية، ثم نضع المستشعر المتصل داخل الخزان. بعد ذلك، تُقاس قراءات المستشعر بشكل متكرر وتُسجل القيم.
يمكننا تطوير ملفات تعريف للمستشعر قيد الاختبار عن طريق تكرار هذه العملية باستخدام عدة أملاح مختلفة، ينتج كل منها رطوبة نسبية مختلفة. لأننا نعرف الرطوبة النسبية لكل بيئة دقيقةrالتعهديمكننا المقارنةالمستشعريتم استخدام القراءات مع تلك القيم المعروفة لتحديد دقة المستشعر.
إذا كان الانحراف كبيرًا ولكنه ليس مستحيلاً، فيمكننا تحسين دقة القياس باستخدام إجراء معايرة رياضي في البرنامج.
كما يمكنكأرسل لنا بريدًا إلكترونيًامباشرة كما يلي:ka@hengko.com
سنعيد المنتج خلال 24 ساعة، شكرًا لصبركم!
أرسل رسالتك إلينا:
