ما هو حساس الرطوبة؟

ساهمت الابتكارات التكنولوجية في الإلكترونيات بشكل كبير في تطوير أجهزة تسهل حياتنا اليومية. من بين هذه الأجهزة، تأتي الحساسات التي تُستخدم لرصد التغيرات المحيطة بنا مثل:

• تغيرات درجة الحرارة، الرطوبة، الضوء، الضغط، وغيرها.
• تعمل هذه الحساسات على تنبيه الأفراد بأبسط التغيرات التي قد تشكل خطراً.
• تدخل بعض أنواع الحساسات في تصنيع أجهزة إلكترونية أخرى، مثل:
• هواتف ذكية.
• أجهزة إنذار للدخان في حالات الحرائق.
• وبذلك أصبحت الحساسات جزءًا لا يتجزأ من الأجهزة الإلكترونية الحديثة.
• بشكل أساسي، يقوم حساس الرطوبة بتحويل الكميات الفيزيائية إلى قيم كهربائية، مثل:
• تحويل الضغط، الشدة الضوئية، أو درجات الحرارة إلى تيار كهربائي، جهد، أو شحنة.
• تشمل الحساسات أنواعاً مختلفة مثل:
• حساسات المقاومة الضوئية.
• حساسات درجة الحرارة.
• حساسات التسارع.
• الحساسات الفوق صوتية.
• الحساسات تحت الحمراء.
• الحساسات التقاربية.
• حساسات المستوى.
• ومن بين هذه الحساسات، هناك حساسات الرطوبة، التي سنتناول أنواعها ووظائفها بالتفصيل.
• حيث يقوم حساس الرطوبة بإرسال إشارات إلى وحدات التحكم مثل الكمبيوتر أو المعالج.
• هدفه هو تحديد مستوى الرطوبة في الهواء عبر قياس نسبة بخار الماء.
• تستخدم هذه الحساسات في مجالات متنوعة.

يمكنك اكتشاف المزيد عبر: 

أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها

حساسات الرطوبة تُعتبر من أبرز أنواع الحساسات القادرة على قياس نسب الرطوبة في الأجواء:

• هناك مجموعة متنوعة من حساسات الرطوبة التي تختلف من حيث الحجم والوظيفة.
• تُدمج حساسات الرطوبة داخل أجهزة أكبر، مثل أنظمة مراقبة جودة الهواء.
• تصنف هذه الحساسات بحسب طريقة قياس الرطوبة.
• من المهم ملاحظة أن حساسات الرطوبة تُدمج مع أجهزة إلكترونية أخرى بناءً على نوعها.

حساسات الرطوبة تُقسم وفقاً لطريقة قياسها إلى خمسة أنواع كما يلي:

1- حساسات الرطوبة النسبية (RH)

من أبرز أنواع حساسات الرطوبة هو حساس الرطوبة النسبي (RH)، وأسس عمله كالتالي:

• يقوم بقياس درجة الرطوبة في درجات حرارة مختلفة.
• يعتمد على درجة الحرارة في تحديد نسبة الرطوبة المحيطة.
• يمكنه أيضاً إجراء مقارنة بين أدنى وأقصى مستويات الرطوبة عند نفس الدرجة الحرارية.

تجدر الإشارة إلى أن هذا الحساس يجمع بين المستشعر والترموستات لقياس الحرارة.

2- حساس الرطوبة النسبي

يتكون حساس الرطوبة النسبي من قطبين كهربائيين، حيث يقومان ب:

• قياس السعة للمعدن، حيث تتغير السعة بتغير الرطوبة النسبية:
• تنخفض السعة في الرطوبة المنخفضة وترتفع في الرطوبة العالية.
• تخزين الشحنات الكهربائية.

يقوم حساس الرطوبة النسبي السعوي بتحديد الرطوبة بناءً على:

• مدى سريان التيار الكهربائي في المادة العازلة، وهو عامل فيزيائي (السماحية الكهربائية).

لا تتردد في قراءة مقالنا عن: 

3- حساس الرطوبة المطلقة (AH)

يُعتبر حساس الرطوبة المطلقة (AH) من الأنواع المتقدمة، حيث:

• يقيس الرطوبة دون حاجة قطر درجات الحرارة.
• لا يعتمد على التغير في درجة الحرارة لتحديد الرطوبة.

4- حساس الرطوبة الحرارية

يتكون حساس الرطوبة الحرارية من مستشعرين لتحديد الرطوبة المطلقة:

• المستشعر الأول يقيس مستوى النيتروجين (N) بالجو.
• والثاني يقيس حجم الهواء المحيط بالحساس، حيث يقوم الحساس الحراري بتحديد قيمة الرطوبة المطلقة.

5- حساس الرطوبة النسبية المقاومة

تختلف فكرة حساس الرطوبة النسبية المقاومة عن باقي الأنواع، حيث:

• يحتوي على مادة بوليمرية شبيهة بالمشط، يتحول حجمها بناءً على مستوى الرطوبة.
• تؤدي التغيرات في الرطوبة إلى اختلاف في مقاومة الأقطاب الكهربائية.
• يُؤثر التغير في قيم الرطوبة على تخزين الجهاز للشحنات الكهربائية.

تُصنع حساسات الرطوبة النسبية المقاومة باستخدام مواد ذات مقاومة منخفضة مثل:

• الملح.
• البوليمرات.

وتهدف إلى تجنب أي تغييرات طفيفة في القياسات.

وظائف حساسات الرطوبة

في إطار حديثنا عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، نستعرض ما يلي:

• تستخدم لمراقبة التغيرات في البيئة المحيطة أو في جسم محدد:
• ما يجعل هذه الحساسات من الأجهزة الأساسية في الوقت الحالي.
• تساعد في قياس معدل الرطوبة لجسم الكائن الحي:
• حيث يؤثر معدل الرطوبة على نمو الخلايا، وبالتالي توفر صورة أوضح عن العمليات الحيوية والفسيولوجية.
• تحدد رطوبة الجلد وفقاً لنشاط الفرد.
• تُساهم أيضًا في تقديم معلومات حول سرعة التئام الجروح:
• اعتماداً على مستوى الرطوبة في الجلد.
• تساعد القطاعات البيئية والصناعية في معرفة أي تغييرات:
• سواء في درجة الحرارة أو شدة التيار الكهربائي، بناءً على تغير الرطوبة، مما يقلل من المخاطر مثل الحرائق أو الأعطال الكهربائية، محافِظة على سلامة الأفراد.

المواد المكونة لحساسات الرطوبة

نقاشنا حول أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها يقودنا للحديث عن المواد المستخدمة في تصنيعها، والتي تشمل:

1- البوليمرات

بعض حساسات الرطوبة تعتمد على البوليمرات، المعروفة بحساسيتها العالية للتغيرات، لكن:

• تكون بطيئة في الاستجابة حيث تحتاج إلى تغييرات كبيرة في درجات الحرارة لتقييد التغير في الرطوبة.
• قد تكون غير مستقرة في بيئات ذات رطوبة عالية.

حساسات الرطوبة المصنعة من أكسيد المعادن تجمع بين قياسات درجة الحرارة ورطوبة الجو.

2- أكسيد الفلز

تكون حساسات الرطوبة المصنعة من أكسيد الفلز أقل حساسية لمستويات الرطوبة.

ولا تفوتك قراءة مقالنا عن: 

معايير جودة حساسات الرطوبة

في سياق الحديث عن أنواع حساسات الرطوبة ووظائفها، نلقي الضوء على المعايير التي تحدد جودة الحساس:

1- الدقة

تُعتبر الدقة من أهم المعايير التي تُحدد جودة الحساسات، ويتم تصنيفها اعتمادًا على مقياس خطي يتكون من 9 نقاط.

2- الموثوقية

يجب أن يقدم حساس الرطوبة قياسات دقيقة وموثوقة.

3- سرعة الاستجابة

تُعتبر المدة الزمنية اللازمة لقياس التغير في رطوبة الجو معيارًا مهمًا.

4- الخطية

• تُحدد نسبة الرطوبة النسبية من خلال قياس قيم الجهد الناتج وانحرافه، ويتم التعبير عنها عبر خط مستقيم (BFSL).

5- التكرار

• الحساسات عالية الجودة تُظهر نتائج متسقة عند التكرار، ويجب أن تبقى قياسات التكرار ضمن نفس المنحى.

مجالات استخدام حساسات الرطوبة

تُعتبر جميع أنواع حساسات الرطوبة من العناصر الأساسية في الأجهزة الإلكترونية، وتدخل في عدة مجالات، منها:

• القطاع الصحي، لا سيما في المستشفيات والمراكز الطبية:
• تُستخدم في تصنيع أجهزة غرفة العناية المركزة وحاضنات حديثي الولادة.
• في صناعة أنظمة التكييف والتبريد:
• تُساعد في توفير ظروف مناخية مناسبة بالطاقة.
• في مجال الصناعات الغذائية:
• تُستخدم في معالجات الأغذية التي تساهم في حفظ سلامتها.
• تدخل في تصنيع السيارات:
• تحافظ على وضوح الرؤية عبر الزجاج الأمامي وتعزز تهوية المقصورة.
• تُستخدم في أجهزة مراقبة الظروف المناخية في محطات الطقس.
• مراقبة أشباه الموصلات التي تتطلب بيئات محددة.