جهاز استشعار الرطوبة – Humidity Sensor
أداة الكترونية وظيفتها قياس الرطوبة في محيطها. رخيص الثمن وسهل الاستخدام. يستخدم في تطبيقات عديدة كالأرصاد الجوية والكثير من التطبيقات صناعية وتجارية والطبية وفي أنظمة التكييف.
حتى نعرف طريقة عمل مستشعر الرطوبة علينا أن نعرف الرطوبة أولا. يختلف تعريف الرطوبة بحسب اختلاف الكمية التي تقيسها. وبناء على ذلك نقسم الرطوبة الى ثلاثة أنواع:
الرطوبة العامة: Humidity تعرف بأنها مقياس لكمية بخار الماء في الهواء أو مقياس محتوى الماء في المواد الصلبة والسائلة.
الرطوبة المطلقة absolute humidity تعرف بأنها نسبة كتلة بخار الماء إلى حجم الهواء الذي يحتويه.
الرطوبة النسبية relative humidity تعرف بأنها النسبة بين رطوبة الهواء عند درجة حرارة معينة إلى أعلى كمية ممكنة لرطوبة الهواء عند نفس درجة الحرارة.
الرطوبة النوعية Specific humidity تعرف بأنها نسبة كتلة بخار الماء إلى كتلة الهواء الكلية.
حسب التعريف المستخدم تختلف طريقة قياس الرطوبة في مسشتعرات الرطوبة. بعض أنواع مستشعرات الرطوبة تقوم بقياس الرطوبة النسبية وبعضها يقيس الرطوبة المطلقة.
المستشعرات التي تقيس الرطوبة النسبية يجب أن تزود بمقياس للحرارة, أما التي تقيس الرطوبة المطلقة فلا تحتاج إلى قياس الحرارة. قياس الرطوبة النسبية مهم في التطبيقات الطبية والصناعية والزراعية بحيث يمكننا من مراقبة رطوبة التربة واستخدام تلك البيانات في أنظمة الري.
بحسب طريقة عمله يمكننا التمييز بين ثلاثة أنواع من مستشعرات الرطوبة:
Capacitive sensors:
مستشعر الرطوبة باستخدام المكثفات: يقيس الرطوبة النسبية عن طريق وضع شريط رقيق من أكسيد المعدن بين قطبين, حيث تتغير السعة الكهربائية (القدرة على تخزين الشحنات) لأكسيد المعدن مع تغير الرطوبة النسبية. فعندما تزيد الرطوبة في محيط المستشعر, تتغير السماحية الكهربائية electric permeability للمادة العازلة (أكسيد المعدن) , ويتولد فرق جهد كهربائي voltage يرسل إلى متحكم (microcontroller) لمعالجته وإعطاء قيمة للرطوبة.
Resistive sensors:
مستشعر الرطوبة بالمقاومة: يعتمد على الأيونات التي في الأملاح لقياس المقاومة الكهربائية للذرات, حيث تعتمد موصليةconductivity ومقاومية resistivity الموصلات الغير معدنية على محتواها من الماء. حيث أن تغير الرطوبة يغير من قيمة المقاومة فعندما تزداد الرطوبة تقل المقاومة. وقد تعمل باستخدام مشط بوليمر polymer strip صغير يزداد حجمه ويقل (أي تتغير مقاومته) مع تغير الرطوبة. ويقيس هذا النوع الرطوبة النسبية.
Thermal sensors:
مستشعر الرطوبة بالموصلية الحرارية : يتكون من مستشعران حراريان يقومان بتوصيل الكهرباء بالاعتماد على الرطوبة في الهواء المحيط. حيث يغطى أحد المستشعران بالنيتروجين الجاف أما المستشعر الآخر يكون في الهواء. عندما يتعرض المستشعر الذي في الهواء للرطوبة, يحدث فرق في الموصلية الحرارية بين المستشعرين . يقيس هذا النوع الرطوبة المطلقة. يتم حساب الفرق بين مقاومتي المستشعرين والتي تتناسب بشكل مباشر مع الرطوبة المطلقة.
المصادر :
2) https://www.fierceelectronics.com/sensors/what-a-humidity-sensor
3) https://www.electronicshub.org/humidity-sensor-types-working-principle/
مدة القراءة: 2:30
