12) حساسات الألياف البصرية
وفيها يكون المرسل نفسه المستقبل ، وتكون كابلات الألياف البصرية مربوطة لكليهما ، حيث أن إحدى الكابلات موصل مع المرسل ، والآخر موصل مع المستقبل .
وتكون هذه الكابلات مرنة وصغيرة جداً ، حيث يمر الضوء المنبعث من المرسل خلال الكبل ليخرج من الطرف الآخر من نهاية الكبل المتصل مع المستقبل الذي يتحسس الإشارة ،
وهذه الكابلات يمكن استخدامها في الحساسات البينية والعاكسة .
13) الحساسات اللونية المحددة
وهي نوع خاص من الحساسات العاكسة ، وهذا النوع من الحساسات يمكنه أن يفرق بين الألوان ، وبشكل أخص بين الأطياف اللونية . ويستخدم في فحص اللافتات وتخزين المجموعات من خلال ألوانها المحددة ، ويتم اختيارها وفق اللون الذي سيتم تحسسه ، بالإضافة إلى إمكانية ضبط الحساسية للحصول على الدقة المناسبة والعالية .
14) حساسات الليزر
يستخدم الليزر كمنبع للضوء في الحساسات البصرية ، ويمكن أن تستخدم حساسات الليزر للحصول على دقة عالية في الفحص ، كما أن الخرج بالنسبة لهذه الحساسات يمكن أن يكون تشابهياً أو رقمياً . وبشكل عام فإن الخرج الرقمي يستخدم ليشير إلى فشل أو نجاح العملية أو دلالات أخرى ، ويمكن استخدام الخرج التشابهي ، للإشارة إلى التغيرات وتسجيل القياسات الفعلية .
15) الحساسات الفوق صوتية
وهي تستخدم أمواج ضيقة من الأمواج الفوق صوتية ، للكشف والقياس . وفي الواقع إن الحساسات الفوق صوتية أشبه بالرادار ، حيث أن حزمة الأمواج الفوق صوتية ضيقة بحوالي
(5 مم) ، ترتد عن الجسم باتجاه الحساس ، ويقوم الحساس عندها بتحديد مسافة الجسم ، كما انه يستطيع أن يحدد حجم الجسم أيضاً .إنّ أجساماً بحجم (1 مم) يمكن أن تكتشف بدقة على بعد (0.2 مم) . والشكل يبين قياس الارتفاع والاختلاف بين أحجام الأجسام .
16) حساسات الحقل الإلكتروني (الحقلية)
وهي تحتوي على مولد حقلي وحساس يتحسس الحقل عندما يتداخل معه .
تخيل حقلاً مغناطسياً منتشراً من مغناطيس ، إن الحقل المتولد عن المغناطيس ينشر نفس الحقل المتولد عن الحساس .
ولهذه الحساسات نوعان لهما نفس طريقة العمل وهما الحساسات (السعوية والتحريضية) .
17) الحساسات التحريضية
تستخدم الحساسات التحريضية في تحسس الأجسام المعدنية ، كما أنها شائعة الاستخدام في أدوات الآلات الصناعية .
تعمل الحساسات التحريضية وفق مبدأ التحريض الكهرطيسي ، كما أنها تعمل بشكل يشبه الاتصال بين الملفات الأولية و الثانوية للمحولة . عندما يدخل الجسم إلى مجال الحساس فإن تياراً صغيراً ينشأ على سطح الجسم الخارجي ، وبسبب التداخل مع الحقل المغناطيسي ، فإن جزء من الطاقة يقاد من دارة المذبذب إلى الحساس ، وبالتالي يزداد مطال الاهتزاز مسببا هبوط في الجهد ، وتتحسس الدارة الكاشفة للحساس بهبوط جهد دارة المذبذب و تستجيب بتغيير حالة الحساس.، إن الحقل التحريضي المتولد يشكل حقل تحريضي في مقدمة الحساس ، وهذا الحقل يشار إليه من قبل حقل الحساس ، عندما يدخل جسم معدني الحقل فإن هذا الحقل سوف يقطع وسيتم التحسس من قبل حقل الحساس وستتغير حالة الخرج لهذا الحساس .
إن مسافة التحسس لهذه الأنواع من الحساسات تحدد بحجم الحقل ، وهذا يعني انه كلما كان مدى التحسس المطلوب أكبر كلما زاد قطر الحساس .
إن الحساسات التحريضية فعالة في الحجوم الصغيرة ، فإذا كانت المنطقة التي سيثبت عليها الحساس محصورة ، أو إذا كان الجسم الذي سيتم تحسسه صغير ، فإن هذا النوع من الحساسات سيعمل بشكل جيد.
التحريض الكهرطيسي:
ان الخرج يكون في البداية غير فعال ، و عندما يتحرك الجسم خلال الحقل التولد عن الحساس ينشأ تيار معاكس على طول السطح الخارجي للجسم ، و لدى هبوط الجهد في دارة الهزاز ، يتحسس الكاشف بالهبوط و يغير حالة الحساس و بالتالي سيتفعل الخرج .
مسافة التحسس للحساسات التحريضية :
يكون مدى التحسس مرتبطاً بحجم الملف التحريضي ،
وفيما إذا كان ملف الحساس مكشوف أو محجوب ،
فعندما يكون الملف محجوباً ، فإنه ستتوضع حزمة
تمنع الحقل من الانتشار ما وراء قطر الحساس وهذا يقلص من مسافة التحسس .
يملك الحساس المحجوب نصف مدى التحسس من الحساسات المكشوفة ، وتتأثر مسافة التحسس بالحرارة ، حيث تتغير حوالي 5% تبعاً لتغير الحرارة المحيطة .
الأثر المغناطيسي (المغناطيسية المتبقية) :
تعني المغناطيسية المتبقية أن الجسم يجب أن يبقى قريباً حتى يفعل أو يطفئ الحساس ، حيث أن للاتجاه والمسافة دور هام .
إذا كان الجسم يتحرك باتجاه الحساس ، فيجب أن يتحرك الأقرب ، وعندما يتفعل الحساس فسوف يبقى على حالة التشغيل حتى يتحرك بعيداً لتحرير نقطة الإطفاء ، وبالتالي فإن ثغرة الاختلاف هذه تُسبب بواسطة المغناطيسية المتبقية .
يستخدم هذا المبدأ لحذف إمكانية الحساس المقيد .
18) الحساسات السعوية
وهي تستخدم لتحسس الأجسام المعدنية أو اللامعدنية ، وتستخدم بشكل شائع في الصناعة الغذائية ، ويمكن أن تستخدم لتحسس المنتج في داخل الحاويات الغير معدنية .
وهي تعمل على مبدأ الشحنات الستاتيكية ، وتعمل بشكل مشابه لألواح المكثفات .
حيث ينتج المذبذب (الهزاز) والقطب الكهربائي حقل شحنات ستاتيكية ، (ولا ننسى أن الحساس التحريضي ينتج حقل كهرطيسي) . ويقوم الهدف (الجسم الذي سيتم تحسسه) بعمل لبوس المكثف الثاني ، حيث ينشأ الحقل الكهربائي بين الحساس والجسم .
بالطبع أي جسم يمكن أن يتم تحسسه بحساس سعوي , فالجسم يتصرف كمكثف .
عندما يدخل الجسم ضمن الحقل الكهربائي , يتبعثر التوازن المستمر للحساس وهذا ما يجعل دارة الهزاز تقوم بالمحافظة على الاهتزاز كلما كان الجسم موجود في الحقل .
وكمثال على حساس سعوي لقياس الموائع :
فإنه عندما يكون السائل عازلاً يتم الحصول على مكثف إما بلبوسين إسطوانيين ، أو باستخدام لبوس مع جدار الخزان إذا كان معدنياً ، أما العازل فهو السائل في الجزء المغموس ، والهواء في الخارج . إن استخدام المساري من أجل القياس المستمر .
يعود قياس سوية السائل إلى معرفة تغير السعة التي تكون أكبر كلما كان ثابت العازلية للسائل أكبر من ثابت عازلية الهواء .
وبالتالي يجب أن يكون لدينا لبوس مغطى بمادة عازلة تشكل المادة العازلة للمكثفة ، بينما يتشكل اللبوس الآخر مع الاتصال مع السائل الناقل .
مسافة التحسس للحساسات السعوية :
إن الحساسات السعوية أدوات غير قابلة للحجب ، وهذا يعني أنها غير قابلة للتشغيل في مكان محكم ، لأنها سوف تتحسس بالمكان المحيط بها .
أما المواد الناقلة فيمكن أن يتم تحسسها بشكل أدق من غير الناقلة لأن الكترونات في المواد الناقلة (النواقل) حرة أكثر للحركة .
إن كتلة الهدف تؤثر على مسافة التحسس , حيث أنه كلما كانت الكتلة أكبر كلما كانت مسافة التحسس أكبر .
إن الحساسات السعوية أكثر حساسية من الحساسات التحريضية من حيث تحسسها لتغيرات الحرارة والرطوبة .
إن مسافة التحسس للحساسات السعوية يمكن أن تتغير بزيادة أو نقصان من(20_15)% .
إن بعض الحساسات السعوية تكون فعالة في ضبط الحساسية ، وهذه يمكن أن تستخدم لتحسس المنتج في داخل الأوعية ،وذلك بتقليل الحساسية حتى لا تحسس الأوعية وتتحسس المنتج بداخلها فقط .
شبكة أسلاك الحساسات :
هناك مخططان جوهريان لتوصيل الحساسات : باستطاعة الحمل ، واستطاعة الخط ، وتزود هذه الاستطاعات إلى الاستطاعة المستمرة والمتناوبة للحساس .
1) استطاعة الحمل للحساس:
هناك فقط سلكان لوصل الحساس والتيار المطلوب ليعمل الحساس يجب أن يمر خلال الحمل . الذي يمكن أن يكون أي شيء يحد من تيار الخرج للحساس , فكر بأن حملاً يمكن أن يكون خرجه جهاز الـ ( Plc ) .
وحتى يعمل الحساس يجب أن يمر تيار صغير بحدود 2 ميلي أمبير وهو يدعى بتيار العمل ، وهو كافي ليعمل الحساس ولكنه غير كافي لتفعيل دخل الـ ( Plc ) .
إذا كان التيار كافي لتفعيل نظام الـ ( Plc ) فإنه من الضروري ربط مقاومة ، فعندما يفعل الحساس فإنه سوف يمر تيار كافي لأن يفعل دخل الـ ( Plc ) .
زمن الاستجابة هو عبارة عن الزمن الضائع بين الهدف الذي يتم تحسسه وتغير حالة الخرج ، ويمكن أن يكون زمن الاستجابة حاسم في التطبيقات العالية الإنتاج ، ويتم الحصول على أزمنة الاستجابة من صفحات المواصفات للحساس نفسه .
2) استطاعة الخط للحساس :
عادة تكون ثلاثة أنواع من الأسلاك ولكن يمكن أن تكون ثلاثة أو أربعة , هناك خطان لتوصيل للاستطاعة وخرج واحد في تشكيلة الخطوط الثلاثة .
يحتاج الحساس لتيار صغير يدعى بتيار الحمل أو تيار التشغيل , هذا التيار يتدفق حتى ولو كان خرج الحساس مفعل أو مطفئ .
أسلاك التيار هي خرج الحساس , إذا كان الحساس يعمل فهناك تيار خط , وهذا التيار يشغل دخل الـ ( Plc ) .
تيار الحمل الأعظمي هو بحدود من 50) ـ 200) ميلي أمبير . ومن أجل معظم الحساسات تأكد من أنك حددت الحمل (الخرج) و إلا فإن الحساس سيتخرب (سيحترق) .
19) حساسات نوع Pnp :
يتدفق التيار الاصطلاحي من القيمة الموجبة إلى السالبة , عندما يكون الحساس مطفأ , ولن يتدفق التيار عندها في الحمل .
وعندما يكون هناك تيار خرج من الحساس , عندها سيصدر الحساس تيار إلى الحمل .والدارة التالية تبين دارة حساس حراري من النوع السالب (ntc) .
) حساسات نوع Npn :
عندما يكون الحساس مطفأ ( غير موصل ) يكون هناك تدفق تيار عبر الحمل .
وعندما يكون الحساس موصول سيكون هناك تيار حمل متدفقاً من الحمل إلى الحساس .
إن اختيار النوع Pnp أو Npn سيكون معتمداً على نوع الحمل , بمعنى آخر : إختر الحساس الذي يحقق الملائمة ، وهي متطلبات دخل جهاز الـ ( Plc ) .
المزدوجة الحرارية :
وهي إحدى الأدوات الشائعة من أجل القياسات الحرارية في التطبيقات الصناعية .
إن المزدوجة الحرارية أداة بسيطة متصلة من إحدى النهايات ، والنهايات الأخرى للسكك تكون متصلة بفتحة للدخل التشابهي لأداة التحكم مثل الـ ( PLC ) ..
يكون مبدأ العمل أنه عندما يتصل معدنان مختلفان في عامل التمدد الطولي فإنه سيتولد جهد صغير , جهد الخرج سيناسب الاختلاف في الحرارة ما بين الوصلات الباردة والساخنة .
ثم المفترض أن تأخذ الوصلة الباردة درجة حرارة المحيط (الغرفة) .
في الحقيقة تتغير الحرارة تبعاً للبيئة الصناعية , إذا كانت الوصلة الباردة تتغير بالحرارة المحيطة , سوف لن تكون القراءات صحيحة ، وهذا لن يكون مقبولاً بالنسبة لمعظم التطبيقات الصناعية إنه من المفروض أن تحافظ على درجة حرارة الوصلة الباردة بـ 75 درجة .
إذاً يجب أن تكون المزدوجات الحرارية متكافئة ، وهذا يحقق شبكة حساسة للحرارة .
إن المقاومات المستخدمة تمللك معامل سالب من المقاومة ، أي تزداد المقاومة عندما تزداد الحرارة ، وهذه تضبط الجهد بشكل آلي لهذا تبقى القراءة ثابتة .
إن المزدوجات الحرارية أدوات دقيقة جداً ، والحل يكمن في الأداة التي تأخذ الخرج من المزدوجات الحرارية ، والأداة بشكل طبيعي ستكون جهاز الـ ( PLC ) من النوع التشابهي.
تستخدم (جداول) المزدوجات الصناعية 75 درجة فهرنهايت من أجل الحرارة المرجعية .
) كاشف الحرارة ذو المقاومة RTDs
إن RTDs هي عبارة عن أداة تتغير مقاومتها بدلالة درجة الحرارة ، و تكون مصنوعة من البلاتينيوم وهو عبارة عن عنصر ملائم . إن التغير في درجة الحرارة سيكون خطياً وهذا ما يجعل RTDs هي عبارة عن أداة دقيقة .
توصل RTDs مثل المقاومات ، والمقاومة الشائعة لكشف الحرارة هي بحدود 100 أوم عند درجة حرارة الصفر المئوية . وكواشف أخرى تكون فعالة في مدى 50 وحتى 1000 أوم .
23) المقاوم الحراري Thermistors
يبدي المقاوم الحراري تغيراً أكبر في المقاومة من أجل تغير معين في الحرارة . و يمكن أن يكون أكثر دقة وملائمة ، والمشكلة الرئيسية تكمن في أن المقاومات الحرارية غير خطية بشكل كبير
فإذا كان مجال درجة الحرارة المقاسة صغير نسبياً فيكون المقاوم الحراري أداة جيدة ، تكون شبكة المقاومات الحرارية فعالة حيث أنها تملك جهد خطي صغير بتغير الحرارة .
المعايير المعتمدة على التشوه :
تستخدم لقياس القوة، فهي تعتمد على مبدأ أنه كلما كان السلك رفيع كلما ازدادت المقاومة و هي مصنوعة من سلك بلاستيكي ، فعندما يشد هذا السلك يصبح أكثر رفعاً وهذا ما يزيد مقاومة السلك (حسب العلاقة: ) ، إن هذا التغير في المقاومة يمكن أن يقاس ويحول إلى قوة أو ضغط ، و هي غالبا ما تثبت إلى صفيحة ، وتستخدم في الجسور.
24) حساسات الرطوبة
يمكن أن نميز بين عائلتين من حساسات الرطوبة :
التي تعتمد على المبدأ الفيزيائي يسمح بالتحديد المباشر للرطوبة ، وهي حالة حساسات الرطوبة ذات التكثف والمنحلة كهربائياً وقائسات الرطوبة ذات المحلول الملحي .
التي تعتمد على قياس إحدى الخواص المتعلقة بالرطوبة لجسم ما ، وهي حالة قائسات الرطوبة ذات الممانعة .
25) الحساسات الطبية
إن الإشارات التي نحصل عليها من الناس أو الحيوانات هي إشارات صغيرة ، بضعة ميكرو فولت حتى بضعة ميلي فولت ، ولما كان من الضروري قياس التغيرات الصغيرة في كمون الجسم وممانعته وعرض هذه التغيرات وتسجيلها بشكل دقيق فقد تم استخدام :
1. حساسات تلتقط هذه التغيرات .
2. دارة ملائمة للحساسات ومعالجة لإشاراتها .
3. عرض النتائج المفيدة للإشارات بعد معالجتها .
وإن هذه الإشارات الناتجة عن الحساسات الطبية تحتاج إلى تضخيم ، ويمكن تلخيص المراحل التي تمر بها الإشارة الفيزيائية حتى تصبح قابلة للإظهار
حيث يقوم الحساس بقيادة دارة معالجة إشارة أو دارة تضخيم وهي تقوم بدورها باستخلاص المعلومات من الإشارة الواردة للحصول على إشارة مفيدة ، بالإضافة لهذه الوظيفة الأساسية فإن دارة معالجة الإشارة تؤمن عادة عدداً من الوظائف الملحقة ، مثل : إعطاء جهد تهييج في حالة استخدام معايير قياس التشوه أو إعطاء أوامر الضبط والمعايرة .
ويجب أن تتمتع المضخمات المستخدمة في التطبيقات الطبية بالمواصفات التالية :
1. ربح عال فوق 100 .
2. ممانعة دخل عالية .
3. ممانعة خرج منخفضة .
4. استجابة ترددية عالية .
وأما مجالاتها الطبية فهي كثيرة نذكر منها :
القلبية ، والعضلات ، الأعصاب ، التنفس ، الجراحة ، التخدير ، التحليل ، الأشعة
منقول من
