26) الحساسات الذكية
وهي الحساسات التي تمتلك وظائف منطقية وتكون قادرة على اتخاذ بعض القرارات ، وهي قادرة على القيام بالوظائف التالية :
المعايرة الذاتية : حيث أنها تمتلك في بنيتها معالج مصغر يمتلك في ذاكرته وظيفة التصحيح التلقائي من خلال الملاحقة الذاتية ، وهي أيضاً قادرة على تشخيص الأعطال ، وهذا ضروري في التطبيقات المعقدة الباهظة الثمن ، كما أنها قادرة على تصليح الأعطال .
العمليات الحسابية : ويتم الاعتماد على قدرة الحساس الحسابية في تعويض التغيرات الناتجة عن الوسط المحيط مثلاً .
الاتصال : وهو من خلال قدرة الحساس على تبادل المعلومات ، وهذه القدرة تستخدم عند الحاجة من أجل أغراض المعايرة .
تعدد التحسس : وهي قدرة الحساس على قياس أكثر من متحول فيزيائي أو كيميائي في آن واحد كقياس الضغط ودرجة الحرارة في نفس الوقت .
كمثال عن الحساسات الذكية الحساس الذي تم تطويره في مركز الأبحاث الإلكترونية في كاليفورنيا من أجل معالجة الإشارة و أيضا حساس التدفق و مصفوفة متحسسة للأشعة تحت الحمراء و قائسات تسارع.
تستخدم في أنظمة التحكم المعقدة ، نظراً لأنها تحل الكثير من المشكلات المتعلقة بالمعايرة وبإمكانية تحسس عدة وسطاء فيزيائية مختلفة .
27) الحساسات الكهروكيميائية
وهي حساسات مخصصة للتحليل الكيميائي ، وهي تعتمد على مبدأ التفاعلات التي تدخل فيها الجزيئات المشحونة كهربائياً كما وضعها فرداي .
وهذه الجزيئات بشكل عام هي الشوارد والالكترونات التي تكون موجودة ضمن وسط منحل مثل الماء ، وبشكل عام هذا الحساس هو عبارة عن ناقل كهربائي يتم وضعه ضمن الوسط الذي نرغب بدراسته مما يؤدي إلى ظهور نقل للشحنات بين الجزيئات المشحونة وبين الحساس وهكذا يتم التقاط تغير الطاقة الحرة عن السطح الفاصل بين الشحنات والحساس ثم ينقل هذا التغير إلى سلسلة القياس على شكل إشارة كهربائية (تيار/جهد) .
وكمثال عليها حساسات قياس الوسط (PH) ، حساسات قياس جهد الأكسدة والإرجاع ، حساسات قياس الناقلية للمركبات المنحلة كهربائياً .
طرق توصيل الحساسات كهربائياً
إن الاختيار الأساسي للحساس هو تحديد تيار الحمل . يجب أن يحدد تيار الخرج في معظم الحساسات بحيث يكون صغير ، ويكون تيار الخرج ما بين 50 إلى 200 ميلي أمبير .
إذا تدفق تيار الحمل فوق الحد الذي يتحمله الحساس عندها سيتلف الحساس ويتوجب علينا شراء حساس جديد . إن معظم الحساسات تعطب بسبب التوصيل الخاطئ لها .
ويتوجب علينا أن نحدد بحذر تيار الحمل الذي يمكن للحساس أن يتعامل معه .
عادة تضبط أجهزة الـ ( PLC ) التيار إلى مستوى مقبول . وبعض الحساسات تكون فعالة مع خرج الـ Relay والتي يمكنها التعامل بشكل أكبر مع تيار الحمل .
إذا تشكل جهد كبير بين طرف كبل الحساس ، فيجب وضع الكبل ضمن أنبوب معدني ليمنع الحساس من عدم توقفه عن التحسس أو الضرر .
والاعتبار الآخر هو أن نشتري حساس ذو قطبية خاصة . و إذا كان جهاز الـ ( PLC ) يتطلب أدوات تتحمل التيارات العالية تأكد من أنك تحتاج لشراء مثل هذه الأدوات .
طرق توصيل الحساسات ميكانيكياً
يجب أن يوضع الحساس بشكل أفقي ، وهذا يمنع الحطام وتزايد عدد الشرائح المتوضعة فوق الحساس والتي يمكن أن تسبب قراءة خاطئة .
في الوضع العمودي ، قد تتجمع على السطح الخارجي للحساس الأوساخ التي تجعل الحساس غير فعال . أما في الوضع الأفقي تكون الشرائح بعيدة . إذا وضع الحساس بشكل عامودي ، فيجب أن يكون هناك تنظيف دوري للشرائح والأوساخ على السطح الخارجي للحساس ، حيث يمكن أن يستخدم نفث الهواء أو أحواض الزيت لذلك الغرض .
ويجب أن نأخذ بعين الاعتبار بألا يتحسس الحساس نفسه بموضعه . على سبيل المثال ، إذا نصبت الحساسات التحريضية في غلاف معدني فإنها من الممكن أن تتحسس بهذا الغلاف . كما أنه علينا التأكد من عدم وضع حساسين بجانب بعضهم البعض ، فإذا تم ذلك و بشكل قريب فهذا سيؤدي تحسس أحدهما بالآخر وهذا يسبب تحسس غير مرغوب به .
و علينا أن نكون حذرين في عدم استخدام القوة أثناء التركيب ، لأنه في بعض الحالات يكون الحساس في غلاف بلاستيكي ومن الممكن أن يتحطم أو يتشوه أثناء التركيب .
التطبيقات النموذجية للحساس:
عندما نختار حساس للاستخدام في تطبيق معين هناك عدة اعتبارات يجب أن تأخذ بالحسبان وهي كالتالي :
خواص الجسم الذي سيتم تحسسه .
هل المادة المصنوع منها بلاستيكية ، معدنية ، حديدية .
هل هو صغير أم كبير الحجم .
هل سطحه عاكس .
هل هناك مساحة كافية لتنصيب الحساس .
هل هناك مشاكل تلوث .
ما هي سرعة الاستجابة المطلوبة .
ما هي مسافة التحسس المرغوبة .
هل هناك ضجيج كهربائي زائد .
ما هي الدقة المطلوبة .
إذا تمكنا من الإجابة على هذه التساؤلات فسوف تصبح عملية الاختيار سهلة ، كما أن عملية الاختيار تعتمد على سعر الحساس وكلفته (والكلفة أهم مسألة في البلاد النامية) .
ترتيبات فيزيائية:
يمكن أن تستخدم بعض الترتيبات الفيزيائية للتفريق بين المنتجات . عادة يستخدم ما يسمى "حساس البوابة" .
تستخدم حساسات البوابة كقادح لنظام الـ ( PLC ) ، فهي تخبره أن المنتج في الموضع المناسب وأن أعمالاً معينة يجب أن تنفذ .
هناك مفهومان هامان:
الأول : هو الصفات الفيزيائية للجسم الذي يتم تحسسه ، فالحساس يستطيع أن يفحص الشكل الخارجي للجسم ، والثقوب وأن قطعاً قد ثبتت على المنتج .
الثاني : هو استخدام الحساس كبوابة ، حيث وجد أن مصنعاً يحوي نظام تحكم متطور ومكمل بفاحص تردد راديوي ولكنه ينجز أحيانا أخطاء معينة ، و يرجع السبب في أن الجسم كان يُفحص من أجل صفاته الخارجية بدون أن يستخدم حساس البوابة لاختيار زمن كل فحص ، فالافتقار لحساس البوابة يعني أن نظام الـ ( PLC ) أحيانا يفحص المنتج من الأمام أومن الخلف ، فمثل هذه الشركة ستخسر ألاف من الدولارات في حين حساس بسعر 30 دولار يمكنه حل هذه المشكلة ، فحساس البوابة يمكنه أن يقرر أن المنتج المطلوب قد تم فحصه .
إن الخواص الفيزيائية للحساس أيضا هامة ، فأشكالٌ معينة ممكن أن تكون فعالة .
فالحساس البصري ذو شكل يشبه نعل الفرس يكون فعالا في تحسس الأجسام التي تمر خلال شكل النعل ، والحساس الدائري يكون فعالا في تحسس الأجسام التي تمر خلال حلقة . والحساسات الصغرية أيضا فعالة في كون الأجسام التي يتم تحسسها صغيرة .
وبكون الأنظمة أصبحت معظمها موئتمتة فهي تخفض الفرص أمام تدخل ومراقبة الكائن الحي
فعندما يحفر العامل ثقوبا ًفي قالب الآلة فهو يعلم حالاً إذا فتح الثقب يمكنه أن يوقف العملية ويستبدل الثقب أما إذا كانت العملية موئتمتة فلن يكون هناك عامل لمراقبة المشكلة ويجب عندها وضع حساسات لتكشف المشكلة.
ويمكن أن تستخدم الحساسات لتفحص فيما إذا كان المنتج قد جمع بشكل صحيح ، حيث يبين الشكل التالي استخدام حساس تحريضي للفحص الصحيح للحساس
ويمكن أن تستخدم الحساسات لفحص العمليات التي أنجزت من قبل الآلة .
بالطبع هناك العديد من أنواع الحساسات التي تكون ذات أهمية في العديد من التطبيقات الصناعية ، حيث أن ابتكار استخدامات جديدة للحساس تساعد في زيادة عامل الأمان ، والوثوقية ، والكفاءة الإنتاجية .
|
