ما هي الحساسات Sensors ؟
الحساس عبارة عن عنصر يتأثر بالكميات الفيزيائية كالحرارة والضغط والسرعة والحركة والقوة والضوء والصوت ومن ثم تحويلها إلى إشارة كهربائية قيمتها مكافئة لتلك الكميات الفيزيائية ويمكننا ملاحظة الكثير من الحساسات في حياتنا اليومية كمتحسس الحرارة الذي يتحسس بدرجة حرارة الغرفة أو الثلاجة والحساس الضوئي الذي يوضع مع مصابيح الإنارة في الطرقات لتتم الإنارة عند مغيب الشمس.
أنواع الحساسات Types of Sensors
تنقسم أنواع الحساسات إلى نوعين هما:
- حساس ميكانيكي مغناطيسي
- حساس الكتروني مغناطيسي
حساس ميكانيكي مغناطيسي
 |
| حساس ميكانيكي مغناطيسي |
يتركب المتحسس الميكانيكي المغناطيسي من قطعتي توصيل (Contact) موضوعة داخل صمام مفرغ من الهواء وتوجد أنواع عديدة منها للفتح والغلق.
تصنع نقاط التوصيل من معادن متينة تتحمل القوس الكهربائي والتأكسد وهذه العناصر هي الفضة والنيكل والكوبالت وخليط من التنكستن والبلاديوم (Palladium) ويتم فتح وغلق نقاط التوصيل بتقريب مغانيط طبيعية او تشكيل مغانيط صناعية بوضع ملفات حول الحساس ويدعى هذا الحساس Tongue Contact Relay.
تطبيقات الحساس الميكانيكي المغناطيسي
حساس ميكانيكي مغناطيسي لإضاءة ثنائي الانبعاث الضوئي LED
 |
| حساس ميكانيكي مغناطيسي لإضاءة ثنائي الانبعاث الضوئي LED |
من ابسط التطبيقات للمتحسس الميكانيكي المغناطيسي هي إضاءة ثنائي الانبعاث الضوئي LED الموضح بالشكل السابق حيث يكون الثنائي في الوضع off وتكون النقطة TP2 عالية الفولتية 5V بالنسبة إلى الأرضي فبتقريب المغناطيس الطبيعي من نقاط التماس للمرحل تتصل نقاط التوصيل وتغلق الدائرة الكهربائية ويتوهج الثنائي، ويمكن توصيلها مباشرة إلى ميناء (PORT) المتحكم الدقيق (Micro Controller ) او الدوائر المنطقية بالفولتية 5V.
حساس ميكانيكي مغناطيسي مع موسفت
 |
| حساس ميكانيكي مغناطيسي مع موسفت |
ومن عيوب هذه الدائرة ان الحساس ذو قدرة منخفضة يتلف بحدود 20mA ولتحسين القدرة نستخدم الدائرة الموضحة بالشكل السابق فباستخدام ترانزستور تأثير المجال السيليكوني المعدني ذو البوابة المعزولة الذي يعمل بنسق الاستنزاف ( Depletion MOSFET) فعندما يكون المرحل U4 في حالة off تصبح كل من النقاط TP4 و TP5 الى 12V ويكون المصباح في حالة off وبتشغيل المرحل U4 تصبح كل من النقاط TP4 و TP5 و V(0) فيتوهج المصباح (ON).
مفتاح القصبة المغناطيسية
 |
| مفتاح القصبة المغناطيسية |
ويستخدم المرحل من نوع مفتاح القصبة المغناطيسية الذي يعتمد عمله على مبدأ الحث المغناطيسي سواء كان المغناطيس دائم او مغناطيس كهربائي موضوع بجوار قطع معدنية من الحديد المطاوع رفيعة جدا تدعى بالقصب (Reeds) موضوعة في غلاف زجاجي محكم الغلق (Sealed) وفي الوضع الاعتيادي تكون التوصيلات في حالة فتح وتغلق بوجود المجال المغناطيسي.
حساس الكتروني مغناطيسي
الحساسات الالكترونية المغناطيسية عبارة عن نوع ترانزستوري ومفاتيح مغناطيسية ويمتاز بما يلي:
- ملائم مع كل المغانط الثابتة.
- لا يحتوي على أجزاء متحركة.
- حساس للتغيرات في درجات الحرارة.
- له متانة للتغيرات الفيزيائية.
- يعمل بين4.5V إلى 25V.
التركيب الداخلي للحساس الالكتروني المغناطيسي
 |
| التركيب الداخلي للحساس الالكتروني المغناطيسي |
الشكل السابق يوضح التركيب الالكتروني الداخلي للحساس الالكتروني المغناطيسي تعمل دائرة التنظيم (Regulation) على استقرارية الفولتية المجهزة للدوائر الالكترونية ومنع الفولتية الداخلة من التغيرات والتذبذبات (Fluctuations) والجزء الموضح بالعلامة X عبارة عن مولد فولتية يعمل بالتأثيرات المغناطيسية تكبر الإشارة الخارجة منه بوساطة مكبر العمليات وهي إشارة قدح للمذبذب ذو النوع شمت تريكر (Schmitt Trigger) الذي يستخدم لتحويل التغيرات البطيئة في الشكل الموجي للدخل إلى شكل في الخرج محدد وحاد وخال من أي ضوضاء، ويعمل الترانزستور T ذو الجامع المفتوح كمفتاح يسيطر على أي حمل موضوع معه.
تطبيقات الحساس الالكتروني المغناطيسي
ترانزستور حساس المؤثر الرئيسي (Hall-Effect Sensor)
 |
| ترانزستور حساس المؤثر الرئيسي (Hall-Effect Sensor) |
احد تطبيقات الحساس الالكتروني المغناطيسي في عمليات التحكم الصناعي لتحديد الموضع (Position) ومن أنواعه حساس المؤثر الرئيسي (Hall-Effect Sensor) المكون من ترانزستور أحادي القطب (Unipolar) بثلاثة أطراف لفولتية الدخول والأرضي وطرف خرج الحساس.
وهو مدمج مع مغناطيس موضوع وسط الحساس وهو المؤثر الرئيسي وهو عبارة عن محول طاقة تتغير الفولتية الخارجة عنه بالاستجابة مع المجال المغناطيسي ويستعمل للكشف عن السرعة والموضع.
لاحظ الشكل السابق فيه الرقم (1) عبارة عن مكبس مغناطيس داخل اسطوانة مملوءة بالهواء المضغوط (Pneumatic) ومثبت على سطحها الخارجي المتحسس (2.3) توضح التمدد والانكماش لموضع المكبس.
حساس التيار
 |
| حساس التيار |
والتطبيقات الأخرى التي تتحسس بالتيار كما موضح بالشكل السابق فبتحريك قلب الفارايت يتغير مقدار التيار فيتغير المجال المغناطيسي فيتحسس المؤثر الرئيسي فتتغير الفولتية الخارجة.
هذا
المتحسس يمكنه الكشف عن المجالات المغناطيسية الشاردة (stray) بسهولة ولهذا السبب
يستخدم في البوصلات الالكترونية وهذه المجالات المغناطيسية الشاردة تسبب عدم الحصول
على القياسات الدقيقة للمجالات المغناطيسية الصغيرة ولهذا السبب يوضع هذا المتحسس
عادة بصورة مدمجة مع المغناطيس بغلاف واحد، وهذا التركيب يحقق تحسين في نسبة
الإشارة إلى الضوضاء Signal To Noise Ratio ويتم توسيع معدل تغذية المتحسس بتحريك
ساق (سلك) الى الأعلـى والأسفل.
تشغيل ثنائي الانبعاث الضوئي LED باستخدام حساس المؤثر الرئيسي نوع المسك (Latch)
الدائرة الالكترونية السابقة توضح إحدى التطبيقات العملية لتشغيل ثنائي الانبعاث الضوئي LED باستخدام حساس المؤثر الرئيسي نوع المسك (Latch) فبتقريب القطب الجنوبي للمغناطيس الى الحساس يغلق الحساس (الذي يعمل كمفتاح) فيتوهج الثنائي وبتقريب القطب الشمالي للمغناطيس الى الحساس ينطفئ الثنائي LED ويستخدم هذا التطبيق في المعامل التي تعمل بالتحكم المنطقي المبرمج.
المصدر
كتاب العلوم الصناعية الكترونيك - المناهج العراقية
تشغيل ثنائي الانبعاث الضوئي LED باستخدام حساس المؤثر الرئيسي نوع المسك (Latch)
 |
| تشغيل ثنائي الانبعاث الضوئي LED باستخدام حساس المؤثر الرئيسي نوع المسك (Latch) |
الدائرة الالكترونية السابقة توضح إحدى التطبيقات العملية لتشغيل ثنائي الانبعاث الضوئي LED باستخدام حساس المؤثر الرئيسي نوع المسك (Latch) فبتقريب القطب الجنوبي للمغناطيس الى الحساس يغلق الحساس (الذي يعمل كمفتاح) فيتوهج الثنائي وبتقريب القطب الشمالي للمغناطيس الى الحساس ينطفئ الثنائي LED ويستخدم هذا التطبيق في المعامل التي تعمل بالتحكم المنطقي المبرمج.
المصدر
كتاب العلوم الصناعية الكترونيك - المناهج العراقية