أنواع الحساسات التقاربية وخصائصها ووظائفها

حساس الاقتراب الاستقرائي

يعرف أيضًا باسم حساس القارب الحثّي، ويُعتبر حساس الاقتراب الحثّي (بالإنجليزية: Inductive proximity sensor) جهازًا يُستخدم للاستشعار عن بُعد. يقتصر عمله على استشعار الأجسام المعدنية فقط عن طريق استخدام المجالات المغناطيسية. يُمكن تصنيف الحساسات التقاربية الحثية إلى نوعين رئيسيين: الحساس المكشوف، والحساس غير المكشوف. حيث يُستشعر الأول لمسافات أكبر مقارنةً بالثاني، الذي يركز منطقة استشعاره في الجزء الأمامي فقط، بينما يتمتع الحساس المكشوف بقدرة على الاستشعار من جميع الاتجاهات. يتألف حساس الاقتراب الحثّي من أربع مكونات رئيسية، وهي: ملف، مُذبذب، مُضخم إشارة، ودائرة تبديل نقاط الاستشعار.

يعتمد مبدأ عمل الحساس التقاربي الحثّي على توليد مجال مغناطيسي بواسطة التيارات الكهربائية المارة في الملف. عند اقتراب جسم معدني، يتم توليد تيارات دوامية (بالإنجليزية: eddy currents) تُحدث تغييرًا في قيمة المجالات المغناطيسية، مما يؤدي إلى تعديل نقاط الاستشعار. تجد الحساسات التقاربيّة الحثيّة استخدامًا واسعًا في عدة مجالات، بما في ذلك: التطبيقات الصناعية، آلات الأتمتة في خطوط الإنتاج، وكشف المعادن، بالإضافة إلى الاستخدامات الأمنية وحقول الألغام. وهذه الحساسات تحظى بمزايا وعيوب، نورد بعضها في الجدول التالي:

حساسات التقارب السعوية

يُعتبر حساس التقارب السِعوي (بالإنجليزية: Capacitive proximity sensor) جهازًا يُستخدم للاستشعار عن بُعد، ويتميز بقدرته على كشف جميع المواد، بما في ذلك المعادن وغير المعادن، والسوائل، والمساحيق، والحبيبات، عن طريق رصد التغييرات في السعة (Capacity). يقوم هذا الحساس بتوليد مجال كهربائي، وعندما يدخل جسم ما منطقة الاستشعار، تزداد سعة المواسع (Capacitor: الجزء الذي يتوسع عند استشعار جسم ما)، مما يؤدي إلى تغيير وضع نقاط الاستشعار.

تُستخدم حساسات التقارب السعوية في المجالات الصناعية، وآلات الإنتاج، وخطوط التعبئة للكشف عن مستويات السوائل. تتكون هذه الحساسات من مذبذب، ومُضخم إشارة، ودائرة تبديل نقاط الاستشعار، بالإضافة إلى لوحة داخلية متصلة بالمذبذب، وأخرى خارجية تُستخدم كسطح استشعار. وتمتاز حساسات التقارب السعوية أيضًا ببعض المزايا والعيوب، نعرض أهمها في الجدول التالي:

حساسات التقارب الكهروضوئية

يقدم حساس التقارب الكهروضوئي (بالإنجليزية: Photoelectric sensors) حلولاً للكثير من التحديات التي تواجه العمليات الصناعية. يمثل هذا الحساس ثورة في مجال التكنولوجيا، حيث يُمكنه استشعار الأجسام التي لا يزيد سُمكها عن 1 مم، أو لا يقل بُعدها عن 60 م. يعتمد هذا النوع من الحساسات على مبدأ إمداد الضوء واستلامه، ويتكون من:

• مصدر ضوء (مثل الثنائي الباعث للضوء LED أو ليزر الصمام الثنائي Laser diode).
• مُستقبل ضوء كاشف.
• عناصر إلكترونية لتضخيم الإشارة المستلمة.

يقوم حساس التقارب الكهروضوئي بإرسال شعاع ضوئي، سواء كان ضوءًا مرئيًا أو أشعة تحت الحمراء، إلى المُستقبل. عند وجود جسم بين المرسل والمستقبل، يتوقف انتقال الضوء، مما يشير إلى وجود جسم في المسافة بينهما، ويمكن تخصيص إعدادات الحساس وفقًا للاستخدام المطلوب.

ما هي الحساسات التقاربية

تعرف الحساسات التقاربية أو المجسات التقاربية (بالإنجليزية: Proximity sensors) بأنها أجهزة قادرة على استشعار الأجسام أو الأهداف عند اقترابها ضمن نطاق استشعار هذه الأجهزة. تختلف طرق الاستشعار المستخدمة من جهاز لآخر بناءً على نوع المواد المُراد استشعارها. تعمل هذه الحساسات باستخدام مجالات مغناطيسية، أشعة تحت الحمراء، ضوء، أو صوت. تنتشر الحساسات التقاربية بشكل واسع في حياتنا اليومية، حيث توجد في: الهواتف، السيارات ذات القيادة الذاتية، محطات إعادة التدوير، أنظمة الدفاع ضد الطائرات، وخطوط الإنتاج. ومن الجدير بالذكر أن أكثر الأنواع شيوعاً هما الحساس الحثّي والحساس السعوي.

الخلاصة

يوجد عدة أنواع من الحساسات التقاربية، وهي أجهزة استشعار تستخدم للكشف عن المواد المعدنية وغير المعدنية. تعتمد هذه الحساسات على طرق عمل متنوعة وتُستخدم في أجهزة متعددة تحيط بنا كالهواتف والسيارات.