أنواع الحساسات التقاربية وأدوارها المختلفة

حساس الاقتراب الاستقرائي

معروف أيضًا باسم حساس القارب الحثّي، يُعتبر حساس التقارب الحثّي (بالإنجليزية: Inductive proximity sensor) جهازًا يستشعر الأجسام عن بُعد. يقتصر عمله على استشعار الأجسام المعدنية من خلال استغلال المجالات المغناطيسية. يمكن تصنيف الحساسات التقاربيّة الحثيّة إلى نوعين رئيسيين: الحساس المكشوف والذي يتمتع بقدرة على الاستشعار لمسافات أطول، والحساس غير المكشوف الذي يتركز استشعاره في منطقة أمامية فقط. يتكون حساس التقارب الحثي من أربعة عناصر أساسية: ملف، مُذبذب، مضخم إشارة، ودائرة تبديل نقاط الاستشعار.

يعتمد مبدأ عمل هذا الحساس على توليد المجال المغناطيسي من خلال التيارات الكهربائية المارة في الملف. عندما يقترب جسم معدني من الحسّاس، تتولد تيارات دوامية (بالإنجليزية: eddy currents) مما يغيّر من قيمة المجالات المغناطيسية الناتجة عن الملف، وبالتالي يغير هذا الأمر نقاط الاستشعار الخاصة به. تُستخدم الحساسات التقاربيّة الحثيّة في مجالات مختلفة تشمل التطبيقات الصناعية، آلات الأتمتة في خطوط الإنتاج، إلى جانب الاستخدامات الأمنية وكشف المعادن وحقول الألغام. لدينا بعض الإيجابيات والسلبيات المتعلقة بهذه الأجهزة كما هو موضح أدناه:

الإيجابيات	السلبيات
منخفض التكلفة	نطاق الاستشعار محدود، حيث يصل إلى 80 ملم فقط.
مقاوم لظروف البيئة الصناعية مثل الغبار والأوساخ	يقتصر استشعاره على الأجسام المعدنية فقط.
عمر طويل بسبب عدم وجود أجزاء ميكانيكية متحركة	قد يتأثر بدرجات الحرارة المرتفعة والمواد الكيميائية.

حساسات التقارب السعوية

تصنف حساس التقارب السعوي (بالإنجليزية: Capacitive proximity sensor) كأداة استشعار عن بُعد، تميزت بقدرتها على استشعار جميع المواد، بما في ذلك المعادن وغير المعادن، السوائل، المساحيق، والحبيبات. وتعتمد تقنية عملها على استشعار التغير في السعة (Capacity) من خلال توليد مجال كهربائي. عند دخول جسم ما في منطقة استشعار هذه الحساسات، تزداد سعة المواسع (Capacitor) مما يغير وضعية نقاط الاستشعار.

تُستخدم حساسات التقارب السعوية بشكل واسع في المجالات الصناعية وآلات الإنتاج وخطوط التعبئة بهدف كشف مستويات السوائل. تتكون هذه الحساسات من مذبذب، مضخم إشارة، دائرة تبديل لنقاط الاستشعار، لوح داخلي متصل بالمذبذب، ولوح خارجي يعمل كسطح للقياس. وتتمتع حساسات التقارب السعوية بعدد من الإيجابيات والسلبيات كما يلي:

الإيجابيات	السلبيات
قدرتها على الاستشعار عبر الحواجز غير المعدنية	ارتفاع التكلفة مقارنة ببعض الأنواع الأخرى.
استشعار مجموعة متنوعة من المواد مع إمكانية ضبط الحساسية لاستشعار مواد محددة	نطاق الاستشعار محدود نسبيًا.

حساسات التقارب الكهروضوئية

قدمت حساسات التقارب الكهروضوئية (بالإنجليزية: Photoelectric sensors) حلولاً للعديد من التحديات التي واجهت العمليات الصناعية على مر الزمن، حيث تعدّ ابتكارًا مهمًا في عصر التطور التكنولوجي. تتميز هذه الحساسات بقدرتها على استشعار الأجسام التي يقل سمكها عن 1 مم أو بُعدها عن 60 م. تعتمد هذه التقنية على مبدأ ارسال واستقبال الضوء، وتتألف من:

• مصدر ضوء مثل الثنائي الباعث للضوء (LED) أو ليزر الصمام الثنائي (Laser diode).
• مستقبل كاشف للضوء المُنبعث.
• دوائر إلكترونية لتضخيم الإشارة التي يتم استقبالها.

ترسل حساسات التقارب الكهروضوئية شعاعًا من الضوء، سواء كان مرئيًا أو تحت الأحمر، إلى المستقبل. عند وجود جسم ما بين الجهاز المُرسل والمُستقبل، فإن الضوء لن يصل إلى المستقبل، مما يدل على وجود الجسم. يمكن ضبط الحساس بحسب التطبيق المراد استخدامه.

ما هي الحساسات التقاربية؟

تعرف الحساسات التقاربية أو المجسات التقاربية (بالإنجليزية: Proximity sensors) بأنها أجهزة تمكنها من استشعار الأجسام أو الأهداف التي تقترب منها عند دخولها إلى نطاق الاستشعار الخاص بها. تختلف طرق الاستشعار المستخدمة من جهاز لآخر حسب نوع وخصائص المواد المستشعرة، حيث يمكن أن تعمل اعتمادًا على المجالات المغناطيسية، الأشعة تحت الحمراء، الضوء أو الصوت. تتواجد الحساسات التقاربية بشكل واسع في الهواتف، السيارات الذاتية القيادة، محطات إعادة التدوير، الأنظمة المضادّة للطائرات، وخطوط التجميع الإنتاجية. ومن الجدير بالذكر أن أكثر الحساسات شيوعًا هما المستشعر الحثّي والمستشعر السعوي.

الخلاصة

تتضمن الحساسات التقاربية أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار التي تستخدم للكشف عن المواد المعدنية وغير المعدنية، وتعتمد على آليات عمل متعددة. وهي تواجدت في العديد من الأجهزة اليومية المحيطة بنا مثل الهواتف والسيارات.