ما هو حسّاس مستوى السائل؟

عندما نقود السيّارة في رحلةٍ ما فغالباً ما ننظر إلى مؤشّر خزّان الوقود والذي يعتبر نوعاً من حسّاسات مستوى السوائل، ويُستخدم في الصّناعة عدّة أنواعٍ من حسّاسات مستوى السوائل، ونناقش في هذه المقالة هذه الأنواع واستخداماتها بطريقةٍ مبسّطة.

أنواع حسّاسات مستوى السوائل

تندرج هذه الحسّاسات تحت نوعين أساسيَّين هما:
  • حسّاسات نقطية
  • حسّاسات مستمرة
تُشير الحسّاسات النقطيّة إلى وجود السائل في مستوى محدَّد بينما تعطي الحسّاسات المستمرة قراءة متواصلة لمستوى السائل أثناء الزيادة أو النقصان.
يدخل تحت قسم الحسّاسات النقطية كل من الحسّاسات التالية:
1- الحسّاسات السعويّة.
2- الحسّاسات الضوئيّة.
3- الحسّاسات الموصلة.
4- الحسّاسات المهتزّة.
5- المفاتيح الطافية.
أما الحسّاسات المستمرة فيندرج تحتها:
1- الحسّاسات فوق الصوتية.
2- الحسّاسات الرادارية.
أنواع حسّاسات مستوى السوائل
أنواع حسّاسات مستوى السوائل

سنتحدّث عن طريقة عمل كلّ نوعٍ من هذه الأنواع والتطبيقات المناسبة لها، مع محدّدات استخدامها في بعض التطبيقات.

أولاً: الحسّاسات النقطية

 

1- الحسّاسات السعويّة (Capacitance Level Sensor)

الحسّاس السعوي هو حسّاسٌ يعطي حقلاً كهربائيّاُ ويكتشف التغيّرات في مستوى السائل عن طريق تأثيره على هذا الحقل.
تتميّز هذه الحسّاسات بكونها:
  • صغيرة الحجم.
  • أرخص من الحسّاسات الباقية.
  • تلامس السلائل.
  • دقيقة.
  • لا تستخدم أجزاءً متحرّكة.
ولكن هذه الحسّاسات تحتاج إلى معايرةٍ كما أنّها تكتشف أنواعاً محدّدةً من السوائل فقط، ويمكن استخدام هكذا حسّاسات في خزّانات السوائل، ويكون استخدام هذا النوع مثاليّاً في منشأة معاملة المياه حيث يمكن أن تُستخدم في مستوعبات تخزين المياه.
الحسّاس السعوي
الحسّاس السعوي

2- الحسّاسات الضوئيّة (Optical Level Sensor)

تعمل هذه الحسّاسات عن طريق تحويل الموجات الضوئيّة إلى إشاراتٍ كهربائيّةٍ بشكلٍ يمكّننا أن تقيس كميّة الضوء وبالتالي تحويلها إلى قراءةٍ لمستوى الماء.
مميزاتها:
  • لا يدخل في تركيب هذه الحسّاسات أجزاءٌ متحرّكة.
  • لا تتأثر بالحرارة والضغط المرتفعين.
  • صغيرة الحجم.
ولكن هذه الحسّاسات تحتاج إلى التنظيف في حال اتّساخ العدسة أو تغطيتها.
يمكن استخدام هكذا حسّاسات كمؤشّرات في تطبيقات قياس انخفاض سويّة السوائل عن حدٍّ معيّن لمنع التشغيل الجاف للآلات (العمل دون سوائل التبريد والمزلقات) عند استخدام الزيوت وسوائل التبريد أو أنظمة الهيدروليك.
الحسّاس الضوئي
الحسّاس الضوئي

3- الحسّاسات الموصلة (Conductivity (Resistance) Level Sensor)

تَستخدم الحسّاسات الموصلة مسباراً يستشعر قابليّة توصيل التيّار الكهربائيّ، حيث يوجد على المسبار قطبَين يُطبّق عليهما تيارٌ متناوب، وعندما يغطّي السائل المسبار يعمل على إغلاق الدّارة الكهربائيّة بين القطبين مما يسمح للتيّار الكهربائيّ بالمرور معطياً إشارةً كهربائيّة.
مميّزات هذا النوع من الحسّاسات:
  • لا يدخل في تركيبها أجزاءٌ متحرّكة.
  • انخفاض قيمتها.
  • سهولة إستخدامها.
عيوبها:
  • تحتاج أن تكون على تلامسٍ مع السّائل.
  • تتحسّس السوائل النّاقلة للتيّار الكهربائيّ فقط.
تُستخدم هذه الحسّاسات بشكلٍ مناسبٍ في إعطاء إشارات المستويات المرتفعة والمنخفضة.
حسّاس موصل
حسّاس موصل
4- الحسّاسات المهتزّة (Vibrating (Tuning Fork) Level Sensor)
يعتمد هذا النوع من الحسّاسات على استخدام عنصرٍ مهتزٍّ يشبه الرنّانة، حيث تهتز الرنانة بتردّدها الطبيعي، وعندما يتغيّر مستوى السّائل في المستوعب يتغيّر تردّد الرّنين وبالتّالي يتم استشعار التغيّر في السّائل، وتتميّز هذه الحسّاسات:
  • بكفاءتها وصغر حجمها.
  • سهولة التركيب.
  • عدم حاجتها للصّيانة.
  • حاجتها لملامسة سطح السّائل.
إنّ تطبيقات هذا النّوع من الحسّاسات غير محدودةٍ بسبب الطّيف الواسع من المواد التي يمكن أن تتحسّسها، حيث تستخدم في صناعة الأغذية والمشروبات، التعدين والصناعات الكيميائيّة.
الحسّاس المهتز
الحسّاس المهتز

5- المفاتيح الطافية (Float Switch)

تَستخدم هذه المفاتيح قطعةً عائمةً ترتفع وتنخفض عندما يزيد مستوى السّائل وينخفض، وبالتالي تقوم بفتح أو إغلاق الدارة بتغيّر مستوى السائل.

مميزات المفاتيح الطافية:

  • لا تحتاج إلى تغذيةٍ كهربائيّةٍ للتّشغيل.
  • تعطي إشارةً مباشرة.
  • منخفضة الكلفة.
عيوبها:
  • تحتاج أن تلامس السّائل.
  • يدخل في تركيبها أجزاءٌ متحرّكة.
  • يمكن أن تكون كبيرة الحجم.
تعطي المفاتيح الطافية إشارة مستوى مرتفع أو منخفض فقط، ولا يمكنها أن تعطي قراءة للمستويات المتغيّرة، وتستخدم هذه الحسّاسات بشكل جيّد في الخزّانات.
مفتاح عائم
مفتاح عائم

ثانياً: الحسّاسات المستمرّة

 

1- الحسّاسات فوق الصوتيّة

تعمل الحسّاسات فوق الصوتيّة بإصدار واستقبال الموجات فوق الصوتيّة، ويُقاس مستوى السّائل بحساب الوقت اللازم لانعكاس الموجات فوق الصوتيّة عن سطح السائل.
مميزات استخدام هذا النوع من الحسّاسات:
  • لايدخل في تركيبها أجزاءٌ متحرّكة.
  • صغر حجمها.
  • عدم حاجتها لملامسة السائل.
  • عدم تأثّرها بخواصّ المّادة المراد قياس مستواها.
  • تنظّف ذاتها تلقائيّاً بسبب الاهتزازات التي تصدر عنها.
عيوبها:
  • يمكن أن تكون مرتفعة الكلفة.
  • يمكن أن تؤثّر بيئة التّشغيل على أدائها بشكلٍ سلبيٍّ في بعض الحالات.
يمكن اعتبار قياس مستوى الإسفلت الحار في الخزّانات تطبيقاً مثاليّاً لهذا النوع من الحسّاسات، ويمكن أن يُركّب الحسّاس في أعلى الخزان بعيداً عن الإسفلت الحارّ حيث يقيس مستواه في الخزان وترسل طلباً لإعادة ملئ الخزّان عند الحاجة.
حسّاس يعمل بالأمواج فوق الصوتيّة
حسّاس يعمل بالأمواج فوق الصوتيّة

2- الحسّاسات الراداريّة

تبثّ هذه الحسّاسات أمواجاً ميكرويّة عبر هوائيّ، وتعكس المادّة التي في الخزان هذه الموجات إلى الهوائيّ، ويكون الوقت بين الإرسال والاستقبال متناسباً مع مستوى المادّة في الخزّان.
ميزّات هذا النوع من الحسّاسات:
  • عدم تأثّرها بالحرارة أو الضّغط أو الغبار.
  • يمكن أن تُستخدم مع السّوائل والمواد العجينيّة والمساحيق بالإضافة للمواد الصلبة.
  • دقّتها العالية وعدم حاجتها للمعايرة.
  • لا تحتاج لأن تكون على تماسٍّ مع المادّة المراد قياس مستواها.
بينما تكون عيوب هذه الحسّاسات:
  • ارتفاع كلفتها.
  • مدى حساسيتها محدود.

يمكن أن يكون هذا الحسّاس بديلاً عن الحسّاس فوق الصوتيّ في مصانع الإسفلت.

حسّاس راداري
حسّاس راداري

الخلاصة:

تحدثنا في هذا المقال عن سبعة أنواعٍ من حسّاسات المستوى وتطبيقاتها المختلفة، وتتقاطع هذه الحسّاسات في بعض الاستخدامات، وعندما نريد تحديد الحسّاس الأنسب فمن المهمّ تحديد المنتج الذي سيستخدم الحسّاس لقياس مستواه، ونوع المعطيات التي تحتاجها من الحسّاس في التطبيق.
يمكن استخدام كل من الحسّاسات الموصلة والسعويّة والمهتزّة والحسّاسات العائمة لإعطاء إشارة المستوى المنخفض أو المرتفع، بينما يمكن للحسّاسات فوق الصوتيّة والراداريّة أن تقيس مستوى السّائل وتعطي إشارات محدّدة عن كميّة المادّة في الخزّان.

المصدر: هنا
ترجمة:لؤي أزدشير ديب، مراجعة: علي العلي، تدقيق لغوي: مي همدر، تصميم : علي العلي ، تحرير: لبانة مطر

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *