المجسات Electrical Sensors والمفاتيح الكهربائية

قد يهمك أيضا

المجسات Electrical Sensors والمفاتيح الكهربائية 

يعرف المجس (الحساس) على انه جهاز يحول المقادير الفيزيائية إلى مقادير كهربائية مثل الحرارة والضغط والإضاءة الى قيم فولطية أو تيار أو مقاومة يمكن التحكم بها. 

وسوف نستعرض هنا بعضا من هذه االمفتاتيح والمجسات

1- المفاتيح الحدية (Limit Switches) 

وهو عبارة عن مفتاح عادي له نقطة ملامس مفتوحة أو مغلقة أو أكثر. والاختلاف الوحيد بينه وبين المفتاح العادي هو أن شكل رأس المفتاح العادي مصمم للضغط عليه بأصابع اليد أما رأس مفتاح نهاية الشوط فهو مصمم على عدة أشكال تبعاً لطبيعة عمله ويسمى أيضا بمفتاح نهاية الشوط . ووظيفة مفتاح نهاية الشوط هي فصل أو وصل دارة كهربائية عند وصول الحمل الى مسافة محددة. فأي محرك عند دورانه يحرك حملا معينا حركةً راسية أو عاموديه، ويجب أن يكون لهذه الحركة حدودا. فمثلا المصعد عند صعوده يجب أن يتوقف عند نقطة معينة لا يمكن حسابها بالوقت بشكل دقيق. فمن الممكن أن تتغير قيمة هذه المسافة ولو قليلا بسبب زيادة الحمل مثلا. ولذلك يتم تثبيت مفتاح نهاية الشوط عن نقطة معينة وعند وصول الحمل الى هذه النقطة المعينة يضغط جزء بارز على هذا المفتاح مما يؤدي الى تغير وضع الملامسات وبالتالي يعمل على إيقاف أو تشغيل محرك آخر. يبين الشكل طريقة عمل احد انواع المفاتيح الحدية. 

2- المجسات الاقترابية (Proximity Sensors):   

استخدامات المجسات الاقترابية تشابه الى حد ما استخدامات مفاتيح نهاية الشوط ولكن في مجالات وبإمكانات أكثر والمجسات من هذا النوع لا تحتاج الى تلامس أو ضغط ميكانيكي كما يحدث مع مفاتيح نهاية الشوط ولكن فقط أن يقترب الحمل من المجس أو يدخل مجال حساسيته فيتغير وضع نقاط تلامس المجس. ويوجد منها عدة أنواع مختلفة فمنها ما يستشعر الأجزاء الحديدية فقط مثل المجسات الاقترابية الحثية (Inductive Proximity Sensor)، ومنها أنواع تستشعر الأجزاء العازلة مثل البلاستيك والكرتون. مثل المجسات الاقترابية السعوية (Capacitive Proximity Sensor) ومدى حساسية مثل هذه الأنواع يكون قصير بالمليمتر أو عدد قليل من السنتمترات الشكل (1) يبين احد الاشكال التجارية للحساس والشكل الثاني يوضح مبدأ عمل الحساس. 

الشكل (1)

الشكل (2)

3- المجسات الكهروضوئية (Photo Electric Sensor)  

تستخدم المجسات الكهروضوئية في المجالات التي تحتاج الى مسافات كبيرة، ومثل هذه الأنواع تتكون مـن جزئيين (مرسل ومستقبل) يثبت المرسل في بداية المسافة والمستقبل في نهايتها. ويبعث المرسل شعاع الى المستقبل. فإذا قطع أي شيء هذا الشعاع يغير المجس وضع ملامساته. ويستخدم في السلالم المتحركة أو الأبواب الكهربائية للمصاعد وغيرها. وتصل مسافة استشعار أنواع منها إلى عدة أمتار والشكل التالي يوضح احد هذه الانواع طريقة عملها على طول خط انتاج.

4- مجس الازدواج الحراري (Thermocouple) :

يتكون هذا المجس من معدنين مختلفي معامل التمدد بينهما. يعتمد مبدأ عملها على انه عندما يتصل معدنان مختلفان في عامل التمدد الطولي فإنه سيتولد فولطية صغير الشكل التالي. يتم وصل بدايتهما ثم توضع في منطقة باردة والنهايات يتم وصلها ثم توضع في المنطقة المراد قياس درجة حرارتها. تتولد فولطية بالملي فولت (mV) تتناسب مع قيمة درجة الحرارة بمعنى أنه كلما زاد فرق درجات الحرارة بين الوصلة الباردة والمنطقة المراد قياس درجة حرارتها كانت الفولطية المتولدة أعلى. أي أن فولطية الخرج ستناسب الاختلاف في الحرارة ما بين الوصلات الباردة والساخنة. 

5- المقاومــة ذات معامل الحراري الموجب (Positive Temperature Coefficient- PTC) 

تزود بعض المحركات الكهربائية بمقاومة حرارية (PTC) وهي عبارة عن مقاومة تتغير قيمتها بتغير درجة الحرارة فكلما زادت الحرارة كلما ارتفعت قيمة مقاومتها. 

لا تتصل أطراف المقاومة (PTC) الشكل بدارة التحكم مباشرة، ولكن يتم وصلها بدارة الكترونية خاصة تستشعر التغير في قيمة المقاومة فتفصل عند وصول قيمة مقاومة (PTC) إلى قيمة معينة، تدل على ارتفاع درجة حرارة ملفات المحرك. 

توضع مجسات (PTC) بداخل المحرك ملامسة لملفاته. وغالبا ما تكون ثلاثة مجسات كل مجس يلامس ملفات طور. ويتم وصلها معاً بالتوالي ويخرج منها طرفان على لوحة المحرك الاسمية . أما المحركات أحادية الطور فيوضع بداخلها مجس (PTC) واحد. 

أما إذا كان المحرك لا يوجد بداخله حساس (PTC) وتريد حمايته من ارتفاع الحرارة، يمكن شراء مجس (PTC) يوضع هذا المجس ملامساً لجسم المحرك من الخارج. كما يمكن الاستفادة هذه المجس في حماية الدارات الكهربائية المختلفة من ارتفاع الحرارة.

6- مفتاح الطفو- العوامة الكهربائية (Float Switch)

من خلال هذا المفتاح يتم التحكم في مستوى سائل. عند الوصول لهذا المستوى تتغير وضعية الملامسات من ملامسات مفتوحة (NO) إلى ملامسات مغلقة (NC) أو العكس ويتم استغلال هذا التغير في دارات التحكم. الشكل التالي.

7- مفتاح التحكم بالضغط (Pressure Switch) :

هو عبارة عن مفتاح يتم ضبطه مسبقا عند قيمة محددة ( ضغط سائل أو غاز ) و عند تحقيق هذا الضغط يتغير وضع الملامسات من ملامسات مغلقة  (NC) الى ملامسات مفتوحة (NO)  أو العكس و يمكن استغلال هذا التغير في التحكم الكهربائي ويستخدم في ضاغطات الهواء ومضخات الماء الكهربائية.الشكل التالي يوضح احد اشكال مفاتيح الضغط .

8- مفتاح التدفق (Flow Switch) :

هو عبارة عن مفتاح يستشعر مرور السوائل فيسمح بسريان السائل خلال مسار معين. ولا يسمح بعودة السائل من نفس المسار و به جزء الكتروني يغير من وضعية ملامسات الجهاز من مفتوحة الى مغلقة أو العكس و حيث يتم غلق المسار عند سريان السائل في الاتجاه المعاكس الشكل التالي(1) يوضح احد الاشكال التجارية، اما الشكل (2) فيوضح مبدأ العمل:

الشكل (1)

الشكل (2)

9- الخلية الضوئية (Photocell) :

هي عبارة عن مقاومة ضوئية تعتمد قيمتها على مقدار الضوء المسلط عليها. يتكون سطحها من مقاومة حساسة للضوء يعتمد مقدار توصيلها علــى شدة الضوء المسلط عليها. يطلق على هذه الخلية المقاومـة الضوئيـــــة .(Photo Resistor or Photocell)  وتستخدم في نظام تشغيل الإنارة الضوئي الموجود في الشوارع أو في المنازل. الشكل التالي :