كيف تعمل مستشعرات الضغط

تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في أنظمة الأمان الصناعي حسب نوع النظام واستخدامه، ولكن بشكل عام فإن الدوائر الأكثر استخداماً تشمل:

1. دائرة الاستشعار (Sensor Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لرصد حالة الأداة أو الماكينة المراقبة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام مستشعرات الضغط أو الحرارة للكشف عن التغيرات في الضغط أو درجة الحرارة.

2. دائرة المعالجة (Processing Circuit): وهي الدائرة التي تعالج المعلومات المستلمة من دائرة الاستشعار وتقوم بتحليلها ومقارنتها بالقيم المثالية للنظام. على سبيل المثال ، يمكن استخدام المعالجة الرقمية للتحقق من أن قيمة الإشارة الجديدة لا تزيد عن الحد المسموح به.

3. دائرة الإخراج (Output Circuit): وهي الدائرة التي تقوم بإدخال إشارات التحكم المناسبة للنظام المراقب لضمان سلامة عملية الإنتاج. على سبيل المثال ، يمكن استخدام المفاتيح الدوائية أو الصمامات الكهربائية لتشغيل أو إيقاف الماكينة.

4. دائرة الطاقة (Power Circuit): وهي الدائرة التي توفر الطاقة اللازمة لتشغيل النظام. وعادة ما تكون هناك دائرة طاقة واحدة لكل نظام منظم.

وهناك العديد من الدوائر الكهربائية الأخرى التي يمكن استخدامها في أنظمة الأمان الصناعي ، بما في ذلك الدوائر الليزرية والدوائر الكهروميكانيكية والدوائر الإلكترونية الأخرى.

هناك عدة أساليب تستخدم في التحكم في مضخات المياه، من بينها:

1- التحكم اليدوي: حيث يتم التحكم في تشغيل وإيقاف المضخة يدوياً باستخدام مفتاح أو مقبس.

2- التحكم الآلي بواسطة مفتاح ضغط المياه: يعمل مفتاح ضغط المياه على تشغيل المضخة عندما ينخفض ضغط المياه إلى حد معين وإيقافها عندما يرتفع الضغط.

3- التحكم الآلي بواسطة مفتاح المستوى: يعمل مفتاح المستوى على تشغيل المضخة عندما ينخفض مستوى المياه إلى حد معين وإيقافها عندما يرتفع المستوى.

4- التحكم الآلي بواسطة جهاز التحكم الآلي: يتم استخدام أنظمة التحكم الآلي المتقدمة مثل PLC (Programmable Logic Controller) للتحكم في المضخات بناءً على مجموعة متنوعة من العوامل مثل ضغط المياه، ومستوى المياه، وتدفق المياه وغيرها.

5- التحكم الآلي بواسطة أجهزة الاستشعار: يتم استخدام أجهزة الاستشعار مثل مستشعرات الضغط ومستشعرات المستوى ومستشعرات التدفق للكشف عن حالة المياه وتشغيل وإيقاف المضخة بناءً على قراءات هذه الأجهزة.

هناك العديد من أنواع مستشعرات التحكم الآلي، ومنها:

1- مستشعرات الحركة: تستخدم للكشف عن حركة الأشخاص أو الأشياء، مثل الحركة الإنسانية أو الحيوانية.

2- مستشعرات الضوء: تستخدم للكشف عن مستوى الضوء أو التغيرات في الضوء، مثل مستشعرات الضوء الشمسية أو مستشعرات الإضاءة.

3- مستشعرات الصوت: تستخدم للكشف عن الموجات الصوتية أو الضوضاء، مثل مستشعرات الصوت في الأجهزة الطبية أو مستشعرات الصوت في السيارات.

4- مستشعرات الحرارة: تستخدم للكشف عن درجة الحرارة أو التغيرات في درجة الحرارة، مثل مستشعرات الحرارة في الأجهزة الطبية أو مستشعرات الحرارة في السيارات.

5- مستشعرات الرطوبة: تستخدم للكشف عن مستوى الرطوبة في الجو أو التغيرات في مستوى الرطوبة، مثل مستشعرات الرطوبة في الأجهزة المنزلية أو مستشعرات الرطوبة في الزراعة.

6- مستشعرات الضغط: تستخدم للكشف عن التغيرات في الضغط، مثل مستشعرات الضغط في الأجهزة الطبية أو مستشعرات الضغط في السيارات.

7- مستشعرات القرب: تستخدم للكشف عن الأشياء الموجودة بالقرب، مثل مستشعرات القرب في الهواتف الذكية أو مستشعرات القرب في الروبوتات.

تختلف الآليات الحساسة المستخدمة في التحكم الآلي باختلاف التطبيقات والصناعات. ومن بين هذه الآليات الحساسة المستخدمة:

1. حساسات الحرارة: تستخدم لقياس درجة حرارة المحيط المحيط بالنظام.

2. حساسات الضوء: تستخدم لقياس كمية الضوء المتاحة في المحيط.

3. مستشعرات المسافة: تستخدم لقياس المسافة بين الجسم والعوائق.

4. مستشعرات الضغط: تستخدم لقياس الضغط والفراغ.

5. مستشعرات القوة: تستخدم لقياس قوة وتحمل الشد والضغط.

6. مستشعرات الصوت: تستخدم لقياس قوة الصوت والتردد.

7. حساسات اللمس: تستخدم للكشف عن وجود الجسم ورصد إشارات اللمس.

8. مستشعرات الحركة: تستخدم لكشف حركة الجسم الفردي وتحريك الأجهزة والمعدات.

9. حساسات الرطوبة: تستخدم لقياس نسبة الرطوبة في الهواء.

10. مستشعرات الغاز: تستخدم للكشف عن وجود الغازات الخطرة في الهواء.

يتم استخدام مستشعرات الضغط مع الأردوينو عن طريق توصيلها مباشرة بالمدخل الرقمي الخاص بالأردوينو ، وذلك من خلال استخدام تقنية القراءة الرقمية (DigitalRead) ، وتوصيل المستشعر إلى المدخل الرقمي الذي يتم تعيينه سلفا في برنامج الأردوينو .

لاستخدام المستشعر ، يتم توصيل جهد التغذية إلى وصلة VCC واستخدام مقاوم مناسب (مثل مقاوم 10 كيلو اوم) يتم توصيل الطرف الآخر منه إلى ماس الدائرة . كما يتم توصيل الطرف الأرضي (Ground) من المستشعر إلى مدخل البورد الإلكتروني الخاص بالأردوينو ، والذي يتم تعيينه سلفا في البرنامج .

بعد ذلك يتم توصيل السلك الثالث من المستشعر إلى المدخل الرقمي الذي يتم تعريفه سلفا في البرنامج ، والتي تجدر الإشارة إليها في برنامج الأردوينو .

وأخيراً يتم برمجة الأردوينو بتعليمات البرمجة الخاصة بقراءة المستشعر ، ويمكن القراءة والاستفادة من القيم المقروءة باستخدام التطبيقات المختلفة مثل مراقبة الضغط في أنظمة التحكم والأتمتة الصناعية .

I2C هي اختصار لـ “Inter-Integrated Circuit” وهي تقنية اتصالات رقمية تستخدم في أجهزة الحوسبة والإلكترونيات للاتصال بين الأجزاء الداخلية للجهاز. في الأردوينو ، تستخدم تقنية I2C عادة للتحدث إلى مستشعرات الضغط والحرارة والتسارع والجيروسكوب والبطاريات وأجزاء أخرى من الدوائر الإلكترونية. يستخدم اتصال I2C زوجًا من الأسلاك الخاصة بـ SDA (Serial Data) و SCL (Serial Clock) لنقل البيانات بين الأجهزة. يستخدم بروتوكول I2C عنوانًا فريدًا لكل جهاز متصل للتحدث معه بشكل فردي.

تشمل أدوات التحكم في الإنتاجية في صناعة الآلات عدة عناصر منها:

1- أنظمة التحكم الرقمي: وهي نظم تحكم تستخدم برمجيات متطورة للتحكم في حركة الآلات وتشغيلها.

2- مستشعرات الضغط والحرارة: وتستخدم لقياس الضغط والحرارة في المعدات وتحديد مستويات الإنتاجية والأداء.

3- المحركات الكهربائية: وتستخدم لتشغيل الآلات وتحريكها بسرعة ودقة عالية.

4- الروبوتات الصناعية: وتستخدم لتنفيذ المهام الخطرة والصعبة والمتكررة في صناعة الآلات.

5- الأتمتة الصناعية: وتستخدم لتحسين الإنتاجية والجودة وتخفيض التكاليف وتحسين سلامة العمال وتحسين البيئة.

هناك العديد من أنواع المستشعرات المستخدمة في نظام التحكم في الآلات، منها:

1- مستشعرات الضغط: تستخدم لقياس الضغط في الأنابيب والخزانات والمعدات الأخرى.

2- مستشعرات الحرارة: تستخدم لقياس درجة الحرارة في المحركات والمعدات الأخرى.

3- مستشعرات الرطوبة: تستخدم لقياس الرطوبة في الهواء والمناطق الرطبة.

4- مستشعرات الضوء: تستخدم للكشف عن الضوء وتحديد مستويات الإضاءة.

5- مستشعرات الاهتزاز: تستخدم لقياس الاهتزازات في المحركات والمعدات الأخرى.

6- مستشعرات الصوت: تستخدم للكشف عن الأصوات وتحديد مستويات الضوضاء.

7- مستشعرات الحركة: تستخدم للكشف عن الحركة وتحديد المواقع.

8- مستشعرات الغاز: تستخدم للكشف عن وجود الغازات السامة في المناطق المغلقة.

انظمة التحكم في الضغط الهيدروليكية هي الأنظمة المسؤولة عن ضبط ومراقبة ضغط الزيت الهيدروليكي الذي يستخدم في تشغيل أجزاء الآلات البنائية. وتتكون هذه الأنظمة من أجهزة ومكونات مثل:

1- مضخات هيدروليكية : تقوم بضخ الزيت الهيدروليكي لداخل الأجزاء وتعمل على تدفق نسبي للزيت بشكل مستمر لتنظيم الضغط.

2- صمامات هيدروليكية : تتحكم بتدفق وضغط الزيت وتستخدم لضبط التحكم في الأجزاء الهيدروليكية للآلات البنائية.

3- بستم هيدروليكي : يعمل على توصيل وفصل الزيت الهيدروليكي للأجزاء المختلفة في الآلة البنائية لتنظيم الضغط عليها وحمايتها من العوامل الخارجية.

4- محرك هيدروليكي : يستخدم لتحريك الأجزاء الهيدروليكية للآلات البنائية وتشغيلها بشكل دقيق وسلس.

5- مستشعرات الضغط : يتم استخدام مستشعرات الضغط للكشف وقياس الضغط في الأجزاء الهيدروليكية وتحديد العطل وتنبيه المشغل عند حدوث ارتفاع أو انخفاض في الضغط.

تقنيات المراقبة المستخدمة في الماكينات الصناعية تشمل:

1- مستشعرات الضغط والحرارة: تستخدم لقياس قيم الضغط ودرجة الحرارة والحفاظ على مستوياتها الآمنة.

2- متحرِّكات الدوران: تستخدم لتحريك الآلات والمعدات الصناعية بانتظام وسلاسة، وتسمح للمشغلين بمراقبة ومتابعة عملية الدوران.

3- أجهزة الاستشعار الضوئية: تستخدم لكشف مواقع الأشياء داخل الآلات والمعدات، وتساعد في تحديد ومعالجة الأعطال في الوقت المناسب.

4- أنظمة الرؤية الآلية: تستخدم لتشخيص المشاكل والأخطاء في المعدات الصناعية وتتضمن الكشف عن التلف والكسر والعدوى في المواد والخام.

5- عدّادات الوقت والتحكم في الإشارات: تستخدم لجعل المشغلين في المصانع يعرفون متى تحدث المشاكل وكيفية تحديدها، ولتحديد مصادر التلوث أو تغييرات المنتج.