شعار الصفحة

الأخبار والمدونة

ما الفرق بين مستشعر درجة الحرارة ومستشعر الأشعة تحت الحمراء في حاضنة ثاني أكسيد الكربون؟


عند زراعة الخلايا، ولضمان نموها الأمثل، يجب التحكم بدرجة الحرارة والرطوبة ومستويات ثاني أكسيد الكربون. تُعدّ مستويات ثاني أكسيد الكربون مهمة لأنها تُساعد في ضبط درجة حموضة وسط الزراعة. فإذا زادت نسبة ثاني أكسيد الكربون، يصبح الوسط شديد الحموضة، وإذا انخفضت نسبته، يصبح أكثر قلوية.
 
في خاصتكحاضنة ثاني أكسيد الكربونيتم تنظيم مستوى غاز ثاني أكسيد الكربون في الوسط عن طريق كمية ثاني أكسيد الكربون المُضافة إلى الحجرة. والسؤال المطروح هو: كيف "يعرف" النظام كمية ثاني أكسيد الكربون اللازمة؟ هنا تبرز أهمية تقنيات استشعار ثاني أكسيد الكربون.
 
هناك نوعان رئيسيان، لكل منهما مزاياه وعيوبه:
* تعتمد طريقة التوصيل الحراري على استخدام مقاوم حراري للكشف عن تركيب الغاز. وهي الخيار الأقل تكلفة، ولكنها أيضاً أقل موثوقية.
تستخدم مستشعرات ثاني أكسيد الكربون بالأشعة تحت الحمراء ضوء الأشعة تحت الحمراء للكشف عن كمية ثاني أكسيد الكربون في الحجرة. هذا النوع من المستشعرات أغلى ثمناً ولكنه أكثر دقة.
 
في هذا المنشور، سنشرح هذين النوعين من أجهزة الاستشعار بمزيد من التفصيل ونناقش الآثار العملية لكل منهما.
 
مستشعر ثاني أكسيد الكربون بالتوصيل الحراري
تعتمد الموصلية الحرارية على قياس المقاومة الكهربائية عبر الغلاف الجوي. يتكون المستشعر عادةً من خليتين، إحداهما مملوءة بالهواء من حجرة النمو، والأخرى خلية محكمة الإغلاق تحتوي على جو مرجعي عند درجة حرارة مضبوطة. تحتوي كل خلية على مقاوم حراري (ثيرمستور)، تتغير مقاومته بتغير درجة الحرارة والرطوبة وتركيب الغاز.
 
الموصلية الحرارية الكبرى
 
تمثيل لمستشعر التوصيل الحراري
عندما تتساوى درجة الحرارة والرطوبة في الخليتين، يقيس فرق المقاومة الفرق في تركيب الغاز، والذي يعكس في هذه الحالة مستوى ثاني أكسيد الكربون في الحجرة. وفي حال رصد فرق، يُطلب من النظام إضافة المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى الحجرة.
 
تمثيل لمستشعر التوصيل الحراري.
تُعدّ الموصلات الحرارية بديلاً غير مكلف لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء، والتي سنتناولها لاحقًا. مع ذلك، فهي لا تخلو من عيوبها. نظرًا لتأثر فرق المقاومة بعوامل أخرى غير مستويات ثاني أكسيد الكربون، يجب أن تبقى درجة الحرارة والرطوبة داخل الحجرة ثابتة لضمان عمل النظام بكفاءة.
هذا يعني أنه في كل مرة يُفتح فيها الباب وتتغير درجة الحرارة والرطوبة، ستحصل على قراءات غير دقيقة. في الواقع، لن تكون القراءات دقيقة حتى تستقر الظروف الجوية، وهو ما قد يستغرق نصف ساعة أو أكثر. قد تكون الموصلات الحرارية مناسبة للتخزين طويل الأمد للمزارع البكتيرية، لكنها أقل ملاءمة للحالات التي يُفتح فيها الباب بشكل متكرر (أكثر من مرة في اليوم).
 
مستشعرات ثاني أكسيد الكربون بالأشعة تحت الحمراء
تستشعر أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء كمية الغاز في الحجرة بطريقة مختلفة تمامًا. تعتمد هذه الأجهزة على حقيقة أن ثاني أكسيد الكربون، مثله مثل الغازات الأخرى، يمتص طولًا موجيًا محددًا من الضوء، وهو 4.3 ميكرومتر تحديدًا.
 
مستشعر الأشعة تحت الحمراء
تمثيل لمستشعر الأشعة تحت الحمراء
 

يستطيع المستشعر تحديد كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن طريق قياس كمية الضوء بطول موجي 4.3 ميكرومتر الذي يمر عبره. ويكمن الاختلاف الرئيسي هنا في أن كمية الضوء المُكتشفة لا تعتمد على أي عوامل أخرى، مثل درجة الحرارة والرطوبة، كما هو الحال مع المقاومة الحرارية.

هذا يعني أنه يمكنك فتح الباب عدة مرات كما تشاء، وسيقدم المستشعر دائمًا قراءة دقيقة. ونتيجة لذلك، ستحصل على مستوى أكثر ثباتًا من ثاني أكسيد الكربون في الحجرة، مما يعني استقرارًا أفضل للعينات.

رغم انخفاض أسعار مستشعرات الأشعة تحت الحمراء، إلا أنها لا تزال تُعتبر خيارًا أغلى من مستشعرات التوصيل الحراري. مع ذلك، إذا أخذنا في الاعتبار تكلفة انخفاض الإنتاجية عند استخدام مستشعر التوصيل الحراري، فقد يكون من الأنسب اقتصاديًا اختيار مستشعر الأشعة تحت الحمراء.

يستطيع كلا النوعين من الحساسات رصد مستوى ثاني أكسيد الكربون في حجرة الحاضنة. ويكمن الفرق الرئيسي بينهما في أن حساس درجة الحرارة يتأثر بعوامل متعددة، بينما يتأثر حساس الأشعة تحت الحمراء بمستوى ثاني أكسيد الكربون فقط.

هذا يجعل مستشعرات ثاني أكسيد الكربون بالأشعة تحت الحمراء أكثر دقة، لذا فهي مفضلة في معظم الحالات. صحيح أنها عادةً ما تكون أغلى ثمناً، لكن أسعارها تنخفض مع مرور الوقت.

ما عليك سوى النقر على الصورة واحصل على حاضنة ثاني أكسيد الكربون المزودة بمستشعر الأشعة تحت الحمراء الآن!

 

تاريخ النشر: 3 يناير 2024