Сензори влажности - како су распоређени и раде

Уређај који мери ниво влажности назива се хигрометар или само сензор влажности. У свакодневном животу влажност је важан параметар, а често не само за обичан живот, већ и за разне уређаје, за пољопривреду (влажност тла) и још много тога.

Нарочито, наше здравствено стање много зависи од степена влажности. На влагу су посебно осетљиви људи зависни од временских услова, као и људи који пате од хипертензије, бронхијалне астме, болести кардиоваскуларног система.

Уз велику сувоћу ваздуха, чак и здрави људи осећају нелагодност, поспаност, свраб и иритацију коже. Често суви ваздух може изазвати болести респираторног система, почевши од акутних респираторних инфекција и акутних респираторних вирусних инфекција, па све до упале плућа.

У предузећима влажност ваздуха може утицати на сигурност производа и опреме, а у пољопривреди је утицај влаге тла на плодност итд. сензори влажности - хигрометри.

Неки технички уређаји су у почетку калибрирани на строго потребну важност, а понекад је за прецизно подешавање уређаја важно имати тачну вредност влажности у околини.

Влажност може се мерити са неколико могућих вредности:

• Да би се утврдила влажност ваздуха и других гасова, мерења се врше у грамима по кубичном метру када је реч о апсолутној вредности влажности, или у јединицама релативне влажности ваздуха.

• За мерење садржаја влаге у чврстим материјама или у течностима погодна су мерења као проценат масе испитних узорака.

• За одређивање садржаја влаге лоше мешаних течности, ппм (колико делова воде на 1.000.000 делова масе узорка) служиће као мерна јединица.

Према принципу деловања, хигрометри се деле на:

• капацитиван;

• отпорни;

• термистор;

• оптички;

• електронски.

1) Капацитивни сензор влаге

Капацитивни хигрометри, у најједноставнијем случају, су кондензатори са ваздухом као диелектрик у празнини. Познато је да је у ваздуху диелектрична константа директно повезана са влагом, а промене диелектричне влажности такође воде ка променама капацитета кондензатора ваздуха.

Сложенија верзија капацитивног сензора влажности у ваздушном отвору садржи диелектриц, са диелектричном константом, која може у великој мери варирати под утицајем влажности. Овакав приступ побољшава квалитет сензора него само ваздух између плоча кондензатора.

Друга опција је добро погодна за мерења у погледу садржаја воде у чврстим материјама. Проучени предмет се поставља између плоча таквог кондензатора, на пример, објект може бити таблета, а сам кондензатор је повезан са осцилирајућим кругом и електронским генератором, док се мери природна фреквенција добијеног круга, а капацитет добијен увођењем узорка за испитивање „израчунава се“ из измерене фреквенције.

Наравно, ова метода има и неке недостатке, на пример, ако је влажност узорка испод 0,5%, биће нетачна, осим тога, измерени узорак мора се очистити од честица које имају велику диелектричну константу, штавише, облик узорка је важан у поступку мерења, не сме да промена током студије.

Трећи тип капацитивног сензора влажности је капацитивни танкослојни хигрометар. Садржи подлогу на коју су нанесене две чешљане електроде. У овом случају, чешљане електроде играју улогу плоча.У сврху топлотне компензације у сензор се додатно уводе још два температурна сензора.

2) Отпорни сензор влажности

Такав сензор укључује две електроде које се таложе на супстрат, а на саме електроде се наноси слој материјала који се разликује у прилично ниском отпору, али варира у зависности од влажности.

Погодан материјал у уређају може бити глиница. Овај оксид добро апсорбује воду из спољашње средине, док његова специфична отпорност знатно варира. Као резултат, укупни отпор мерног круга таквог сензора ће значајно зависити од влажности. Дакле, вредност струје која тече указује на ниво влажности. Предност оваквих сензора је њихова ниска цена.

3) Сензор влаге термистора

Термисторски хигрометар састоји се од пара идентичних термистора. Узгред, подсетите се тога термистор - Ово је нелинеарна електронска компонента чији отпор је у великој мери зависан од њене температуре.

Један од термистора укључених у круг постављен је у херметички затворену комору са сувим ваздухом. А други је у комори са рупама кроз које улази зрак карактеристичне влажности у чију вредност треба измерити. Термистори су повезани у кругу моста, напон се поставља на једну од дијагонала моста, а очитања се очитавају са друге дијагонале.

У случају када је напон на излазним стезаљкама нула, температуре обе компоненте су једнаке, па је и влага једнака. У случају када ће на излазу бити не-нултог напона, то указује на присуство влаге у коморама. Дакле, влага се одређује вредност напона добијеног током мерења.

Неискусни истраживач може поставити поштено питање, зашто се температура термистора мења када делује са влажним ваздухом? А ствар је у томе што са повећањем влажности вода почиње да испарава из кућишта термистора, док се температура кућишта смањује, а што је већа влажност ваздуха, интензивније испаравање долази и брже се хлади термистор.

4) оптички (кондензацијски) сензор влажности

Ова врста сензора је најтачнија. Основа сензора оптичке влажности је појава повезана са концептом "тачке росе". Када температура достигне тачку росе, гасна и течна фаза су у стању термодинамичке равнотеже.

Дакле, ако узмете чашу и ставите је у гасовити медијум, где је температура у тренутку испитивања изнад тачке росе, а затим покренете процес хлађења овог стакла, тада ће на одређеној вредности температуре вода почети да се формира кондензација воде на стакленој површини, ова водена пара ће почети да прелази у течну фазу . Ова температура ће бити тачка росе.

Дакле, температура тачке росе је нераскидиво повезана и зависи од параметара као што су влага и притисак у околини. Као резултат, имајући могућност мерења притиска и температуре тачке росе, биће лако одредити влажност. Овај принцип служи као основа за рад оптичких сензора влажности.

Најједноставнији круг таквог сензора састоји се од ЛЕД који светли на зрцалној површини. Огледало рефлектује светлост, мењајући смер и усмеравајући је на фотодетектор. У том се случају огледало може загрејати или хладити помоћу посебног уређаја за високо прецизну контролу температуре. Често је такав уређај термоелектрична пумпа. Наравно, на огледало је монтиран температурни сензор.

Пре почетка мерења, температура огледала се поставља на вредност која је очигледно већа од температуре тачке росе. Затим извршите постепено хлађење огледала.У тренутку када температура почне прелазити тачку росе, капљице воде ће се одмах почети кондензовати на зрцалној површини, а светлосни сноп из диоде ће се због њих распасти, распршити, а то ће довести до смањења струје у кругу фотодетектора. Путем повратних информација, фотодетектор комуницира са регулатором температуре огледала.

Дакле, на основу информација примљених у облику сигнала с фотодетектора, регулатор температуре ће температуру на зрцалној површини одржавати тачно једнаком тачки росе, а сензор температуре ће сходно томе показати температуру. Дакле, уз познати притисак и температуру, можете тачно одредити основне показатеље влажности.

Сензор оптичке влажности има највећу тачност која је немогућа за друге врсте сензора, плус одсуство хистерезе. Недостатак је највиша цена свих, плус велика потрошња електричне енергије. Поред тога, треба водити рачуна да огледало буде чисто.

5) Електронски хигрометар

Принцип рада електронског сензора влажности ваздуха заснован је на промени концентрације електролита који покрива било који електрични изолациони материјал. Постоје такви уређаји са аутоматским загревањем у односу на тачку росе.

Често се тачка рошења мери преко концентрованог раствора литијум-хлорида, који је веома осетљив на минималне промене влажности. За максималну удобност, такав хигрометар често је додатно опремљен термометром. Овај уређај има високу тачност и малу грешку. Може да мери влажност без обзира на температуру околине.

Такође су популарни једноставни електронски хигрометри у облику две електроде, који се једноставно заледе у тло, контролишући његову влагу према степену проводљивости, зависно од ове влажности. Ови сензори су популарни међу фановима. Ардуино, с обзиром да је лако подесити аутоматско залијевање баштенског кревета или цвећа у саксији, у случају да није згодно или згодно залијевати ручно.

Пре него што купите сензор, размислите о томе шта ћете требати за мерење, релативну или апсолутну влажност, ваздух или тло, колики је очекивани опсег мерења, да ли је хистереза ​​важна и која тачност је потребна. Најтачнији сензор је оптички. Обратите пажњу на ИП заштитну класу, распон радне температуре, овисно о специфичним увјетима у којима ће се сензор користити, да ли су параметри прикладни за вас.