Senzori vlažnosti - kako su raspoređeni i rade

Uređaj koji mjeri razinu vlage naziva se higrometar ili samo senzor vlage. Vlažnost je u svakodnevnom životu važan parametar, a često ne samo za uobičajeni život, već i za razne uređaje te za poljoprivredu (vlažnost tla) i još mnogo toga.

Naročito, naše blagostanje uvelike ovisi o stupnju vlažnosti zraka. Posebno su osjetljivi na vlagu ljudi ovisni o vremenskim prilikama, kao i osobe koje pate od hipertenzije, bronhijalne astme, bolesti kardiovaskularnog sustava.

Uz veliku suhoću zraka, čak i zdravi ljudi osjećaju nelagodu, pospanost, svrbež i iritaciju kože. Često suhi zrak može izazvati bolesti dišnog sustava, počevši od akutnih respiratornih infekcija i akutnih respiratornih virusnih infekcija, a završavajući čak i upalom pluća.

Vlažnost zraka u poduzećima može utjecati na sigurnost proizvoda i opreme, a u poljoprivredi je utjecaj vlage tla na plodnost itd. Nedvosmislen. senzori vlage - higrometri.

Neki su tehnički uređaji u početku kalibrirani do strogo potrebne važnosti, a ponekad je za precizno podešavanje uređaja važno imati točnu vrijednost vlage u okolišu.

vlažnost može se mjeriti s nekoliko mogućih vrijednosti:

• Da bi se utvrdila vlažnost zraka i drugih plinova, mjerenja se provode u gramima po kubičnom metru kada je riječ o apsolutnoj vrijednosti vlažnosti, ili u jedinicama RH kada je u pitanju relativna vlažnost.

• Za mjerenje sadržaja vlage u čvrstim tvarima ili tekućinama pogodna su mjerenja u postotku mase ispitnih uzoraka.

• Za određivanje sadržaja vlage loše miješanih tekućina, ppm (koliko dijelova vode na 1.000.000 dijelova mase uzorka) služit će kao mjerna jedinica.

Prema principu djelovanja, higrometri se dijele na:

• kapacitivni;

• otpor;

• Termistor;

• optički;

• e.

1) Kapacitivni senzor vlage

Kapacitivni higrometri, u najjednostavnijem slučaju, kondenzatori su sa zrakom kao dielektrik u praznini. Poznato je da je u zraku dielektrična konstanta izravno povezana s vlagom, a promjene dielektrične vlage također dovode do promjena u kapacitivnosti kondenzatora zraka.

Složenija inačica kapacitivnog senzora vlage u zračnom otvoru sadrži dielektric, s dielektričnom konstantom, koja može znatno varirati pod utjecajem vlage. Ovakav pristup čini kvalitetu senzora boljom nego samo s zrakom između ploča kondenzatora.

Druga je opcija vrlo pogodna za mjerenja u pogledu količine vode u čvrstim tvarima. Proučeni predmet postavlja se između ploča takvog kondenzatora, na primjer, objekt može biti tableta, a sam kondenzator je povezan s oscilirajućim krugom i elektroničkim generatorom, dok se mjeri prirodna frekvencija dobivenog kruga, a kapacitivnost dobivena uvođenjem ispitnog uzorka „izračunava se“ iz izmjerene frekvencije.

Naravno, ova metoda ima i neke nedostatke, na primjer, ako je vlažnost uzorka ispod 0,5%, bit će netočna, osim toga, izmjereni uzorak mora se očistiti od čestica koje imaju visoku dielektričnu konstantu, štoviše, oblik uzorka je također važan tijekom mjerenja, ne smije se promjena tijekom studija.

Treći tip kapacitivnog senzora vlažnosti je kapacitivni tankoslojni higrometar. Sadrži podlogu na koju su nanesene dvije češljane elektrode. U ovom slučaju češljane elektrode igraju ulogu ploča.U svrhu toplinske kompenzacije u senzor se uvode još dva temperaturna senzora.

2) Otporni senzor vlage

Takav senzor uključuje dvije elektrode koje se talože na supstrat, a na same elektrode se nanosi sloj materijala koji se razlikuje u prilično niskom otporu, no on uvelike varira ovisno o vlažnosti.

Prikladan materijal u uređaju može biti glinica. Ovaj oksid dobro apsorbira vodu iz vanjskog okruženja, dok njegova specifična otpornost znatno varira. Kao rezultat toga, ukupni otpor mjernog kruga takvog senzora značajno će ovisiti o vlažnosti. Dakle, vrijednost struje koja teče ukazuje na razinu vlažnosti. Prednost senzora ove vrste je njihova niska cijena.

3) Senzor vlage termistora

Termistorski higrometar sastoji se od para identičnih termistora. Usput, podsjetite se toga termorezistor - Ovo je nelinearna elektronička komponenta čiji otpor jako ovisi o njezinoj temperaturi.

Jedan od termistora uključenih u krug postavljen je u zapečaćenu komoru sa suhim zrakom. A drugi - u komori s rupama kroz koje ulazi zrak karakteristične vlage u čiju vrijednost treba izmjeriti. Termistori su spojeni u krugu mosta, napon se postavlja na jednu od dijagonala mosta, a očitanja se očitavaju s druge dijagonale.

U slučaju kada je napon na izlaznim stezaljkama nula, temperature su obje komponente jednake, pa je i vlaga jednaka. U slučaju kada će na izlazu biti ne-nultog napona, to ukazuje na prisutnost razlike u vlažnosti u komorama. Dakle, vlaga se određuje vrijednošću napona dobivenog tijekom mjerenja.

Neiskusni istraživač može postaviti pošteno pitanje, zašto se temperatura termistora mijenja kad djeluje s vlažnim zrakom? A stvar je u tome što s povećanjem vlage voda počinje isparavati iz kućišta termistora, dok se temperatura kućišta smanjuje, a što je veća vlaga zraka, intenzivnije je isparavanje i brže se hladi termistor.

4) Optički (kondenzacijski) senzor vlage

Ova vrsta senzora je najpreciznija. Osnova senzora optičke vlage fenomen je povezan s konceptom "točke rosišta". Kad temperatura dosegne tačku rose, plinovita i tekuća faza su u stanju termodinamičke ravnoteže.

Dakle, ako uzmete čašu i stavite je u plinovit medij, gdje je temperatura u trenutku ispitivanja iznad točke rosišta, a zatim pokrenete proces hlađenja ovog stakla, tada će se na staklenoj površini kondenzacija vode početi formirati na staklenoj površini, ta će vodena para početi prelaziti u tekuću fazu , Ova temperatura će biti samo temperatura rosišta.

Dakle, temperatura rosišta je neraskidivo povezana i ovisi o parametrima kao što su vlaga i tlak u okolini. Kao rezultat, zahvaljujući sposobnosti mjerenja tlaka i temperature točke rosišta, lako će se odrediti vlažnost. Ovaj princip služi kao osnova za rad optičkih senzora vlažnosti.

Najjednostavniji krug takvog senzora sastoji se od LED koji svijetli na zrcalnoj površini. Zrcalo odražava svjetlost, mijenjajući njegov smjer i usmjerava ga prema fotodetektoru. U tom se slučaju ogledalo može zagrijati ili hladiti pomoću posebnog visoko preciznog uređaja za kontrolu temperature. Često je takav uređaj termoelektrična pumpa. Naravno, na ogledalo je ugrađen senzor temperature.

Prije početka mjerenja, temperatura zrcala se postavlja na vrijednost koja je očito viša od temperature rosišta. Zatim izvršite postupno hlađenje ogledala.U trenutku kada temperatura počne prelaziti točku rose, kapljice vode će se odmah početi kondenzirati na zrcalnoj površini, a svjetlosni snop iz diode će se zbog njih raspasti, raspršiti, a to će dovesti do smanjenja struje u krugu fotodetektora. Putem povratnih informacija, fotodetektor komunicira s regulatorom temperature ogledala.

Dakle, oslanjajući se na informacije dobivene u obliku signala iz fotodetektora, regulator temperature će temperaturu na zrcalnoj površini održavati točno jednakom tački rose, a temperaturni senzor će u skladu s tim pokazati temperaturu. Dakle, s poznatim tlakom i temperaturom možete točno odrediti osnovne pokazatelje vlažnosti.

Optički senzor vlage ima najveću preciznost koju se ne mogu postići drugim vrstama senzora, plus odsustvo histereze. Nedostatak je najviša cijena svih, plus velika potrošnja električne energije. Osim toga, treba voditi računa da ogledalo bude čisto.

5) Elektronski higrometar

Princip rada elektronskog senzora vlažnosti zraka temelji se na promjeni koncentracije elektrolita koji pokriva bilo koji električni izolacijski materijal. Postoje takvi uređaji s automatskim grijanjem s obzirom na točku rosišta.

Često se temperatura rosišta mjeri koncentriranom otopinom litijevog klorida, koja je vrlo osjetljiva na minimalne promjene vlažnosti. Za maksimalnu udobnost takav je higrometar često dodatno opremljen termometrom. Ovaj uređaj ima visoku točnost i malu pogrešku. Može mjeriti vlagu bez obzira na temperaturu okoline.

Popularni su i jednostavni elektronski higrometri u obliku dvije elektrode, koji se jednostavno zalijepe u tlo, kontrolirajući njegovu vlagu prema stupnju vodljivosti, ovisno o ovoj vlažnosti. Ovi su senzori popularni kod obožavatelja. Težak, s obzirom da je lako postaviti automatsko zalijevanje vrtnog kreveta ili cvijeća u lonac, u slučaju da nije prikladno ili prikladno zalijevati ručno.

Prije nego što kupite senzor, razmislite o tome što ćete trebati za mjerenje, relativnu ili apsolutnu vlažnost, zrak ili tlo, koliki je očekivani raspon mjerenja, je li važna histereza i koja je točnost potrebna. Najtačniji senzor je optički. Obratite pozornost na IP zaštitnu klasu, raspon radne temperature, ovisno o specifičnim uvjetima u kojima će se senzor koristiti, jesu li parametri prikladni za vas.