Categories: Articles destacats » Domòtica
Nombre de visualitzacions: 90.158
Comentaris sobre l'article: 8
Sensors d’humitat: com s’organitzen i funcionen
Un dispositiu que mesura el nivell d’humitat s’anomena higròmetre o simplement sensor d’humitat. En la vida quotidiana, la humitat és un paràmetre important, i sovint no només per a la vida ordinària, sinó també per a diversos equips, i per a l’agricultura (humitat del sòl) i molt més.
En particular, el nostre estat de salut depèn molt del grau d’humitat. Les persones que depenen del temps són especialment sensibles a la humitat, així com les persones que presenten hipertensió, asma bronquial, malalties del sistema cardiovascular.
Amb una gran sequedat a l’aire, fins i tot les persones sanes senten malestar, somnolència, picor i irritació de la pell. Sovint l’aire sec pot provocar malalties del sistema respiratori, començant per infeccions respiratòries agudes i infeccions virals respiratòries agudes i acabant fins i tot amb pneumònia.
A les empreses, la humitat de l’aire pot afectar la seguretat de productes i equips, i a l’agricultura, la influència de la humitat del sòl sobre la fertilitat, etc. Sensors d’humitat: higròmetres.
Alguns dispositius tècnics es calibren inicialment a la importància estricta i, de vegades, per ajustar el dispositiu, és important tenir el valor exacte de la humitat de l’entorn.
Humitat es pot mesurar amb diversos dels valors possibles:
-
Per determinar la humitat de l’aire i d’altres gasos, es fan mesures en grams per metre cúbic quan es tracta del valor absolut d’humitat, o en unitats de RH quan es tracta d’humitat relativa.
-
Per a la mesura del contingut d’humitat de sòlids o en líquids, són adequades mesures com a percentatge de la massa de les mostres de prova.
-
Per determinar el contingut d’humitat dels líquids mal barrejats, ppm (quantes parts d’aigua per cada 1.000.000 parts del pes de la mostra) servirà com a unitat de mesura.
Segons el principi d’acció, els higròmetres es divideixen en:
-
capacitiva;
-
resistent;
-
termistor;
-
òptica;
-
electrònica.
1) Sensor d'humitat capacitiva
Els higròmetres capacitius, en el cas més senzill, són condensadors amb aire com a dielèctric a la bretxa. Se sap que a l’aire la constant dielèctrica està directament relacionada amb la humitat i els canvis en la humitat dielèctrica també comporten canvis en la capacitança del condensador d’aire.
Una versió més complexa d'un sensor d'humitat capacitiva en el buit d'aire conté un dielèctric, amb una constant dielèctrica, que pot variar molt sota la influència de la humitat. Amb aquest enfocament, la qualitat del sensor és millor que amb l’aire entre les plaques del condensador.
La segona opció és adequada per a mesures sobre el contingut d’aigua de sòlids. L’objecte estudiat es situa entre les plaques d’un condensador, per exemple, l’objecte pot ser una tauleta i el condensador mateix està connectat al circuit oscil·lant i al generador electrònic, mentre es mesura la freqüència natural del circuit obtingut i la capacitat obtinguda mitjançant la introducció de la prova de prova es calcula “a partir de la freqüència mesurada”.
Per descomptat, aquest mètode té alguns inconvenients, per exemple, si la humitat de la mostra és inferior al 0,5%, serà inexacte, a més, s’ha de netejar la mostra mesurada de partícules amb una constant dielèctrica elevada, a més, la forma de la mostra també és important durant la mesura, no hauria de ser canvi durant l’estudi.
El tercer tipus de sensor d'humitat capacitiva és un higròmetre capaç de pel·lícula prima. Inclou un substrat sobre el qual s’apliquen dos elèctrodes de pinta. En aquest cas, els elèctrodes de pinta tenen el paper de plaques.A l'efecte de la compensació tèrmica, també s'introdueixen dos sensors de temperatura més al sensor.
2) Sensor d’humitat resistent
Aquest sensor inclou dos elèctrodes que es dipositen sobre un substrat i, a sobre dels mateixos elèctrodes, s’aplica una capa de material que difereix amb una resistència bastant baixa, però varia molt segons la humitat.
Un material adequat en el dispositiu pot ser l'alúmina. Aquest pou d'òxid absorbeix l'aigua del medi extern, mentre que la seva resistència específica varia notablement. Com a resultat, la resistència total del circuit de mesura d'un sensor depèn significativament de la humitat. Per tant, el valor del corrent que flueix indicarà el nivell d’humitat. L’avantatge dels sensors d’aquest tipus és el seu preu baix.
3) Sensor d’humitat del termistor
Un higròmetre de termistor consisteix en un parell de termistors idèntics. Per cert, recorda això termistor - Es tracta d’un component electrònic no lineal la resistència que depèn altament de la seva temperatura.
Un dels termistors inclosos al circuit es col·loca en una cambra tancada amb aire sec. I l’altra: en una cambra amb forats per on entra l’aire amb una humitat característica, el valor de la qual cal mesurar. Els termistors estan connectats en un circuit de pont, la tensió s’aplica a una de les diagonals del pont i les lectures es llegeixen des de l’altra diagonal.
En el cas que la tensió als terminals de sortida sigui zero, les temperatures dels dos components són iguals, per tant la humitat és la mateixa. En el cas que la sortida rebi una tensió diferent de zero, això indica la presència d’una diferència d’humitat a les cambres. Per tant, la humitat es determina pel valor de la tensió obtinguda durant les mesures.
Un investigador sense experiència pot fer una pregunta justa, per què canvia la temperatura d’un termistor quan interacciona amb l’aire humit? I el cas és que, amb l’augment de la humitat, l’aigua comença a evaporar-se de la caixa del termistor, mentre que la temperatura del cas disminueix i com més gran sigui la humitat, més intensa es produeix l’evaporació i més ràpid es refredarà el termistor.
4) Sensor d’humitat òptic (condensació)
Aquest tipus de sensor és el més precís. La base del sensor d’humitat òptica és un fenomen associat al concepte de “punt de rosada”. Quan la temperatura arriba al punt de rosada, les fases gasoses i líquides es troben en la condició d'equilibri termodinàmic.
Així doncs, si agafeu un got i l’instal·leu en un medi gasós, on la temperatura en el moment de la investigació estigui per sobre del punt de rosada, i aleshores s’inicia el procés de refredament d’aquest vidre, llavors a un valor de temperatura específic es començarà a formar condensació d’aigua a la superfície del vidre, aquest vapor d’aigua començarà a passar a la fase líquida. . Aquesta temperatura serà només el punt de rosada.
Per tant, la temperatura del punt de rosada està vinculada indestriablement i depèn de paràmetres com la humitat i la pressió del medi. Com a resultat, ja que es pot mesurar la pressió i la temperatura del punt de rosada, serà fàcil determinar la humitat. Aquest principi serveix de base per al funcionament de sensors d’humitat òptics.
El circuit més senzill d'aquest sensor consisteix en un LED que brilla sobre una superfície del mirall. El mirall reflecteix la llum, canviant la seva direcció i dirigint-la cap al fotodetector. En aquest cas, es pot escalfar o refredar el mirall mitjançant un dispositiu especial de control de temperatura d’alta precisió. Aquest dispositiu sovint és una bomba termoelèctrica. Per descomptat, al sensor hi ha muntat un sensor per mesurar la temperatura.
Abans d’iniciar les mesures, la temperatura del mirall s’estableix en un valor òbviament superior a la temperatura del punt de rosada. A continuació, realitzeu un refredament gradual del mirall.En el moment en què la temperatura comenci a creuar el punt de rosada, les gotes d’aigua es condensaran immediatament a la superfície del mirall i el feix de llum del díode es trencarà a causa d’elles, es dispersarà i això provocarà una disminució del corrent al circuit del fotodetector. Mitjançant la retroalimentació, el fotodetector interactua amb el controlador de temperatura del mirall.
Així doncs, basant-se en la informació obtinguda en forma de senyals d’un fotodetector, el controlador de temperatura mantindrà la temperatura a la superfície del mirall exactament igual al punt de rosada i el sensor de temperatura en mostrarà la temperatura. Així doncs, amb la pressió i la temperatura conegudes, podeu determinar amb precisió els indicadors bàsics d’humitat.
El sensor d’humitat òptic té la màxima precisió que no es pot aconseguir per altres tipus de sensors, a més de l’absència d’histèresi. L’inconvenient és el preu més elevat de tots, a més d’un gran consum d’electricitat. A més, cal tenir cura de que el mirall estigui net.
5) Higròmetre electrònic
El principi de funcionament del sensor electrònic d’humitat de l’aire es basa en un canvi en la concentració d’electrolit, que cobreix qualsevol material aïllant. Hi ha dispositius amb calefacció automàtica en referència al punt de rosada.
Sovint el punt de rosada es mesura sobre una solució concentrada de clorur de liti, que és molt sensible als canvis mínims d’humitat. Per a la màxima comoditat, aquest higròmetre sol estar equipat addicionalment amb un termòmetre. Aquest dispositiu té una alta precisió i un error baix. És capaç de mesurar la humitat independentment de la temperatura ambient.
També són populars els higròmetres simples electrònics en forma de dos elèctrodes, que simplement s’enganxen al sòl, controlant la seva humitat segons el grau de conductivitat, segons aquesta humitat. Aquests sensors són populars entre els fanàtics. Arduino, ja que és fàcil configurar un reg automàtic d’un llit de jardí o flor en una olla, en cas que no sigui convenient o convenient regar manualment.
Abans de comprar un sensor, considereu què necessitareu mesurar, humitat relativa o absoluta, aire o sòl, quin és l’interval de mesuraments previst, si la histèresi és important i quina precisió es necessita. El sensor més precís és òptic. Fixeu-vos en la classe de protecció IP, l’interval de temperatures de funcionament, segons les condicions específiques en què s’utilitzarà el sensor, si els paràmetres són adequats per a vosaltres.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: