kategorier: Utvalgte artikler » Hjemmeautomatisering
Antall visninger: 90,158
Kommentarer til artikkelen: 8
Fuktighetssensorer - hvordan de er ordnet og fungerer
En enhet som måler luftfuktighetsnivået kalles et hygrometer eller bare en fuktighetssensor. I hverdagen er fuktighet en viktig parameter, og ofte ikke bare for det vanlige livet, men også for diverse utstyr, og for jordbruk (jordfuktighet), og mye mer.
Spesielt avhenger velferden vår mye av graden av luftfuktighet. Spesielt følsomme for fuktighet er væravhengige mennesker, så vel som personer som lider av hypertensjon, bronkial astma, sykdommer i hjerte- og karsystemet.
Selv med høye lufttørrelser føler selv sunne mennesker ubehag, døsighet, kløe og irritasjon i huden. Ofte kan tørr luft provosere sykdommer i luftveiene, starter med akutte luftveisinfeksjoner og akutte luftveisinfeksjoner, og slutter selv med lungebetennelse.
Hos foretak kan luftfuktighet påvirke sikkerheten til produkter og utstyr, og i landbruket er påvirkningen av jordfuktighet på fruktbarhet osv. Entydig. fuktighetssensorer - hygrometre.
Noen tekniske enheter er til å begynne med kalibrert til den strenge påkrevde viktigheten, og noen ganger for å finjustere enheten, er det viktig å ha den eksakte verdien av fuktighet i miljøet.
fuktighet kan måles med flere av de mulige verdiene:
-
For å bestemme luftfuktigheten til både luft og andre gasser, blir målingene utført i gram per kubikk når det gjelder absolutt luftfuktighet, eller i enheter av RH når det gjelder relativ fuktighet.
-
For måling av fuktighetsinnholdet i faste stoffer eller i væsker er målinger i prosent av massen til testprøvene egnet.
-
For å bestemme fuktighetsinnholdet i dårlig blandede væsker, vil ppm (hvor mange deler vann per 1.000.000 deler av vekten av prøven) tjene som måleenhet.
I henhold til handlingsprinsippet er hygrometre delt inn i:
-
kapasitiv;
-
motstand;
-
thermistor;
-
optisk;
-
e.
1) Kapasitiv fuktighetssensor
Kapasitive hygrometre er i det enkleste tilfellet kondensatorer med luft som dielektrikum i gapet. Det er kjent at den dielektriske konstanten i luft er direkte relatert til fuktighet, og endringer i den dielektriske fuktigheten fører også til endringer i luftkondensatorens kapasitans.
En mer kompleks versjon av en kapasitiv fuktighetssensor i luftspalten inneholder et dielektrikum, med en dielektrisk konstant, som kan variere sterkt under påvirkning av fuktighet. Denne tilnærmingen gjør kvaliteten på sensoren bedre enn bare med luft mellom kondensatorplatene.
Det andre alternativet er godt egnet for målinger angående vanninnholdet i faste stoffer. Det studerte objektet plasseres mellom platene til en slik kondensator, for eksempel kan objektet være en tablett, og selve kondensatoren er koblet til oscillerende krets og til den elektroniske generatoren, mens den naturlige frekvensen til den oppnådde krets måles, og kapasitansen oppnådd ved å innføre testprøven "beregnes" fra den målte frekvensen.
Selvfølgelig har denne metoden noen ulemper, for eksempel hvis prøvefuktigheten er under 0,5%, vil den være unøyaktig, i tillegg må den målte prøven rengjøres for partikler som har en høy dielektrisk konstant, dessuten er prøvens form også viktig under måling, den skal ikke endring i løpet av studien.
Den tredje typen kapasitiv fuktighetssensor er et kapasitivt tynnfilmshygrometer. Den inkluderer et underlag som det brukes to kamelektroder på. I dette tilfellet spiller kam-elektroder rollen som plater.For termisk kompensasjon blir ytterligere to temperatursensorer introdusert i sensoren.
2) Resistiv fuktighetssensor
En slik sensor inkluderer to elektroder som er avsatt på et underlag, og et lag med materiale er avsatt på toppen av selve elektrodene, som skiller seg i en relativt lav motstand, men det varierer veldig avhengig av fuktighet.
Et egnet materiale i anordningen kan være aluminiumoksyd. Denne oksyden absorberer vann fra det ytre miljøet, mens dets spesifikke motstand varierer betydelig. Som et resultat vil den totale motstanden til målekretsen til en slik sensor være betydelig avhengig av fuktighet. Så vil verdien av den flytende strømmen indikere fuktighetsnivået. Fordelen med sensorer av denne typen er deres lave pris.
3) Termistor fuktighetssensor
Et termistorhygrometer består av et par identiske termistorer. Husk forresten det termistor - Dette er en ikke-lineær elektronisk komponent hvis motstand er veldig avhengig av temperaturen.
En av termistorene som er inkludert i kretsen er plassert i et forseglet kammer med tørr luft. Og den andre - i et kammer med hull gjennom hvilke luft med en karakteristisk luftfuktighet kommer inn i den, hvis verdi måles. Termistorer er koblet i en brokrets, spenning tilføres en av broens diagonaler, og avlesninger leses fra den andre diagonalen.
I tilfelle når spenningen ved utgangsterminalene er null, er temperaturene til begge komponentene like, derfor er fuktigheten den samme. I tilfelle når utgangen vil motta en ikke-spenning, indikerer dette tilstedeværelsen av en forskjell i fuktighet i kamrene. Så, fuktighet bestemmes av verdien av spenningen oppnådd under målingene.
En uerfaren forsker kan stille et rimelig spørsmål, hvorfor endrer temperaturen på en termistor når den samspiller med fuktig luft? Og saken er at med økende luftfuktighet begynner vann å fordampe fra termistorhuset, mens temperaturen i saken faller, og jo høyere luftfuktigheten er, desto mer intensiv fordampingen skjer, og jo raskere avkjøles termistoren.
4) Optisk (kondens) fuktighetssensor
Denne typen sensorer er mest nøyaktige. Grunnlaget for den optiske fuktighetssensoren er et fenomen assosiert med begrepet "duggpunkt". Når temperaturen når duggpunktet, er gass- og væskefasene i termodynamisk likevekt.
Så hvis du tar et glass og installerer det i et gassformet medium, der temperaturen på undersøkelsestidspunktet er over duggpunktet, og deretter starter kjøleprosessen for dette glasset, vil det ved en spesifikk temperaturverdi begynne å danne vannkondensering på glassoverflaten, denne vanndampen vil passere i væskefasen . Denne temperaturen vil være bare duggpunktet.
Så, duggpunktstemperaturen er uløselig forbundet og avhenger av parametere som fuktighet og trykk i omgivelsene. Som et resultat, med muligheten til å måle trykket og temperaturen til duggpunktet, vil det være enkelt å bestemme fuktigheten. Dette prinsippet tjener som grunnlag for drift av optiske fuktighetssensorer.
Den enkleste kretsen til en slik sensor består av en LED som lyser på en speiloverflate. Speilet reflekterer lyset, endrer retning og leder det til fotodetektoren. I dette tilfellet kan speilet varmes opp eller avkjøles ved hjelp av en spesiell temperatur-kontrollenhet med høy presisjon. Ofte er en slik enhet en termoelektrisk pumpe. En sensor for måling av temperatur er selvfølgelig montert på speilet.
Før målingene settes inn, er speilets temperatur satt til en verdi som åpenbart er høyere enn duggpunktstemperaturen. Gjennomfør deretter en gradvis avkjøling av speilet.I det øyeblikket når temperaturen begynner å krysse duggpunktet, vil dråper vann umiddelbart kondensere på overflaten av speilet, og lysstrålen fra dioden vil bryte på grunn av dem, spredning, og dette vil føre til en nedgang i strømmen i fotodetektorkretsen. Gjennom tilbakemelding interagerer fotodetektoren med temperaturkontrolleren i speilet.
Avhengig av informasjon hentet i form av signaler fra en fotodetektor, vil temperaturkontrolleren holde temperaturen på speiloverflaten nøyaktig lik duggpunktet, og temperatursensoren viser følgelig temperaturen. Så med kjent trykk og temperatur kan du bestemme de grunnleggende indikatorene for fuktighet nøyaktig.
Den optiske fuktighetssensoren har den høyeste nøyaktighet som ikke kan oppnås av andre typer sensorer, pluss fraværet av hysterese. Ulempen er den høyeste prisen av alle, pluss et stort strømforbruk. I tillegg må man passe på at speilet er rent.
5) Elektronisk hygrometer
Prinsippet for drift av den elektroniske luftfuktighetssensoren er basert på en endring i konsentrasjonen av elektrolytt, som dekker alt isolerende materiale. Det er slike enheter med automatisk oppvarming med referanse til duggpunktet.
Ofte måles duggpunktet over en konsentrert oppløsning av litiumklorid, som er veldig følsom for minimale fuktighetsendringer. For maksimal bekvemmelighet er et slikt hygrometer ofte i tillegg utstyrt med et termometer. Denne enheten har høy nøyaktighet og lav feil. Den er i stand til å måle fuktighet uansett omgivelsestemperatur.
Enkle elektroniske hygrometre i form av to elektroder er også populære, som ganske enkelt fester seg i jorden, og kontrollerer dens fuktighet i henhold til konduktivitetsgraden, avhengig av denne fuktigheten. Disse sensorene er populære blant fans. Arduino, siden det er enkelt å sette opp automatisk vanning av en hageseng eller blomst i en gryte, i tilfelle det ikke er praktisk eller praktisk å vanne manuelt.
Før du kjøper en sensor, bør du vurdere hva du trenger for å måle, relativ eller absolutt luftfuktighet, luft eller jord, hva som er forventet måleområde, om hysterese er viktig og hvilken nøyaktighet som er nødvendig. Den mest nøyaktige sensoren er optisk. Vær oppmerksom på IP-beskyttelsesklassen, driftstemperaturområdet, avhengig av de spesifikke forholdene der sensoren skal brukes, om parametrene passer for deg.
Se også på elektrohomepro.com
: