Snímače vlhkosti - princíp činnosti, zariadenia, typy, aplikácie

• terminológie
• Typy snímačov a ich princíp činnosti
• Detektory rezistívneho typu zariadenia
• Stručný prehľad zariadení dostupných na trhu

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Pre mnohé výrobné procesy je veľmi dôležité udržiavať potrebnú mikroklímu, najmä určitý obsah vodnej pary vo vzduchu alebo plyne. Na tento účel sa používajú prístroje ako vlhkomer a hygrostat. Prvý z nich meria obsah vodnej pary, ktorá si udržiava požadovanú úroveň. Obrázok 1 znázorňuje zariadenie Rosa-10, ktoré sa používa v priemysle aj v poľnohospodárstve.

Senzor vlhkosti sa však používa nielen pri výrobe (napr. Pri určovaní vlastností dreva), môže sa použiť na reguláciu suchosti vzduchu v miestnosti (obr. 2), meranie nasýtenia pôdy vodou atď. Navrhujeme zvážiť zariadenie a princíp činnosti takýchto zariadení. To výrazne prispeje k ich správnemu použitiu v domácej sfére, napríklad k tomu, aby sa ventilátor v kúpeľni, termostat na vaňu alebo domáci snímač teploty a vlhkosti v skleníku.

Pred obrátením sa na teóriu definujeme terminológiu.

terminológie

Absolútna vlhkosť znamená obsah vody (v gramoch) v jednom kubickom metri vzduchu. Jednotka merania tejto hodnoty je teda g / m3. Stav, v ktorom obsah vody v plyne dosahuje svoju maximálnu hodnotu (100%), sa nazýva maximálny prah saturácie alebo kapacita zadržiavania vody. Po dosiahnutí tohto limitu začne proces kondenzácie.

Je potrebné poznamenať, že kapacita vody je priamo úmerná teplote: čím je vyššia, tým viac vody môže byť obsiahnutých v rovnakom objeme plynu. Preto je digitálny alebo analógový modul merania vlhkosti takmer vždy vybavený teplotným snímačom.

Pokračujme v definícii relatívnej vlhkosti. Táto hodnota udáva pomer objemu vody a absolútnej vlhkosti, ktorý zodpovedá teplotnému režimu v čase merania. Podmienka, v ktorej sú tieto hodnoty rovnaké, sa nazýva „rosný bod“.

Teraz, keď sme sa rozhodli pre terminológiu, zvážime existujúce typy senzorov a zistíme, na akom princípe pracuje.

Typy snímačov a ich princíp činnosti

Najrozšírenejšie sú štyri typy zariadení, z ktorých každý má svoje vlastné špecifiká prevádzky:

1. Kapacitné. V skutočnosti je to obyčajný vzduchový kondenzátor. Princíp činnosti je založený na zmene dielektrických vlastností vzduchu v závislosti od obsahu vodných pár v ňom, čo spôsobuje zvýšenie alebo zníženie kapacity.

   

2. Rezistívny. Základom činnosti takéhoto zariadenia je princíp zmeny odporu hygroskopického materiálu v závislosti od obsahu vlhkosti v ňom. Príkladom je detektor SYH-2RS (obr. 4).

Pretože detektory tohto typu sa najčastejšie používajú v amatérskych okruhoch, vrátime sa k úvahám o ich zariadeniach.

1. Psychometrické. Princíp činnosti tohto typu je postavený na fyzikálnych vlastnostiach tepelných strát počas odparovania. Konštrukcia využíva suchý a mokrý detektor, teplotný rozdiel medzi nimi umožňuje určiť obsah vodných pár vo vzduchu. Predtým boli na tento účel použité špeciálne psychometrické tabuľky, vznik digitálnej technológie tento proces výrazne zjednodušil.

   

2. Ašpirácie. Tento typ sa líši od predchádzajúceho tým, že je tu ventilátor na privádzanie zmesi vzduchu alebo plynu. Obrázok 6 ukazuje podobný model. Takéto zariadenie našlo široké uplatnenie na miestach, kde dochádza k slabému alebo prerušovanému pohybu vzduchu.

Viedol sme najbežnejšie typy detektorov, v skutočnosti sú oveľa väčšie. Napríklad je tu tiež optický senzor, kde sa používa rozptyl svetla, keď sa vytvára kondenzácia po dosiahnutí rosného bodu, tepelne (zahrňujú sa dva termistory v otvorenej a utesnenej komore), kanál atď.

Detektory rezistívneho typu zariadenia

Teraz, ako sme sľúbili, zvážime konštrukčné vlastnosti snímačov odporového typu na príklade modelu SYH-2RS.

1) - bočný pohľad; 2) - pohľad zhora.

Legenda:

• - keramický substrát;
• b - uložené elektródy;
• c - hygroskopický povlak na báze oxidu hlinitého.

Ako vidíte, konštrukcia senzora je pomerne jednoduchá, a to z dôvodu nízkej ceny zariadení tohto typu. A ak vezmeme do úvahy zameniteľnosť takýchto prvkov, nie je prekvapujúce, že vo väčšine domácich zariadení pre domácnosť (napríklad snímač úniku vody) amatéri uprednostňujú použitie odporových snímačov.

Stručný prehľad zariadení dostupných na trhu

Zvážte zariadenia, ktoré môžu byť užitočné v každodennom živote, začnime s prepínačom vzdušnej vlhkosti HIG-2 (obr. 8), ktorý sa používa na ovládanie kapoty v kúpeľni.

Kľúčové vlastnosti:

• zariadenie je napájané z domáceho zdroja s napätím 220 voltov;
• prevádzka pri relatívnej vlhkosti od 60% do 90% (nastavená);
• prípustný prúd zaťaženia - nie viac ako 2 A;
• Doba prevádzky ventilátora po spustení je nastavená časovačom (2-20 min.).

Ako pripojiť snímač vlhkosti HIG-2?

Ak chcete zariadenie správne pripojiť, stačí dodržať schému uvedenú v pokynoch pre zariadenie.

Na svorkovnici zariadenia sú zodpovedajúce označenia, takže táto operácia nespôsobuje ťažkosti Ak je vedenie bytu alebo na ventilátor sám o sebe nie je k dispozícii pre uzemnenie, potom nemôžete pripojiť, len nemusia dať prepínač na napájanie.

Tí, ktorí sú fascinovaní konceptom „inteligentného domova“, sa určite zaujímajú o externý senzor Mi Smart (obr. 10). Pri inštalácii špeciálnej aplikácie na smartfóne môžete získať informácie o teplote a vlhkosti v byte. Ak v takomto programe zadáte určité parametre mikroklímy, upozorní vás, ak sú porušené podmienky.

Uvedomte si, že toto zariadenie má pomerne nízku chybu merania (pre vlhkosť je do 3%, s ohľadom na teplotu, presnosť nameraných hodnôt je okolo 0, 3 ° C). Významnou nevýhodou je softvér, ktorý však bude čoskoro vyriešený.

Pre tých, ktorí chcú urobiť zavlažovanie pre skleník s vlhkostným senzorom, odporúčame snímač Gardena (obr. 11), ktorý reguluje činnosť ventilov systémov rovnakého výrobcu.

Na napájanie zariadenia sa používajú dve alkalické batérie, ktorých nabíjanie trvá 10-12 mesiacov nepretržitej prevádzky.

Teraz vezmite do úvahy charakteristiky priemyselného modelu digitálneho merača Ivit-M.T (obr. 12), ktorý je možné použiť v priemyselnom sektore, poľnohospodárstve alebo energetike.

Zoznam hlavných funkcií:

• pre napájanie zariadenia vyžaduje napätie 18-36 V;
• relatívna vlhkosť sa môže merať v rozsahu od 5% do 95% (maximálna chyba nie viac ako 4%);
• meranie teploty vzduchu v rozsahu od -40 ° C do 50 ° C (modifikácie H1, V) alebo od -40 ° C do 60 ° (modely H2, K1, K2), presnosť 2 ° C;
• zariadenie môže byť prevádzkované v teplotnom rozsahu od -40 ° C do 50 ° C.

Milovníci experimentov sa určite zaujímajú o senzory DHT11 a DHT22 (obr. 13), ktoré sa používajú v spojení s platformou Arduino. V sieti nájdete množstvo zaujímavých riešení pre tento element.

a) DHT22; b) DHT11.

Ako je možné vidieť na obrázku, vzhľad týchto snímačov je takmer identický, to isté platí pre kolíky. Technické charakteristiky snímačov sú veľmi podobné, s výnimkou presnosti a rozsahu meraní. Dáme tieto údaje.

Hlavné technické parametre DHT11:

• pripojenie k zdroju konštantného napätia 3-5 V;
• počas požiadavky maximálna spotreba prúdu nie je väčšia ako 2, 5 mA;
• hranice meranej vlhkosti a teploty - 20-80% a 0-50 С °, chyba 5% a 2 С °;
• vzorkovacia frekvencia 1 Hz, to znamená, že môžete prijímať údaje raz za sekundu.

Teraz tieto parametre porovnajte s presnejším modelom DHT22:

• napájacie napätie zostáva nezmenené, ako aj spotreba prúdu pri prenose dát;
• vlhkosť sa meria v celom rozsahu 0-100%, chyba je v rozsahu 2-5%;
• Hranice meranej teploty sa v porovnaní s predchádzajúcim modelom výrazne rozširujú, minimum je -40 ° C, maximum je +125 ° C.

Náklady na tieto zariadenia je pomerne dostupné na Aliexpress, môžu byť objednané s dopravou zdarma na $ 1.28 (DHT11) a $ 4.9 (DHT22). Ak si kúpite v Rusku, cena bude asi jeden a pol až dvakrát drahšia. Pokiaľ ide o základnú platformu, Arduino Uno doska je možné zakúpiť v Číne za $ 25- $ 48 (náklady závisia od konfigurácie). Softvér a firmvér sa bezplatne sťahujú.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!