Температура, влажность: датчики, сенсоры, средства измерения

Уровень влаги играет важную роль как в жилом, так и в промышленном помещении.

Это состояние напрямую влияет на здоровье человека (особенно страдающего от болезней дыхания), на рабочий потенциал техники и оборудования на производстве, а также на безопасность систем, где не допускается конденсат.

Для контроля этого показателя разработан специальный прибор — гигрометр. В обыденной жизни его еще называют датчиком влажности.

Терминология

Чтобы использование датчика влажности было полезным, нужно понять его конструкцию и действие. Многие пользователи не понимают его эффективности и принципа устройства, отсюда возникают сложности.

Влажность воздуха условно делится на абсолютную и относительную. Абсолютная соответствует измерению объема воды в воздушной массе. Существует предельный порог насыщения, который соответствует 100 %. От этого показателя начинается следующий процесс, именуемый конденсацией.

Нередко приборы собираются с дополнительным датчиком температуры, по которому определяется взаимосвязь между температурой среды и количеством влаги в воздухе.

Относительная влажность воздуха измеряется соотношением влагоемкости к абсолютной влажности. Чем выше относительная влажность, тем выше “точка росы”, соответственно ближе к фактической температуре воздуха.

Описание и назначение

Датчик влажности — устройство, предназначенное для измерения и преобразования относительной влажности в цифровой сигнал, а также в стандартный сигнал напряжения.

Защитные покрытия датчика позволяют использовать устройство в различных окружающих условиях и задачах, а также в управлении показателем влагосодержания: для автоматизации зданий, для контроля сушки при химическом производстве, в сельском хозяйстве.

Методы измерения влажности условно делятся на прямые и косвенные. В прямых методах осуществляется распределение исследуемого материала конкретно на сухое вещество и влагу. Косвенными методами измеряют физические величины, которые связанные с влажностью материала.

В помещениях повышенной влажности принято устанавливать вентилятор, в котором имеется гидростат — датчик влажности, выполняющий анализ насыщения воздуха в ванной водяными парами. Подобное устройство будет включаться лишь в условиях превышения нормы влажности.

 Для качественного воздухообмена в ванной вместо вентиляционной решетки устанавливается вентилятор со встроенным датчиком влажности.

Виды и их принципы работы

Емкостной

Емкостной датчик является самым простым и представляет собой конденсаторы с воздухом между двух пластин. В сухом состоянии воздух не проводит электрический ток. Емкость определяется способностью хранить электрический заряд и меняется при изменении строения датчика.

Второй тип заключается в емкостном датчике с диэлектриком, который значительно чувствителен к влажной окружающей среде в отличие от датчика с воздухом. Конденсатор подключается к генератору, а предмет располагается между пластинами. Измеряется частота контура колебаний и вычисляется емкость.

Третий вариант емкостного датчика представляет собой подложку с двумя электродами в виде гребенки. Они выполняют роль обкладок. Для компенсации температуры в 1 датчик включены 2 термоэлемента.

Датчики с аналоговым выходом создают электромагнитное поле на участке реагирования датчика, который срабатывает на приближение или удаление от активной поверхности металлических веществ и преобразует показатель этого расстояния в аналоговый сигнал по току или напряжению с линейной зависимостью.

Резистивный

Резистивный датчики отслеживают перемену электрического сопротивления среды. В их конструкции применяют керамическое покрытие для исключения слияния состояния окружающей среды при образовании конденсата. Датчики сооружают из подложки, на поверхности которой имеется проводящий электролит, с нанесенными на нее электродами. Их помещают в защиту из пластика.

Соединяющим материалом выступает керамический порошок, взвешенный в жидкой среде. После покрытия и высушивания датчики поддаются высокой температуре. От чего образуется толстопленочное покрытие, которое не растворяется в воде и полностью предотвращает образование конденсата.

В резистивных датчиках имеется бифилярная намотка. После покрытия гигроскопическим полимером, их сопротивление оказывается обратно пропорциональным влажности.

Термисторный

Этот вид датчика основаны на термисторах. Они определяют влажность по колебанию теплопроводности газов. Такие датчики сделаны из двух очень маленьких термисторов, зафиксированных при помощи очень тонких проводов для уменьшения тепловых потерь за счет теплопроводности через корпус.

Сопротивление у термистора в большой степени меняется при небольшом изменении температуры. В датчике один термистор встроен в герметичную камеру с сухим воздухом, а другой имеет прямой контакт с окружающей средой.

Пары влаги частично конденсируются и испаряются при попадании на второй термистор. При этом изменяется его температура и сопротивление.

Сравнение сопротивления двух термисторов и дает представление о степени увлажненности воздуха.

Оптический

Наибольшая точность отслеживания влажности среды показывается оптическими датчиками. Цена такого датчика выше иных видов, но при этом гарантирована точная диагностика.

Помимо высокой стоимости необходимо знать, что у него большая вероятность загрязнений оптического стекла. И к тому же потребляется значительный размер электричества.



Большинство датчиков влажности обладают плохой воспроизводимостью, и они выдают не точные измерения. Исходя из этого свойства применяют косвенные методы определения влажности, самым эффективным из которых стало вычисление абсолютной и относительной влажности при температуре термодинамического равновесия жидкости и газа в воздухе.

Температуре точки росы соответствует определенное значение давления насыщенного пара. Поэтому, измеряя температуру точки росы при известном значении давления, можно определить абсолютную влажность.

Электронный датчик

Срабатывание датчика происходит при изменении электролита, которым покрыт изоляционный материал. Существуют аппараты с автоподогревом, которые поддерживают температуру точки росы.

Принцип действия датчика заключается в реакции раствора хлорида лития, который очень чувствителен к даже незначительным колебаниям влажности. Над этим раствором проводится замер точки росы.

Для наибольшей эффективности гигрометра к нему присоединяют термометр, который придает ему работу с повышенной точностью. Причем нельзя полностью исключать незначительную погрешность.

Он может измерить влажность при любой температуре среды.

В последнее время нашли применение цифровые электронные датчики, которые относятся к высокоточным приборам с функцией контроля климата в помещении. Сенсорный экран определяет показатели температуры и процента влажности. В случае отклонения от заданных параметров он сообщает владельцу, как правило, звуковым или световым сигналом. Это позволяет быстро настроить необходимый параметр.

Наиболее распространены обычные электронные гигрометры с двумя электродами. В землю помещаются два электрода. По степени проводимости тока определяют влажность.

Канальный

Канальный датчик применяется для определения влажности неагрессивной среды. Воздух не должен быть загружен пыльными массами, иначе возникает большая погрешность и невозможность справиться со своей функцией.

Цифровой влагоустойчивый датчик определяет относительную влажность. А также способен срабатывать по настроенным диапазонам показателей.

Обзор популярных устройств

HIG-2

Датчик влажности SOLER&PALAU HIG-2 реагирует при влажности 60-90%, температуре от 0 до 40°С. Гигростат используется для автоматического включения и выключения вентиляторов, опираясь на заданный уровень относительной влажности.

После достижения заданного показателя влажности датчик выключается и срабатывает таймер задержки отключения.

После отработки по таймеру вентилятор автоматически отключается и датчик переходит в режим ожидания. Электробезопасность обеспечивается

DHT11 и DHT22

Датчики температуры и влажности DHT11 и DHT22 принадлежат группе недорогих и простых. Датчики DHT собраны из двух деталей: емкостный датчик влажности и термистор.

В корпус датчика встроен простой чип для изменения аналогового сигнала в цифровой. Считывать цифровой сигнал на выходе совершенно просто — при помощи любого контроллера.



Изучив все технические показатели можно сделать вывод, что DHT22 более точный и имеет больший масштаб измеряемых значений. Оба датчика имеют по одному цифровому выходу. Запросы к ним можно отправлять не чаще чем один в секунду или две.

Xiaomi

Компания Xiaomi выпускает широкую линейку недорогой техники, но имеет отличительные от других производителей характеристики, имея свои достоинства и недостатки.

Так в модельном ряду присутствуют и датчики температуры и влажности. Представляет собой крошечное устройство, которое реагирует на изменение заданных показателей. Управление осуществляется через приложение и специальную программу.

Датчик сконструирован довольно примитивно, крепится на поверхность, использует батарейку, поверх устройства имеется кнопка, которая загорается в момент первого включения. Гаджет работает только в совокупности с главным устройством.

Рабочие температуры датчика варьируются от -20 до 60ºС. Влажность – от 0 до 100%, Измерение температуры и влажности происходит постоянно.

Устройство подает сигнал (мигание света или звук) опасности, если показатели датчика уходят за границу установленной нормы. К основному аппарату можно подсоединить несколько датчиков и контролировать влажность в разных помещениях.

ИВИТ-М

Устройство измерения температуры и влажности Ивит–М разработан для контроля влажности воздуха и неагрессивных газов в промышленности, жкх и сельской деятельности.

В устройствах ИВИТ-М используются высококачественные сенсоры емкостного типа, имеющие временную и температурную стабильность параметров. Технические показатели и класс точности прибора разделяют датчики на типы. Все устройства ИВИТ-М обладают высокой точностью измерения.

У датчика влажности воздуха ИВИТ-М есть защита от конденсации влаги на чувствительном элементе. В случае повышения значения в 90% моментально срабатывает, нагрев микронагревателя сенсора, способствующего повышению температуры на 5°С выше температуры окружающей среды. Причем относительная влажность около чувствительного элемента снижается и исключается вероятность конденсации влаги.

Особенности подключения

Многие датчики подключаются к системе без особых требований. Предварительно вскрыв крышку устройства, необходимо протянуть кабеля внешних сигналов и подключить в сеть.

При первоначальном подключении датчика в сеть на нем заложены заводские установки, которые можно наладить на свое усмотрение. Причем есть возможность запрограммировать настройки через интерфейс или через другие каналы передачи, такие как Интернет или USB.

Правила эксплуатации

Правила эксплуатации подразумевают соблюдение требований по безопасности использования и необходимых мер для увеличения срока использования. Поэтому не допускается попадание влаги на внутренние электро– и радиоэлементы прибора. Не допускается эксплуатация прибора в химически агрессивных средах с содержанием кислот, щелочей.

Опасно для человека касание рабочей поверхности элемента руками. Длительное нахождение прибора при высокой относительной влажности может привести к дрейфу его характеристик и ухудшению точности измерений.

Датчики влажности – виды, описания

Датчики влажности

О компании

Количественное определение влажности твердых материалов, жидкостей и газов является постоянной актуальной задачей практически во всех сферах промышленной и научной деятельности, сельском хозяйстве и медицине.

Существуют прямые и косвенные методы измерения влажности. В прямых методах измерения производится непосредственное разделение исследуемого материала на сухое вещество и влагу.

Косвенные методы позволяют измерять физические величины, функционально связанные с влажностью материала.

16.04.2014

Необходимость беспрерывно производить замеры, контролировать и регулировать содержание влаги в различных веществах способствовало разработке и развитию компактных сенсорных приборов – датчиков влаги.

Они значительно облегчили процесс круглосуточного детектирования концентрации молекул воды в анализируемом материале.

Современные сенсорные датчики должны отвечать целому ряду требований: помимо высокой точности, чувствительности и быстроты операций, данные устройства должны иметь широкий измерительный диапазон, охват нескольких порядков анализируемой величины, стабильность показаний.

Области применения датчиков влажности

Измерение показателей влажности необходимо в таких сферах деятельности, как:

• химическое производство;
• транспортировка топлива;
• фармацевтика;
• полимеризация;
• животноводство;
• хранение продукции;
• обслуживание холодильных и морозильных камер;
• лесоперерабатывающая промышленность;
• работа пищевых цехов;
• сельскохозяйственная отрасль и т. д.

Виды влажностных датчиков

Датчики для замеров влажности классифицируются по различным критериям, например по:

• агрегатному состоянию и структурным особенностям материала, который подлежит анализу;
• условиям и режиму эксплуатации – существуют датчики для беспрерывных и дискретных контрольно-измерительных мероприятий;
• способу осуществления замеров – датчики имеют проточный и погружной тип;
• методу определения влажностных показателей.

Последний критерий поспособствовал выделению двух больших групп, пользующихся высоким спросом: сорбционные и сорбционно-импедансные датчики.

Сорбционные датчики влажности

Для определения и контроля незначительных концентраций влаги применяются датчики сорбционного типа, принцип измерения в которых основывается на пъезосорбционных и сорбционно-импендасных способах мониторинга.

Главный функциональный элемент таких датчиков – сорбционный слой, который при контакте со средой исследования способен поглощать пары воды. Часто в роли такого слоя выступает полимерная пленка или материал на основе высокопористых неорганических оксидов.

Чем выше размерные характеристики внутренних полостей материала, тем большей эффективностью обладает датчик на его основе. Поэтому оптимальными анализирующими элементами служат пористые и мезопористые материалы.

При этом важно отметить, что увеличение влагочувствительности датчиков с помощью такого материала так же может сопровождаться увеличением погрешности производимых замеров.

В связи с этим разработка и производство датчиков влажности требует особого контроля и соблюдения технологий формирования чувствительного элемента.

Сорбционные датчики, задействуемые при мониторинге влажности различных сред, могут иметь структуру по типу «сэндвич». Изготовление датчика осуществляется на подложках из стеклокристаллического материала или поликорового наполнителя.

Электроды выполняются на основе никеля с ванадиевым покрытием. Чувствительная гидрофильная прослойка представлена специальной наноструктурированной пленкой из полимеров, ее формирование происходит по особой технике.

На прослойку из полученной диэлектрической пленки наносится особо тонкое золотое покрытие (мембраны данной пленки способны селективно пропускать молекулы воды), которое берет на себя функционал второго электрода.

Обеспечивает надежное исполнение конструкции непосредственное расположение контактов на уровне нижнего электрода. Постоянная времени имеет значение:

• для датчика относительной влажности – 1-2 с;
• для датчика микровлажности – от 10 до 180 с, такой широкий диапазон обуславливается зависимостью от уровня исследуемой концентрации влаги.

Особая технология термической обработки влажностного датчика помогает снизить значение погрешности устройства до 2 %.

• Датчик влажности «сэндвич» типа:
• 1. Основание датчика;
• 2. Нижние электроды;
• 3. Пленка сорбента;

4. Верхний электрод.

Работа датчиков влажности часто сопряжена с применением термоизмерителей. Это помогает повышать точность исследований среды, обеспечивать корректный пересчет единиц измерения и получать максимально точные значения абсолютной и относительной влажности.

Особая роль отводится датчикам относительной влажности при мониторинге атмосферы, климата производственных помещений и жилых построек. Также без данных датчиков не обходится работа гидрометеорологического оборудования, в том числе зондов.

Датчики, применяемые для мониторинга параметров микровлажности, востребованы при исследованиях особо чистых активных газов и их сред (примером может служить аргон или кислород). Поэтому без такого измерительного оборудования не обходятся отрасли электроники, лабораторные корпуса и т. д.

Сорбционно-импедансные датчики

Определить концентрацию влаги в различных средах помогают датчики сорбционно-импедансного типа. Преимуществом этих устройств мониторинга влажности служат:

• высокие показатели чувствительности;
• простая технология изготовления;
• компактность изделия.

Работа такого датчика основывается на зависимости комплексного сопротивления сорбционного слоя от объема поглощенной им влаги. Такие датчики влажности могут иметь два варианта конструктивного исполнения:

• вышеописанная структура «сэндвич»;
• с планарным размещением электродов, часто имеют форму гребенки.

Градуировочные характеристики сорбционно-импедансных средств измерения влажности зависят от сорбционного материала.

Изначально в роли сорбционного слоя выступали гигроскопичные ионообразующие добавки в виде солей (такие как хлорид лития, фторид бериллия и т. д.).

Измерительным датчикам подобного вида свойственны недочеты – низкая стабильность показателей, меньшая чувствительность и большая вероятность погрешностей.

Основываясь на этом, современные производители редко используют ионообразующие соли как самостоятельный влаговосприимчивый агент. Гигроскопичная соль в производстве датчиков получила вспомогательную роль – ее используют в качестве материала пропитки или добавки для повышения влагочувствительности. Основное применение в различных сферах получили импедансные измерители с полимерными сорбентами (как органическими так и неорганическими) на основе оксидов металлов. Покрытие может иметь тонкопленочный или толстопленочный вариант.

Процесс совершенствования датчиков влажности

Как в отечественном, так и в зарубежном производстве датчиков влажности просматривается эффективное направление развития – разработка инновационных влагочувствительных композиций. В целом, для этой отрасли характерны следующие особенности:

• неминуемый переход на групповую планарную микроэлектронную технологию производства (применяется как тонкопленочная, так и толстопленочная);
• создание мультизадачных устройств, например, интегральных измерителей температуры и влажности. Эксплуатация таких датчиков не только способствует повышению точности производимых замеров, но и приводит к упрощению процесса их калибровки;
• приведение к единой системе конструкций датчиков влажности, а также средств обработки сигналов на фоне широкого применения микропроцессоров.

Существование широкого многообразия моделей датчиков влажности можно объяснить тем, что ни один из них не является универсальным. Каждый тип датчика имеет свою специфику, обладает преимуществами и недостатками, а значит выбор устройства должен происходить с учетом особенностей его применения.

Мониторинг влажности с контрольно-измерительными приборами ЭКСИС

На основе изготавливаемых датчиков влажности АО «Экологические сенсоры и системы» разрабатывает автоматизированные системы многоканального типа, а также стационарные и мобильные варианты контрольно-измерительных приборов. Последние используются для мониторинга относительной влажности и температурных показателей (устройства линейки ИВТМ-7), при исследованиях микровлажности газов (линейка ИВГ-1).

Стоит отметить, что в изданиях научно-исследовательского и технического назначения понятие датчика влажности подразумевает устройства, в составе которых присутствует влагочувствительный элемент (сенсор) и электросхема для приема и преобразования сигнала от сенсора в необходимое значение. Именно поэтому устройства мониторинга часто именуют датчиками.

Разрабатываемые устройства задействуют при решении задач в условиях производств, обеспечения условий комфортной и безопасной деятельности работника в различных промышленных сферах. Примером может служить задействование приборов измерения в электронике, на химических предприятиях, атомных станциях и т. д.

Производимые приборы обладают всеми необходимыми характеристиками для объединения устройств в общую измерительную сеть.

Комплектация такой сети может включать многоканальные и одноканальные приборы, сетевые и портативные модели, измерительные преобразователи.

Работе инновационных измерительных систем характерно распределенная схема управления, удаленный контроль (в том числе посредством сети Интернет) и другие современные технологии контрольно-измерительных мероприятий.

Виды и принципы работы датчиков влажности

Нередко люди плохо переносят сухой воздух в помещении, поэтому зачастую очень важно контролировать уровень влажности в помещении и не только для заботы о людях. Из-за чрезмерной сухости может случиться пересыхание слизистой оболочки глаз.

Также могут пострадать растения и мебель. Но уровень влажности можно контролировать, а для этого существуют специальные приборы — гигрометры. Или датчики влажности.

В вашем доме такой датчик поможет поддерживать микроклимат, а на производстве — улучшить точность технологических процессов.

Виды и работа

Гигрометры — изобретены уже давно. Ранние механические приборы работали за счет растяжения человеческого волоса, обычно женского. Теперь линейка таких приборов, как датчики влажности, значительно расширилась.

Вообще есть семь типов измерителей влажности, которые различаются между собой конструкцией и принципом работы:

1. Емкостные.
2. Резистивные.
3. Термисторные или психометрические.
4. Оптические.
5. Электронные.
6. Цифровые.
7. Механические.

Емкостной датчик влажности

Влагомеры емкостные, если упростить, это конденсатор, в котором в качестве диэлектрика выступает воздух. А воздух должен иметь увлажнённость, которая обладает диэлектрической проницаемостью.

Теперь, если уровень влаги воздуха изменяется — меняется и ёмкость воздушного конденсатора.

Другой вариант — наличие емкостного измерителя увлажненности. Вместо простого воздуха содержится диэлектрик, проницаемость которого находится в прямой зависимости от увлажненной атмосферы. При таком подходе качество и точность замеров улучшается.

Второй вариант прекрасно подходит для замеров нахождения воды в твердых материях. Для получения результата образец для замеров располагается между пластинами такового конденсатора. Его подключают к электронному генератору колебаний. Производится замер частоты колебаний контура. После замеров вычисляется емкость образца, которая находится в прямой зависимости от увлажненности.

Недостатков у данного способа много:

• влажность образца не должна быть ниже 0.5 %;
• сам образец тщательно очищается от посторонних примесей;
• влияет и форма подопытного элемента — она ни в коем случае не должна меняется в процессе замера.

Еще одна разновидность емкостного влагомера — тонкопленочный. Состоит из подложки с двумя гребенчатыми электродами. Они заменяют собой традиционные обкладки. Подложка — гигроскопичная полимерная пленка. Для повышения точности измерений в состав гигрометра включена и пара термодатчиков.

Плюсы:

• компактность.
• независимость от внешней температуры;
• устойчивость к высоким температурам и химическим испарениям;
• быстродействие;
• линейность шкалы измерений 0–80 %.

Минусы:

• влияние внешних загрязнений.

Применяется для замеров в средствах автоматизированного контроля относительной влаги атмосферы.

Резистивный датчик влажности

Резистивные влагомеры — конструкция из пары электродов нанесённых на подложку из электропроводящего полимера. Сверху покрывается слоем токопроводящего материала. Очень чувствительным материалом оказался оксид алюминия.

Когда он поглощает атмосферную влагу, его сопротивление начинает изменяться. Иными словами, сопротивление гигрометра находится в прямой зависимости от влажности.

Основной принцип работы состоит в замерах изменения электрического сопротивления в гигроскопичной среде. Величина проходящего тока на данный момент времени показывает значение влажности.

Такие датчики результативны и обладают невысокой стоимостью.

Плюсы:

1. Детекторы обладают малым временем отклика на изменение показателя влажности от 11 до 35 секунд.
2. К тому же работают в достаточно широком температурном диапазоне от −40о до + 100о.
3. Небольшие размеры и невысокая стоимость.
4. Широко используются в офисных системах климат контроля и метеорологическом оборудовании.

К минусам данного датчика можно отнести

1. Небольшой срок службы — до 5 лет.
2. Большую чувствительность к химическим и масляным испарениям. Химические пары могут вывести прибор из строя досрочно.
3. Непроизвольный сдвиг показания датчика при работе в конденсате.
4. Зависимы от очень высоких температур измерений (более 10 F).

Термисторный датчик влажности

Эти влагомеры состоят из двух одинаковых термисторов. Они обладают большим значением температурного коэффициента сопротивления.

Система работает следующим образом.

Один из двух термисторов находится в воздухонепроницаемой камере, в которой сухой воздух. Второй тоже в камере, но с прорезями, через которые проходит атмосфера помещения, влажность которой предстоит определить.

Термисторы объединяются между собой по мостовому типу. На одну сторону моста поступает напряжение. Температура токопроводящего материала и сопротивление при прохождении тока находятся в прямой зависимости. С другой диагонали — считываются показания разности контрольного и рабочего термистора.

Понятно, что если в обеих камерах на выходе напряжение нулевое, а температуры одинаковы, то и влажность в контрольной и рабочей камере одинаковы. Если напряжение не равно нолю, значит и влагосодержание в этих двух камерах разное. Из этой разности и высчитывается текущая влажность воздуха в данный момент.

Классический датчик относительной влажности — психрометр. Состоит из пары термометров: сухого и увлажненного. Из разности их показаний довольно с большой точностью можно определить влагосодержание воздуха.

Оптические измерители влажности

В этом измерителе влагосодержание определяется на основании эффекта точки росы.

Напомним: Точка росы — это температура выпадения конденсата (влаги) из окружающего воздуха.

Температура образования точки росы находится в прямой зависимости от атмосферного давления и влажности находящейся вокруг среды. Иначе говоря, имея на «руках» такие данные как температура и давление, то можно вычислить и влажность. Это принцип того метода на котором основана работа такого датчика.

Если стеклышко расположить в газообразное окружение, когда температура в момент замера выше точки росы, и потом постепенно охлаждать, то на стеклянной поверхности образуется водяной конденсат.

Теперь остается собрать датчик. Он будет состоять из светодиода, пропускающего свет на зеркальную площадку. Температуру зеркальца плавно можно изменять — подогреть или охладить при помощи специального механизма регулирующего температуру. На зеркальную площадку устанавливается температурный измеритель.

Для определения увлажненности, перед началом измерений температура зеркальца выдерживается выше точки росы. Зеркальце остужается — выступает конденсат. Поток света из светодиода, попадая в эту среду, несомненно, будет преломляться и рассыпаться, что приведет к понижению тока в принимающем фотодетекторе.

• Обладая данными о давлении и температуре — вычисляется увлажнённость.
• За счет того что нет прямого электрического контакта в системе датчика, им можно определять состояние взрывоопасных газов
• Также можно, на основе этого принципа, собрать высокоточный прибор, который может одновременно замерить и концентрацию газов, и их количество.
• Оптический влагомер обладает максимальной точностью измерений, если сравнивать другие датчики.
• Но надо учитывать его повышенную стоимость и необходимость поддерживать поверхность зеркала идеально чистой.

Гигрометр электронный

Электронный датчик влажности работает за счёт изменения концентрации электролита, нанесенного тонким слоем на электроизоляционный материал.

Применяется принцип «точки росы», которую измеряют над насыщенным составом хлорида лития. Этот состав реагирует даже на малейшее изменение показателя влажности.

Такие приборы дополняются термометром и способны делать замеры влажности с достаточно высокой точностью. Работают вне зависимости от наружной температуры.

Для измерения влажности почвы популярны датчики в виде 2-ух электродов, каковые надо попросту воткнуть в почву. Зная уровень ее влажности можно оборудовать систему автоматического контроля и полива растений.

На рынке существует много разновидностей электронных влагомеров для замеров влажности, как воздуха, так и почвы. С любым шагом диапазона измерений и любого класса точности.

Цифровые

Устройства, как правило, снабжены дисплеем, на который выводятся измеренные, либо рассчитанные параметры. Эту опцию можно переключать или настроить под свои предпочтения.

Работают на базе микропроцессоров. Это дает абсолютную погрешность в измерениях ± 2 % при спектре относительной влажности 10–90 %.

Обновленные версии оборудуются портом microUSB. Это даёт пользователю возможность подключить датчик к ноутбуку стандартным USB — кабелем и с помощью программы Galltec USB Config настроить и откалибровать устройство.

Также теперь с их помощью появилась возможность одновременно подключить несколько датчиков на одной линии, контролировать показатели влажности сразу на большой площади.

Возможности и что они могут:

1. Есть настраиваемый диапазон преобразования цифрового в аналоговый.
2. Настроить единицу измерения температуры 0 °C или 0 F.
3. Настроить диапазон замеров атмосферного давления 600–1070 гПа.
4. Менять питание датчика. В сервисном режиме датчик может работать от порта USB.
5. Могут работать с микроконтроллерами в длиннопроводной линии.
6. Помехоустойчивы.
7. Просты в эксплуатации.

Цифровые датчики выпускаются промышленно и в разных ценовых категориях. Могут стоить и 2 $ и 150 $. Такой большой разброс цен вполне объясним. Дешевые и дорогие цифровые датчики различаются по:

• классу точности;
• быстродействию;
• возможностью повторного измерения;
• стабильностью работы;
• возможностью работы в разных климатических условиях;
• устойчивостью к внешнему климатическому воздействию.

Из таблицы хорошо видно, в каких областях применяются такие датчики:

Особенности механических гигрометров

Несмотря на простоту устройств, их неоспоримое преимущество — наглядность. Из-за простоты конструкции обладают невысокой стоимостью.

Шкала предельно проста и наглядна. Контролировать атмосферу в помещении можно просто по цвету зоны, в которой находится стрелка. Датчики влажности воздуха им не нужны.

У них нет никаких дополнительных функций — замеряют только относительную влажность окружающей среды.

Поскольку устройства механические, им не нужно дополнительного источника питания.

Конечно, точность таких моделей невысокая, с погрешностью в 5–8 %. Но для домашних измерений влажности в комнате больше и не требуется.

1. Стационарно крепятся на стену, на равноудаленном расстоянии от входной двери и от окна.
2. Очень чувствительны к перепадам температуры и не переносят резких ударов и падений с высоты.
3. Есть модификации влагомеров допустимых к использованию в банях и саунах, где температура воздуха больше 1000 °С.

Увлажнитель воздуха с датчиком влажности

В продаже можно найти кондиционеры с датчиком и увлажнителем воздуха. Но они дорого стоят и их ставят преимущественно организации в помещениях, где показатель влажности должен поддерживаться на определенном уровне. Такими системами оборудованы специальные комнаты, например, сервера.

Для бытового применения больше подходит увлажнитель воздуха с датчиком влажности. Чаще всего устанавливается емкостной или электронный.

Работает в автоматическом режиме — увлажнитель начинает действовать при достижении минимального порога влажности.

Наиболее удобны в применении холодные увлажнители. Работают следующим образом. Вентилятор прогоняет воздух через увлажнительный картридж, который распыляется в помещении с помощью специальной насадки. Электронный датчик влажности сигнализирует прибору о том, когда нужно включить режим распыления.

Где купить

Приобрести датчик влажности можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Заключение

Датчики влажности приобрели большую популярность и применяются во многих сферах:

• для поддерживания заданного уровня влажности на производствах, где оборудование требовательно к этому показателю;
• для создания определенного микроклимата в офисных помещениях и в быту;
• в сфере жилищно-коммунального хозяйства. В котельных и на станциях водоочистки;
• для предотвращения появления плесени на стенах складских помещений.

Видео по теме

Датчик измерения влажности в воздухе

Гигрометр необходим для измерения соответствующих показателей, причем не только в быту, но и в сельском хозяйстве и в промышленности (например, для измерения влажности почвы или для измерения остаточной влажности в древесине в процессе сушки).

В быту датчик контроля влажности воздуха обеспечивает контроль микроклимата, на предприятиях – точность технологических процессов и сохранность оборудования, в сельском хозяйстве – оценку качества почв, их плодородности.

Конечно, настройка комнатного датчика от промышленного отличается. Кроме того, отличается и сам способ измерения. Чтобы сделать какие-то выводы или настроить оборудование для совместной работы, важно понимать, какой именно величиной измеряется влажность.

И здесь возможно несколько вариантов:

• Абсолютное значение, в граммах на кубометр;
• Относительное значение, в единицах RH;
• В процентах от массы исследуемых образцов, если речь идет о твердых телах, материалах;
• В частях воды на 1000000 частей веса образца или ppm.

Абсолютная влажность или влагоемкость может варьироваться от 0 до 100% (то есть до полного насыщения, теоретически). Большинство бытовых гигрометров измеряют именно ее.

Принцип работы (действия) датчика измерения влажности воздуха

Существует 5 типов гигрометров, различающихся по принципу действия:

• Емкостные. Это простые модели, представляющие собой конденсаторы с воздухом как диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость воздуха напрямую связана с влажностью, а при изменении влажности меняется и емкость воздушного конденсатора. Также есть модели с содержанием диэлектрика в воздушном зазоре: они срабатывают лучше, чем «просто воздушные». Такими устройствами уже можно измерять содержание воды в твердых веществах (позволяет измерить влажность исследуемого образца, помещенного между обкладками конденсатора, в том случае, если она превышает 0,5%).к этой категории относятся и тонкопленочные гигрометры с гребенчатыми электродами вместо обкладок. В них также присутствуют термодатчики, обеспечивающие компенсацию.
• Резистивные. Конструкционно эти датчики влажности представляют собой два электрода на подложке, причем поверх электродов наносится материал с малым сопротивлением (величина сопротивления сильно меняется в зависимости от влажности). Часто в качестве покрытия используют оксид алюминия, который хорошо поглощает влагу из окружающей среды. Резистивные датчики измеряют величину протекающего тока и стоят недорого.
• Термисторные или психометрические. Устройства представляют собой пару одинаковых термисторов (нелинейных электронных компонентов с сопротивлением, сильно зависящим от температуры). Работает следующим образом: один термистор размещают в герметичной камере, заполненной сухим воздухом, второй – в камере с отверстиями, через которые проходит воздух для измерений. Термисторы соединены по мостовой схеме: если на выходе получается нулевое напряжение, то влажность в камерах одинакова, если нет – то разность показателей влажности в камерах можно измерить в соответствии со значением полученного напряжения.
• Оптические, также носят название конденсационные. Это – самый точный тип устройств, основанный на таком физическом понятии как «точка росы». В процессе определяется температура, при которой на поверхности материала выпадает конденсат. В зависимости от температуры точки росы измеряется влажность окружающей среды. В простейшем случае такие конструкции представляют собой светодиод, подсвечивающий зеркальную поверхность, после чего луч света меняет направление и попадает на фотодетектор. Зеркало подогревается или охлаждается высокоточным температурным регулятором (термоэлектрическим насосом), а в момент выпадения конденсата температуру фиксируют соответствующим датчиком. Для работы важно, чтобы зеркало было чистым: в конденсированных каплях воды световые лучи преломляются, и величина тока в цепи фотодетектора падает.
• Электронные. Основной принцип действия этого устройства – измерение концентрации электролита, которым покрыт электроизоляционный материал. Часто используют концентрированный раствор хлорида лития, высокочувствительного к изменениям влажности. Электронные гигрометры зачастую дополнены еще и термометром, что позволяет производить замеры с высокой точностью. Для замеров влажности почвы тоже используют электронные гигрометры, представляющие собой 2 электрода, погружаемые в грунт. Влажность измеряется в зависимости от уровня токопроводимости земли.

Виды и типы датчиков измерения влажности воздуха

При выборе конкретного типа датчика, исходя из его принципа работы, следует учитывать основные факторы:

• Какую величину влажности понадобится измерять – относительную или абсолютную;
• Где будет замеряться влажность – в воздухе, в почве, в образце материала;
• Имеет ли значение гистерезис, с какой точностью необходимы измерения и в каком диапазоне они будут проводиться.

Так, самыми точными датчиками считаются оптические, но они же и самые дорогие. Емкостные часто применяются в бытовой технике и в промышленном оборудовании. Их ключевое преимущество – устойчивость к высоким температурам и химическим испарениям.

В быту чаще всего применяют резистивные детекторы, работающие с относительно малым временем отклика, от 10 до 30 секунд. Они могут работать в температурном диапазоне от -40 до +100 градусов, но чувствительны к химическим и масляным испарениям.

Электронные хороши тем, что благодаря компьютерной калибровке работают с высокой точностью.

У всех этих моделей есть преимущества и недостатки, а также факторы, влияющие на точность измерений.

Применение датчиков измерения влажности воздуха

В промышленных условиях, для определения относительной влажности почв, материалов или помещений чаще используются гигрометры, измеряющие относительную влажность.

Они оснащены встроенными преобразователями сигналов и легко интегрируются в соответствующую измерительную систему.

Также эти приборы могут иметь встроенный датчик температуры, чтобы проводить комплексный контроль микроклимата и устанавливать реальную связь между уровнями температуры и влажности.

Для измерения относительной влажности воздуха наиболее доступны несколько типов датчиков: психрометрические, аспирационные, емкостные и резистивные. Рассмотрим более детально каждый вид датчика.

Датчики емкостного и резистивного типа часто используют в офисных системах климат-контроля, где показатели влажности могут варьироваться от 30 до 70%.

Для агропромышленных комплексов (теплиц, грибоводческих хозяйств, овощехранилищах) такие модели не подойдут, так как в условиях повышенной влажности и при возможном выпадении конденсата дают сбой и могут показывать значения с погрешностью до 6%. В этом случае рекомендуется использование психрометрических датчиков.

Если замеры производятся в зонах с воздушным потоком, то стоит применять аспирационный датчик, то есть психрометрический, дополненный вентилятором. За счет работы электровентилятора на мокром термометре создается нормированный воздушный поток. При измерении высокой относительной влажности воздуха такой прибор дает погрешность 1%, не более.

В целом область использования датчиков влажности воздуха очень широка и включает в себя:

• Поддержание микроклимата в заданных пределах на производстве, оборудованном чувствительными к влажности электронными приборами;
• Контроль за показателями влажности в офисных помещениях, в быту;
• В сфере ЖКХ – в котельных и на водоочистных станциях позволяют не допустить образование конденсата;
• Периодический контроль помогает предотвратить появление грибка, плесени на стенах здания или в складе.

Схема подключения датчика измерения влажности воздуха, его настройка и установка

В большинстве случаев такие датчики монтируются на твердую поверхность. Корпус может закрепляться на стене винтами (он твердый, прочный и выполнен из огнеупорного пластика). Внутри корпуса гигрометра расположен клеммник с контактами, который используется для подключения (задействуется схема, предоставленная производителем).

Подключение производится кабелем через кабельный ввод, при этом соответствующую гайку обязательно затягивают до упора, чтобы сохранить герметичность корпуса (в большинстве моделей он соответствует классу защиты от внешних воздействий IP65). Также можно использовать экранированный кабель, если предполагается, что устройство будет работать в зоне с высоким уровнем электромагнитных помех. Настройка и калибровка производятся после подключения в «рабочих» условиях.

В компании «Измеркон» можно приобрести датчики влажности, преобразователи температуры и влажности с релейными выходами, с цифровым интерфейсом, с внешними зондами, а также WEB-датчики. Есть модели гигрометров с подключением по Wi-Fi, способные передавать данные через интернет.