Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Visoka vlažnost u prostoriji može dovesti do pražnjenja tapeta, stvara povoljno okruženje za nastanak gljivica i plijesni, razmnožavanje insekata itd. S nedostatkom vlage u zraku, zidovi se suše, dobrobit stanovnika se pogoršava i dolazi do preranog pucanja materijala. Kako bi se spriječile negativne posljedice zbog nepoštivanja mikroklime u prostoriji, stalno se prati koncentracija vode u zraku. Senzor vlažnosti pruža neprocjenjivu pomoć u rješavanju ovog problema.

Vrste i princip rada

Količina vlage u okolišu izračunava se kao masa vode po kubnom metru zraka i definira se kao postotak zasićenja. Rad svakog senzora vlage temelji se na pretvaranju fizičke količine vlage u električni signal. Prema načinu određivanja količine vode, senzori vlage mogu koristiti izravnu ili neizravnu metodu mjerenja. Ovisno o principu rada, svi uređaji su uvjetno podijeljeni u šest tipova, koje ćemo detaljnije razmotriti.

otporan

Riža. 1. Uređaj otpornog senzora vlage

Ovo je jedan od najjeftinijih tipova senzora vlažnosti. Njegov rad se temelji na svojstvu nekih vodljivih materijala da upijaju vlagu, zbog čega se mijenja omski otpor elementa.

Kao takvi materijali koriste se praškaste porozne strukture, najčešće aluminijev oksid. Prah se nanosi na ploču između dvije elektrode, izrađene u obliku staza, i peče se do stanja filma.Prisutnost površine filma sprječava naknadno otapanje keramičkog praha i stvaranje kondenzata u njegovoj strukturi. Međutim, u interakciji s molekulama vode sadržanim u zraku, film mijenja svoja fizička svojstva.

Dakle, u relativno suhom stanju, vodljivost senzora vlage karakterizira nominalna vrijednost. Ali, kako se vlaga nakuplja na površini filma, otpor takvog otpornika proporcionalno se smanjuje, vodljivost se povećava, kao i veličina struje koja teče u krugu. Vlažnost se prati mjerenjem struje ili pada napona na otpornom elementu.

Kapacitivni

Riža. 2. Princip rada kapacitivnog senzora vlage

Kapacitivni senzor vlage radi na principu klasičnog kondenzatora, čije ploče su u interakciji sa zrakom okolnog prostora. Ukupno postoje tri glavne vrste kapacitivnih senzora koji se razlikuju po značajkama dizajna:

  • Prvi tip se sastoji od dvije ploče, između kojih je zračni prostor. U suhom stanju zrak je dielektrik, pa je kapacitet kondenzatora maksimalan. Kako je zrak zasićen vlagom, njegova vodljiva svojstva će se povećati, a kapacitet će se proporcionalno smanjiti.
  • Drugi tip je isti kondenzator, između ploča od kojih se nalazi osjetljivi dielektrik koji aktivno reagira na vlagu. Impulsi postavljene frekvencije primjenjuju se na priključke kondenzatora, što vam omogućuje točnije izračunavanje stupnja vlažnosti.
  • Treći tip - je ploča na dasci, napravljena u obliku češlja. Takvi modeli zahtijevaju dodatnu temperaturnu kompenzaciju tijekom mjerenja.

Termistor

Rad takvog senzora vlažnosti temelji se na termistoru - nelinearnom otporniku, čiji otpor izravno ovisi o temperaturi okoline.Termistor ima nelinearnu strujno-naponsku karakteristiku, pri najmanjoj promjeni temperature elementa mijenja se i omski otpor.

Riža. 3. Senzor vlažnosti termistora

Termistorski senzor vlage temelji se na usporedbi očitanja dva termistora. Jedan od njih smješten je u zapečaćenu kapsulu sa suhim zrakom i osnovni je parametar. Drugi termistor ugrađen je u perforiranu kapsulu koja je u interakciji sa zračnim masama. Oba termistora nalaze se u krakovima mjernog mosta za usporedbu očitanja.

Kada je zračni prostor vlažan, termistor u perforiranoj kapsuli je prekriven vlagom. Sloj tekućine počinje isparavati s površine otpornika, zbog čega se brže hladi, zbog čega se mijenjaju karakteristike uređaja. Zbog razlike u otporu između dva termistora, most će biti izvan ravnoteže.Što je veća vlažnost, više će se promijeniti električna vrijednost, kako se mijenja struja ili napon, odredit će se stupanj vlažnosti.

Optički

Riža. 4. Princip rada optičkog senzora vlage

Optički senzor vlage radi na principu određivanja rosišta - stanja okoline u kojem se parna vlaga iz zraka taloži u obliku kapljica na površinu. Princip rada takvog uređaja temelji se na sljedećem nizu operacija:

  • S jedne strane ogledalo se grije ili hladi kako bi se postiglo rosište na njegovoj površini.
  • S druge strane, do njega se dovodi snop svjetlosti, koji emitira, u pravilu, posebno instalirana LED dioda.
  • Svjetlost se reflektira od ogledala i udara u fotodiodu ili drugi fotoosjetljivi element koji reagira na intenzitet svjetlosnog toka.
  • Kada se na površini zrcala pojave kapljice, svjetlost će se lomiti, intenzitet fluksa će se smanjiti i količina struje koju prolazi fotodioda će se promijeniti.

Optički senzor vlage smatra se najpreciznijim, ali i najskupljim. Glavna poteškoća u radu s takvim uređajem je potreba za održavanjem površine čistom, inače će se točnost mjerenja značajno smanjiti.

Elektronički

Rad elektroničkog senzora vlage temelji se na principu promjene stanja elektrolita, ovisno o faktoru vlažnosti. Takav uređaj opremljen je sondom, obično s dvije razmaknute elektrode. Elektrode se postavljaju u kontrolirani prostor i kada se dovede napon počinju provoditi struju. Kako se razmak između elektroda smoči, vodljivost će se povećati i struja će se povećati.

Ovi modeli su odlični za elektroničke sustave kao mjerno tijelo koje analizira razinu vlage. Mogu se spojiti na najjednostavnije mikrokontrolere ili releje.

Mehanički

Riža. 5. Mehanički senzor vlage

Za razliku od prethodnih tipova senzora, vlažnost se mjeri pomoću mehaničkih pokreta. Najpopularniji su težina i kosa.

Prvi tip uključuje epruvete napunjene higroskopnom tvari, obično kalcijevim kloridom ili magnezijevim perkloratom. Koji upija vlagu iz okoline i povećava svoju masu. Kako se težina povećava, kazaljka vage se mehanički pomiče.

Ekstenzije rade na principu produljivanja ljudske kose koja je izložena vlazi. Mehanički senzori su niske cijene, ne zahtijevaju dodatno napajanje, ali imaju relativno veliku grešku.

Dijagrami povezivanja

Senzor vlažnosti može imati različite namjene, što će odrediti njegov dijagram povezivanja. Kao najjednostavniji primjer, razmotrite opciju spajanja na napu.

Riža. 6. Primjer spajanja senzora vlažnosti na napu

Kao što možete vidjeti na dijagramu, fazni vodič L spojen je preko senzorske sklopke. Kada je zrak zasićen vlagom do postavljene granice, kontakti će se zatvoriti i strujni krug ventilatora će se napajati. Što će dovesti do prisilne ventilacije prostorije.

Riža. 7. Shema spajanja senzora vlažnosti na mikrokontroler

Kao što vidite, ovaj dijagram prikazuje princip rada senzora vlažnosti putem analognog signala. Ovdje se veza ostvaruje spajanjem izlaza senzora na terminale Arduino mikrokontrolera:

  • VCC na Arduino pin 7;
  • GND na GND konektor;
  • A0 do A0 istog imena.

Također preporučam da se upoznate s projektom meteorološke stanice Arduino.

Značajke senzora vlažnosti

U svakodnevnom životu čovjek mora riješiti niz proizvodnih i kućanskih zadataka. I za svaki od njih potrebno je odabrati odgovarajuću vrstu senzora vlage. Najznačajniji kriterij za mjerenje je kontrolirana okolina.

Za tlo.

Riža. 8. Korištenje senzora vlage u tlu

Zahvaljujući ugradnji senzora vlažnosti moguće je osigurati automatsko zalijevanje gredica ili posuda s presadnicama. Za to se najčešće koriste elektronički senzori čija se sonda ugrađuje u tlo biljke.

Kod zalijevanja povećava se sadržaj vlage u tlu, što značajno povećava vodljivost tla. Čim voda ispari, tlo će se osušiti i otpor između elektroda senzora ponovno će se povećati.

Za zrak.

Kapacitivni, otpornički, termistorski i optički senzori izvrsni su za zrak. Unutar kojih ili oko osjetljivih elemenata lako cirkulira plin s izmjerenom vlagom.

Senzori sa zatvorenim ili zatvorenim sondama manje reagiraju na promjene vlažnosti. Stoga su prikladni za okolinu u kojoj se koncentracija vlage glatko mijenja bez naglih promjena.

Područja primjene

Voda igra važnu ulogu ne samo u ljudskom životu, već iu nizu tehnoloških procesa. Stoga je opseg senzora vlažnosti prilično opsežan:

  • Proizvodnja kemikalija i sirovina;
  • Pri prijevozu goriva i maziva;
  • U skladu s klauzulom 5.7.2 GOST R 54082-2010, senzori vlažnosti koriste se u ispitnim komorama za određivanje koncentracije vodene pare;
  • Za potrebe farmaceutske proizvodnje i skladištenja;
  • Za održavanje rashladnih uređaja;
  • U tvornicama za preradu papira i celuloze;
  • U oblasti proizvodnje i prerade hrane;
  • Za kontrolu klime u laboratorijima, skladištima, stambenim prostorijama itd.;
  • Za poljoprivredu i laku industriju.

Reference

    Berliner M.A. "Mjerenja vlage" 1973
  1. Wigleb G. "Senzori" 1989
  2. Fryden J. “Moderni senzori. Priručnik» 2005
  3. RMG 75-2014 GSI

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Električar