Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

За много производствени процеси е много важно да се поддържа необходимия микроклимат, по-специално определено съдържание на водни пари във въздуха или газа. За тази цел се използват инструменти като хигрометър и хигростат. Първите измерват съдържанието на водна пара, като последните поддържат необходимото ниво. Фигура 1 показва устройството Роза-10, използвано както в промишлеността, така и в селското стопанство.

Фигура 1. Домашни устройства Rosa-10 в различни версии

Но сензорът за влажност се използва не само в производството (например за определяне на характеристиките на дървесината), той може да се използва за регулиране на сухотата на въздуха в помещението (фиг. 2), измерване на насищането на почвата с вода и др. Предлагаме да разгледаме устройството и принципа на работа на такива устройства. Това значително ще помогне за правилното им използване в домашната сфера, например, за да се направи вентилатор в банята, термостат за баня или домашен сензор за температура и влажност в оранжерията.

Фигура 2. Всички съвременни климатични системи са оборудвани с модул, който измерва влажността.

Преди да се обърнем към теорията, дефинираме терминологията.

терминология

Абсолютната влажност означава водното съдържание (в грамове) на един кубичен метър въздух. Съответно единицата за измерване на тази стойност е g / m3. Състоянието, при което съдържанието на вода в газа достига своята максимална стойност (100%), се нарича максимален праг на насищане или капацитет за задържане на вода. Когато се достигне тази граница, започва процесът на кондензация.

Трябва да се отбележи, че водният капацитет е пряко пропорционален на температурата: колкото е по-висок, толкова повече вода може да се съдържа в същия обем газ. Ето защо цифровият или аналоговият модул за измерване на влажност почти винаги е снабден с температурен датчик.

Нека пристъпим към дефиницията, описваща относителната влажност. Тази стойност показва съотношението на водния капацитет и абсолютната влажност, съответстващо на температурния режим по време на измерването. Условието, при което тези стойности са равни, се нарича “точка на оросяване”.

Сега, след като взехме решение за терминология, ще разгледаме съществуващите типове сензори и ще разберем на какъв принцип работи всеки от тях.

Видове сензори и принципа на работа

Най-разпространени са четири вида устройства, като всяка от тях има своя специфика на работа:

  1. Капацитивен. Всъщност това е обикновен въздушен кондензатор. Принципът на действие се основава на промяна в диелектричните свойства на въздуха в зависимост от съдържанието на водните пари в него, което води до увеличаване или намаляване на капацитета.
    Фиг. 3. Капацитетен сензор HCH-1000 с широк обхват на измерване на влажност
  2. Резистивна. Основата за функционирането на такова устройство е принципът за промяна на съпротивлението на хигроскопичен материал, в зависимост от съдържанието на влага в него. Пример за това е детекторът SYH-2RS (фиг. 4).
Фигура 4. Сензор за вода SYH-2RS

Тъй като детектори от този тип най-често се използват в любителски вериги, ще се върнем към разглеждането на техните устройства.

  1. Психометрични. Принципът на действие от този тип е изграден върху физическите свойства на топлинните загуби при изпаряване. Дизайнът използва сух и мокър детектор, като температурната разлика между тях позволява да се определи съдържанието на водни пари във въздуха. Преди това бяха използвани специални психометрични таблици, появата на цифровата технология значително опрости процеса.
    Фигура 5. Влагомер HIT-1 и неговия цифров аналог
  2. Аспирация. Този тип се различава от предишния с наличието на вентилатор за принудителна смес на въздух или газ. Фигура 6 показва подобен модел. Такова устройство е намерило широко приложение в местата, където има слабо или периодично движение на въздуха.
Фигура 6. Аспирационен метър MB-4M

Ние проведохме най-често срещаните видове детектори, всъщност те са много по-големи. Например, има и оптичен сензор, в който се използва разсейване на светлината, когато се образува кондензация при достигане на точката на оросяване, термично (участват два термистора в отворена и запечатана камера), канал и др.

Устройство за резистивни детектори

Сега, както е обещано, ще разгледаме конструктивните особености на резистивните сензори, като използваме модела SYH-2RS.

Фигура 7. Устройство за резистивен сензор

1) - страничен изглед; 2) - изглед отгоре.

Легенда:

  • a - керамична подложка;
  • b - отложени електроди;
  • c - хигроскопично покритие на основата на алуминиев оксид.

Както можете да видите, дизайнът на сензора е доста прост и това се дължи на ниската цена на устройствата от този тип. И ако вземем предвид взаимозаменяемостта на тези елементи, не е изненадващо, че в повечето домашно приготвени устройства за дома (например сензор за изтичане на вода) аматьорите предпочитат да използват резистивни сензори.

Кратък преглед на наличните на пазара устройства

Помислете за устройствата, които могат да бъдат полезни в ежедневието, да започнем с превключвателя за влажност на въздуха HIG-2 (Фиг. 8), който се използва за управление на качулката в банята.

Фигура 8. Модул HIG-2 с релеен изход

Основни функции:

  • устройството се захранва от 220 волта домашно захранване;
  • работа при относителна влажност от 60% до 90% (комплект);
  • допустим ток на натоварване - не повече от 2 А;
  • Времето за работа на вентилатора след задействане се настройва с таймер (2-20 мин.).

Как да свържете сензора за влажност HIG-2?

За правилното свързване на устройството е достатъчно да следвате схемата, дадена в инструкциите за устройството, както е показано на фигура 9.

Фигура 9. Свързване на вентилатора към модула за контрол на влажността

На терминалния блок на устройството има съответни обозначения, поради което тази операция няма да предизвика затруднения. Ако окабеляването на апартамента или на самия вентилатор не е предвидено за заземяване, тогава не можете да го свържете, просто не е задължително да поставите превключвател на захранването.

Онези, които са очаровани от концепцията за “умен дом”, със сигурност ще се интересуват от външния сензор Mi Smart (фиг. 10). Когато инсталирате специално приложение на смартфон, можете да получите информация за температурата и влажността в апартамента. Ако зададете определени параметри на микроклимата в такава програма, той ще ви уведоми, ако условията са нарушени.

Фигура 10. Безжичен сензор Xiaomi

Имайте предвид, че това устройство има доста ниска грешка в измерването (за влажност е в рамките на 3%, по отношение на температурата, точността на показанията е около 0, 3 ° C). Съществен недостатък е не-софтуерът, но този проблем ще бъде решен скоро.

За тези, които искат да направят капково напояване за оранжерията с датчик за влажност, можем да препоръчаме сензора Gardena (Фиг. 11), който регулира работата на клапаните на системите на същия производител.

Фигура 11. Гардена сензор, който контролира напоителната система

За захранване на устройството се използват две алкални батерии, зарядът им продължава 10-12 месеца непрекъсната работа.

Сега разгледаме характеристиките на индустриалния модел на цифров метър Ivit-M.T (фиг. 12), който може да се използва в промишления сектор, селското стопанство или комуналните услуги.

Фигура 12. Измервател на влага с дистанционен сензор от серията IVIT-M

Списък на основните характеристики:

  • за захранване устройството изисква напрежение 18-36 V;
  • относителната влажност може да бъде измерена в диапазона от 5% до 95% (максимална грешка не повече от 4%);
  • измерване на температурата на въздуха в диапазона от -40 ° C до 50 ° C (модификации H1, V) или от -40 ° C до 60 ° (модели H2, K1, K2), точност 2 ° C;
  • устройството може да работи в температурен диапазон от -40 ° С до 50 ° С.

Любителите на експериментите със сигурност ще се интересуват от сензорите DHT11 и DHT22 (фиг. 13), които се използват заедно с платформата Arduino. В мрежата можете да намерите много интересни решения за тази елементна база.

Фигура 13. Сензори за влага за платформата Arduino

а) DHT22; б) DHT11.

Както може да се види от фигурата, външният вид на тези сензори е почти идентичен, същото важи и за pinouts. Техническите характеристики на сензорите са много сходни, с изключение на точността и обхвата на измерванията. Даваме тези данни.

Основни технически параметри на DHT11:

  • свързване към източник на постоянно напрежение 3-5 V;
  • по време на искането пиковото ниво на консумация на ток е не повече от 2, 5 mA;
  • граници на измерената влажност и температура - 20-80% и 0-50 С °, грешка 5% и 2 С °;
  • честота на дискретизация от 1 Hz, т.е. можете да получавате данни веднъж в секунда.

Сега сравнете тези параметри с по-точния модел DHT22:

  • захранващото напрежение остава непроменено, както и консумацията на ток по време на предаване на данни;
  • влажността се измерва в целия диапазон от 0-100%, грешката е в диапазона 2-5%;
  • Границите на измерената температура са значително разширени, в сравнение с предишния модел, минимумът е -40 ° C, максимумът е +125 ° C.

Цената на тези устройства е доста достъпна за Aliexpress, те могат да бъдат поръчани с безплатна доставка от $ 1.28 (DHT11) и $ 4.9 (DHT22). Ако купувате в Русия, цената ще бъде около един и половина до два пъти по-скъпа. Що се отнася до базовата платформа, платката Arduino Uno може да бъде закупена в Китай за $ 25 - $ 48 (цената зависи от конфигурацията). Софтуерът и фърмуерът се изтеглят безплатно.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Електротехник