Как называется датчик влажности? Виды и принцип работы термопар

Высокая влажность в помещении практически неизбежно приведет к появлению в нем грибка и плесени. Для борьбы с такими явлениями существуют автоматизированные системы вентиляции, запускающиеся по срабатыванию специальных сенсоров. Сердце такого комплекса — датчик влажности. Существуют и отдельно устанавливающиеся в вытяжку или просто в комнату вентиляторы с датчиком влажности.

Гигро́метр (греч. «жидкий» + «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения влажности воздуха и других газов.

Гигрометр производства СССР

Существует несколько классов гигрометров, работа которых основана на различных принципах (весовы́е, волосны́е, кондуктометрические, конденсационные и другие).

Применяются в системах микроклимата, контроля влажности производственных, складских и бытовых помещений, контроля состава защитных атмосфер и др.

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.

Что такое датчик влажности

Как следует из названия, это сенсор, улавливающий уровень влажности в помещении и сообщающий о нем владельцу. Иначе такое устройство называется гигрометром. Некоторые гигрометры способны не просто фиксировать уровень влажности, но и выполнять определенные действия — например, включать вентилятор или вытяжку через исполнительные приспособления или напрямую.

В зависимости от места размещения они делятся на внутренние и наружные. Первые предназначены для домов, квартир (к примеру, датчик влажности в ванную), цехов так далее, а вторые устанавливаются на улице и регистрируют параметры наружного воздуха. Их второе название — атмосферные датчики.

Бывают как встроенные в вентиляторы устройства, так и сенсорные блоки внешнего исполнения, соединяющиеся с ведомым оборудованием посредством проводного или беспроводного интерфейса. Существуют аналоговые варианты, но большинство выпускаемых сегодня представителей этого семейства относятся к цифровым.

Принцип работы похож на функционирование термостата. В отличие от последнего, устройство срабатывает при изменении влажности, а не температуры. Порог срабатывания, как правило, выставляют на 40 %. Включившись, чувствительный элемент сенсора воздействует на встроенное реле. Оно замыкает цепь, подающую питание на двигатель вентилятора, и автоматизированная вытяжка запускается.

Методы измеренияПравить

В приборах измерения влажности используются несколько различных методов измерения влажности материалов и газов:

Повышенная влажность в помещении может привести к раскисанию обоев, создает благоприятную среду для образования грибков и плесени, размножения насекомых и т.д. При недостатке влаги в воздухе пересыхают стены, ухудшается самочувствие жильцов, происходит преждевременное растрескивание материалов. Для предотвращения негативных последствий из-за несоблюдения микроклимата в помещении производится постоянный контроль концентрации воды в воздухе. Неоценимую помощь в решении данной задачи оказывает датчик влажности.

Типы и принцип работы

Количество влаги в окружающем пространстве вычисляется как масса воды в кубометре воздуха и определяется, как процент насыщения. В основе работы любого датчика влажности лежит перевод физического количества влаги в электрический сигнал. По способу определения количества воды датчики влажности могут использовать прямой или косвенный метод измерения.  В зависимости от принципа действия все устройства условно подразделяются на шесть типов, которые мы и рассмотрим более подробно.

Резистивный

Рис. 1. Устройство резистивного датчика влажности

Представляет собой один из наиболее дешевых типов датчиков влажности. В основе его работы лежит свойство некоторых проводящих материалов впитывать влагу, за счет чего изменяется омическое сопротивление элемента.

В качестве таких материалов применяются порошковые пористые структуры, чаще всего, оксид алюминия. Порошок наносят на плату между двумя электродами, выполненными в виде дорожек, и запекают до состояния пленки. Наличие пленочной поверхности предотвращает последующее растворение керамического порошка и образование конденсата в его структуре. Однако  при взаимодействии с молекулами воды, содержащимися в воздухе, пленка меняет физические свойства.

Так, в  относительно сухом состоянии проводимость датчика влажности характеризуется номинальной величиной. Но, по мере накопления влаги на поверхности пленки сопротивление такого резистора пропорционально уменьшиться, проводимость возрастет, как и величина протекающего в цепи тока. За счет измерения тока или падения напряжения на резистивном элементе осуществляется контроль влажности.

Емкостной

Рис. 2. Принцип действия емкостного датчика влажности

Емкостной датчик влажности функционирует по принципу классического конденсатора, обкладки которого взаимодействуют с воздухом окружающего пространства. Всего выделяют три основных вида емкостных сенсоров, отличающихся конструктивными особенностями:

• Первый тип представляет собой две пластины, между которыми находится воздушное пространство. В сухом состоянии воздух является диэлектриком, поэтому емкость конденсатора максимальная. По мере насыщения воздуха влагой повысятся его проводящие свойства и емкость пропорционально уменьшиться.
• Второй тип – представляет собой тот же конденсатор, между пластинами которого находится чувствительный диэлектрик, активно реагирующий на влагу. К выводам конденсатора подаются импульсы установленной частоты, что позволяет точнее вычислять степень влажности.
• Третий тип – представляет собой пластины на плате, изготовленные в форме гребенки. Такие модели требуют дополнительной температурной компенсации в ходе измерений.

Термисторный

В основе работы такого датчика влажности лежит термистор – нелинейный резистор, чье сопротивление напрямую зависит от температуры окружающей среды. Термистор обладает нелинейной вольтамперной характеристикой, при малейшем изменении температуры элемента омическое сопротивление также меняется.

Рис. 3. Термисторный датчик влажности

Принцип действия термисторного датчика влажности основывается на сравнении показаний двух термисторов. Один из них размещается в герметичной капсуле с сухим воздухом и является базисным параметром. Второй термистор устанавливается в перфорированную капсулу, которая взаимодействует с воздушными массами. Оба термистора располагаются в плечах измерительного моста для сравнения показаний.

При увлажнении воздушного пространства термистор в перфорированной капсуле покрывается влагой. Слой жидкости начинает испаряться с поверхности резистора, благодаря чему он быстрее остывает, в результате чего меняются характеристики устройства. В виду наличия разницы сопротивления двух термисторов мост выйдет из состояния равновесия. Чем больше влажность, тем сильнее изменится электрическая величина, по мере изменения тока или напряжения будет определяться степень влажности.

Оптический

Рис. 4. Принцип действия оптического датчика влажности

Оптический датчик влажности работает по принципу определения точки росы – состояния среды, при котором парообразная влага из воздуха оседает в виде капель на поверхности. Принцип действия такого устройства основан на такой последовательности операций:

• С одной стороны зеркало нагревается или охлаждается для получения точки росы на его поверхности.
• С другой стороны на него подается луч света, излучаемый, как правило, отдельно установленным светодиодом.
• Свет отражается от зеркала и попадает на фотодиод или другой светочувствительный элемент, реагирующий на интенсивность светового потока.
• При появлении капель на поверхности зеркала свет будет преломляться, интенсивность потока снизится и величина тока, пропускаемом фотодиодом изменится.

Оптический датчик влажности считается наиболее точным, но и наиболее дорогим. Основной сложностью в эксплуатации такого устройства является необходимость содержания поверхности в чистоте, иначе точность измерений существенно снизится.

Электронный

В основу работы электронного датчика влажности заложен принцип изменения состояния электролита, в зависимости от фактора влажности. Такое устройство оснащается зондом, как правило, с двумя разнесенными электродами. Электроды помещаются в  контролируемое пространство и при подаче напряжения начинают проводить электрический ток. По мере увлажнения промежутка между электродами проводимость увеличится и возрастет сила тока.

Таки модели отлично подходят для электронных систем в качестве измерительного органа, анализирующего уровень влажности. Они могут подключаться к простейшим микроконтроллерам или реле.

Механический

Рис. 5. Механический датчик влажности

В отличи от предыдущих типов датчиков  осуществляют измерение влажности посредством механических перемещений. Наиболее популярными являются весоизмерительные и волосные.

Первый тип включает в себя трубки, наполненные гигроскопичным веществом, как правило, хлоридом кальция или перхлоратом магния. Которое впитывает влагу из окружающей среды и увеличивает свою массу. По мере увеличения веса механически перемещается стрелка весов.

Волосные функционируют по принципу удлинения человеческого волоса по мере воздействия на него влаги. Механические датчики отличаются низкой себестоимостью, им не требуется дополнительный источник питания, но они имеют относительно большую погрешность.

Схемы подключения

Датчик влажности может иметь самое различное назначение, от чего и будет зависеть схема его подключения. В качестве простейшего примера рассмотрим вариант подключения к вытяжке.

Рис. 6. Пример подключения датчика влажности к вытяжке

Как видите на схеме, фазный проводник L подключается через коммутатор сенсора. При насыщении воздуха влагой до установленного предела контакты замкнуться и питание будет подано в цепь питания вентилятора. Что приведет к принудительному проветриванию помещения.

Рис. 7. Схема подключения датчика влажности к микроконтроллеру

Как видите, на данной схеме представлен принцип работы датчика влажности через аналоговый сигнал. Здесь подключение производится подключение выводов сенсора к клеммам микроконтроллера Ардуино:

• VCC к разъему 7 Arduino;
• GND к разъему GND;
• A0 к одноименному A0.

Также рекомендую ознакомиться с проектом метеостанции на Ардуино.

Особенности датчиков влажности

В повседневной жизни человеку приходится решать ряд как производственных, так и бытовых задач. И для каждой из них необходимо подбирать соответствующий тип датчика влажности. Наиболее существенным критерием для  измерения является контролируемая среда.

Рис. 8. Использование датчика влажности для почвы

За счет установки датчика влажности можно обеспечивать автоматический полив грядок или горшков с рассадой. Для этого чаще всего используют электронные датчики, зонд которых устанавливаются в грунт растения.

При поливе содержание влаги в земле повышается, что существенно увеличивает проводимость грунта. Как только вода испарится, почва высохнет, и сопротивление между электродами датчика снова увеличится.

Для воздуха отлично подходят емкостные, резистивные, термисторные и оптические датчики. Внутри которых или вокруг чувствительных элементов легко обеспечивается циркуляция газа с измеряемой влагой.

Датчики с закрытыми или герметичными зондами обладают меньшей реакцией на изменения влажности. Поэтому подойдут для той среды,  где концентрация влаги изменяется плавно без резких перепадов.

Сферы применения

Вода играет немаловажную роль не только в жизни человека, но и в ряде технологических процессов. Поэтому сфера применения датчика влажности достаточно обширна:

• Производство химических реагентов и сырья;
• При транспортировке горюче-смазочных материалов;
• В соответствии с п.5.7.2 ГОСТ Р 54082-2010 датчики влажности используются в испытательных камерах для определения концентрации паров воды;
• Для фармацевтических целей производства и хранения препаратов;
• В целях обслуживания холодильных установок;
• На фабриках по переработке бумажной и целлюлозной продукции;
• В сфере производства и переработки продуктов питания;
• Для контроля микроклимата в лабораториях, хранилищах, жилых помещениях и т.д.;
• Для сельского хозяйства и отраслей легкой промышленности.

Список использованной литературы

• Берлинер М. А. «Измерения влажности»  1973
• РМГ 75-2014 ГСИ

Приборы для измерения влажности воздуха

Одним из ключевых показателей микроклимата в помещении является уровень влажности. Чтобы не допустить отклонения этого параметра от нормы (в большую или меньшую сторону), его необходимо регулярно контролировать. Сегодня создан прибор, позволяющий организовать такое наблюдение — это гигрометр.
Из настоящего обзора Вы узнаете о важности контроля за уровнем влажности в доме, о видах гигрометров и правилах выбора подходящего прибора, а также способах нормализации микроклимата у себя дома.

• Важный показатель микроклимата в помещении
• Почему важно измерять уровень влажности в квартире?
• Как можно проверить влажность воздуха в помещении?
• Гигрометр: виды, принцип работы
• Важные параметры при выборе гигрометра
• Как регулировать влажность в помещении: полезные советы
• Если очень сухо

Важный показатель микроклимата в помещении

Влажность воздуха — это показатель, который передает информацию об объеме водяных паров, присутствующих
в окружающей среде. В качестве единицы измерения здесь принято использовать проценты (%).

В течение года влажность в доме может существенно колебаться в большую или меньшую сторону.
Здесь играет роль большое количество факторов:

• время года;
• начало отопительного сезона;
• погодные условия;
• отдельные обстоятельства жизнедеятельности человека
  (например, сушка белья в доме, активное использование отопительных приборов и т.д.).

Несмотря на то, что этот показатель достаточно нестабильный и часто меняется, установлены его нормативные
значения. Нормой считается содержание водяных паров в соотношении 30-60%. Самый оптимальный вариант — 45%.
Именно такой микроклимат необходимо воссоздать в доме, тогда Вы и Ваши питомцы всегда будете хорошо себя
чувствовать, а предметы интерьера будут защищены от чрезмерной влаги или наоборот сухого воздуха.

Почему важно измерять уровень влажности в квартире?

На человеке, домашних животных, мебели и вещах одинаково негативно сказывается,
как высокая влага, так и чрезмерно сухой воздух.

В первом случае неизбежно возникают следующие отрицательные последствия:

• ухудшение общего самочувствия (появляется слабость в теле, могут обостриться сердечно-сосудистые болезни,
  у астматиков повышенная влага может спровоцировать наступление приступа);
• в доме появляется плесень, которая начинает неконтролируемо разрастаться;
• из-за сильной влажности портится мебель, вещи, появляется неприятный прелый запах.

Засушливый воздух также негативно влияет на микроклимат в доме. В таких условиях человек становится более уязвим
перед вирусами и бактериями, затрудняется дыхание, снижается работоспособность, могут усилиться головные боли и
появиться аллергические реакции.

Под действием сухого воздуха также начинают погибать комнатные растения, мебель рассыхается, портятся отделочные
материалы и изделия из натурального дерева.

Из приведенной выше информации очевидно, что измерение влажности воздуха это важное условие создания
благоприятного микроклимата в доме или квартире.

Как можно проверить влажность воздуха в помещении?

Сегодня придумано достаточно много разных способов, позволяющих определить уровень влажности в помещении. Все эти
методы можно разделить на две категории:

• Аппаратное измерение — это наиболее точный способ замера уровня водяных паров в воздухе. В этом случае
  влажность измеряется при помощи специального прибора. Это гигрометр.
  Далее по тексту мы подробно разберем, что такое гигрометр, каких бывает видов и какой выбрать.
• Применение подручных средств — такие методы не дают точные цифры, однако при помощи них можно узнать,
  что преобладает в помещении: сухой воздух или лишняя влага.
  Например, в качестве альтернативного способа измерения влажности в помещении можно использовать стакан с водой,
  предварительно остудив его в холодильнике до +5 градусов. Затем его нужно достать и оставить в комнате
  на 10 минут. Если по истечении этого времени вода высохнет, то можно сделать вывод о низком уровне влажности.

Виды, принцип работы

Чтобы достоверно узнать, соответствует ли влажность в вашем доме нормативным значениям, достаточно приобрести
специальный прибор. Он быстро и точно покажет, как обстоят дела с этим показателем. Речь идет о гигрометре.

Гигрометр — это измерительный прибор, при помощи которого определяется объем водяного пара в воздухе. Принцип работы
этого оборудования зависит от его вида.

Рассмотрим основные модели гигрометров:

• Волосной — в таком приборе используется свойство натурального человеческого волоса изменять свою длину
  в зависимости от уровня влажности. Результаты отражаются через специальный экран, где есть шкала и стрелка.
  Волосной гигрометр может показать значения в диапазоне 30-100%.
• Пленочный — в основе этого механизма мембрана из органической пленки, которая также имеет свойство менять
  свой размер в зависимости от уровня влаги. Стрелка показывает влажность, двигаясь по шкале значений.
• Весовой — такой гигрометр дает возможность получить максимально точные данные. Однако в домашних условиях
  он обычно не используется. Данный прибор более востребован в лабораториях.
  Принцип работы весового гигрометра заключается в использовании специальных составов, способных полностью
  поглощать влагу из окружающей среды (хлорид кальция, перхлорат магния). Через эту систему прогоняется
  определенное количество воздуха. Выводы об уровне влажности делаются на основе двух
  показателей: объем прокачанного воздуха и масса системы (после замеров).
• Конденсационный — в этом приборе уровень влажности вычисляется по точке росы, которую определяют
  при помощи охлаждаемого металлического зеркальца.
• Психометрический — такой прибор также называют психрометром. Измерения здесь производятся
  за счет взаимодействия “сухого” и “влажного” градусника. Один из существенных минусов такой модели заключается
  в том, что здесь сразу не отражается уровень влажности. Его нужно дополнительно рассчитать, воспользовавшись
  специальной таблицей (идет вместе с психрометром).
• Электронный — это более современная и удобная модель гигрометров. Она получила второе название
  “домашняя цифровая метеостанция”. Могут быть электрические или на батарейках.
  Результаты измерений выводятся на дисплей.

Как видно, приборов, которыми измеряют влажность, достаточно много. Однако в быту самыми удобными считаются
цифровые модели гигрометров. Они также могут отличаться друг от друга по техническим характеристикам
и набору опций. Ниже мы предлагаем обсудить ключевые параметры, на которые следует обратить внимание
при выборе такого оборудования.

Важные параметры при выборе гигрометра

Чтобы не запутаться во всем многообразии гигрометров, при покупке этого устройства обращать внимание следует на
такие важные параметры:

• скорость получения результатов — с этой точки зрения наиболее оптимальным вариантом будет покупка цифровой
  модели. В этом случае Вам не придется делать какие-либо дополнительные замеры и расчеты;
• коэффициент погрешности показаний — чем он меньше, тем точнее данные;
• помещение, для которого приобретается гигрометр — если это баня или сауна, то прибор должен иметь
  высокий порог нагрева (не менее 120 градусов);
• дополнительные опции — помимо измерителя влажности, в данный прибор могут быть встроены
  и другие удобные функции (термометр, часы, будильник, календарь и т.д.).

Также перед покупкой гигрометра не лишним будет почитать отзывы других пользователей и проконсультироваться с
продавцом.

Как регулировать влажность в помещении

Если гигрометр показал отклонение уровня влажности от установленного нормативного значения, то этот показатель
необходимо корректировать в меньшую или большую стороны. Конкретные меры будут зависеть от того, какой в доме
установился микроклимат: засушливый или наоборот чрезмерно влажный.

Если очень сухо

Самый быстрый и работающий способ справиться с сухим воздухом в доме — приобрести увлажнитель.
Принцип работы этого прибора заключается в распылении микрочастиц воды в окружающее пространство.

Параллельно можно предпринять следующие меры:

• старайтесь почаще проветривать помещение — особенно это актуально во время отопительного сезона.
  Проветривание не только повысит уровень влажности воздуха в комнате, но и снизит концентрацию СО2.
  Если вы боитесь сквозняков и морозного воздуха зимой, то можно приобрести систему
  приточной вентиляции — бризер.
  Это устройство обеспечит постоянный приток свежего воздуха в комнату без открытых окон;
• постарайтесь почаще делать дома влажную уборку, включающую мытье полов и протирание
  всех поверхностей влажной тканью;
• избавьтесь от источников сильного жара. Например, если у вас в доме автономное отопление,
  то имеет смысл сделать его тише. Это же правило касается электрокаминов и других отопительных приборов;
• можно купить домой большой аквариум с рыбками. С одной стороны он будет выделять дополнительную влагу,
  а с другой — украшать Ваше жилье и успокаивать после долгого рабочего дня.

По сравнению с сухостью воздуха, сложнее бороться с высоким уровнем влажности. Особенно, если причина связана
с ошибками, допущенными при строительстве. В этом случае кардинально решить проблему позволит только качественное
утепление наружных стен.

В качестве дополнительных мер борьбы с влагой в доме можно перечислить следующие:

• старайтесь не сушить белье в доме. Предпочтительнее развесить вещи на балконе или на улице (если живете в
  частном доме);
• на кухне следует установить качественную мощную вытяжку, так как во время приготовления еды, в окружающую среду
  также выделяется большое количество влаги;
• в холодное время года необходимо позаботиться о достаточном отоплении всех помещений.

Мы пришли к выводу, что гигрометр это полезное приобретение, которое поможет создать благоприятный
микроклимат в комнате. Достаточно периодически делать замеры и корректировать уровень влажности по мере
необходимости. В этом случае Вы всегда будете чувствовать себя превосходно!

Применение

По направленности применения гигрометры можно разделить на виды:

• для управления отдельным вентилятором;
• для контроля над системой вентиляции.

Во встроенных системах вентиляции

Датчики широко применяются в оборудовании кондиционирования зданий. Их срабатывание на повышение влажности включает принудительную вентиляцию. Термозащищенный канальный сенсор в прочном корпусе можно разместить в вентиляционной шахте, оперативно отслеживать через него изменения характеристик среды и соответствующим образом менять режим работы. Так, например, промышленные ультразвуковые увлажнители при использовании подобного решения задействуются и деактивируются автоматически, что помогает экономить энергию и повышает общий ресурс приборов.

В вентиляторах

Бытовые вытяжные вентиляторы часто успешно функционируют под контролем гигрометров, помогая поддерживать нормальную влажность в 40–60 %. Сенсоры оперативно реагируют на смену характеристик воздуха и не позволяют влажности подняться выше определенного уровня. Такой подход радикально уменьшает шансы появления грибка или плесени, а подконтрольное помещение всегда будет обеспечено свежим воздухом.

Особенно актуально это для ванн, банных комплексов и подобных мест, где происходит постоянное взаимодействие с водой и высокой температурой.

Датчик влажности воздуха для управления вентиляцией, как уже говорилось, помогает экономить электричество. Кроме того, некоторые модели дооснащаются детекторами углекислого газа и помогают поддерживать свежий воздух. Встречаются образцы с таймером, запускающие вентилятор по расписанию.

Влагомер

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 марта 2021 года; проверки требуют 9 правок.

Влагоме́р — прибор, измеряющий абсолютное содержание влаги в процентном отношении ко всей массе газа или твердого материала (в том числе сыпучих), часто отождествляемый с прибором измерения влажности воздуха гигрометром, который является одним из видов влагомеров.

Контроль и регистрация влажности окружающего воздуха во время процесса печати является неотъемлемым техническим требованием для уменьшения производственного брака и повышения качества печатной продукции за счёт увеличения адгезии красочного слоя к материалу.

Видео по теме

Гигрометры делятся на несколько видов.

• Резистивные. Их принцип действия — измерение влажности внутри активной среды прибора. Основной чувствительный элемент — полимерные детали и подложки. Конструктив типичного резистивного гигрометра подразумевает наличие особой подложки, несущей фоторезистор и пару электродов. Сверху они прикрыты токопроводящим слоем. Такой прибор срабатывает примерно через 30 секунд после изменения влажности, что подходит для жилого помещения или ванной комнаты.Важный плюс этого типа – взаимозаменяемость и отсутствие необходимости в калибровке. Также они долговечны и служат, в среднем, около пяти лет.Но срок службы снижается при работе в неблагоприятных средах, например, в парах химических веществ, технических масел и так далее.
• Емкостные. Главный их элемент — конденсатор. При изменении параметров окружающего воздуха меняется емкостная характеристика конденсатора, вызывая срабатывание датчика. Принцип действия такого гаджета называется «конденсатор с воздушным зазором. Влажность воздуха влияет на его диэлектрическую проницаемость. С изменением уровня водяных паров изменяется и емкость конденсатора. Существуют и более сложные варианты, где воздух заменен диэлектрической прослойкой; они несколько точнее, но плохо работают с уровнями влажности менее 0.5 %. Хотя в бытовом использовании такие значения возникают редко, поэтому недостаток малозначителен.Весьма популярны тонкопленочные гигрометры с несколькими дополнительными датчиками температуры для более точных измерений и компенсации отклонений.
• Термостатные. Они имеют иной принцип работы. Термостатный гигрометр несет в себе соединенные друг с другом термисторы. Рост влажности приводит к прямо пропорциональному увеличению значения напряжения. Внутри прибора имеются два резистора — открытый и изолированный. Разница температур порождает разность сопротивлений на термисторах, что служит индикатором влажности.
  В основном такие модули используются в промышленной и бытовой технике наподобие микроволновых печей и сушильных машин.

Возможные дополнительные функции:

• включение по датчику движения, чтобы вентиляция запускалась только во время присутствия человека;
• проветривание — запуск вентилятора в «тихом» режиме;
• таймер — работа несколько минут после приема ванной для быстрого высушивания воздуха;
• оснащение обратным клапаном. Он предотвращает проникновение неприятного запаха, пыли и прочих частиц;
• дополнительное декоративное освещение;
• настройка мощности;
• часы на передней панели, и другие.

Примеры приборов для измерения влажностиПравить

Плюсы таких приборов весьма значительны:

• они быстро выводят наружу влажный воздух и не дают ему застояться;
• экономия электричества. Если обычную вытяжку или вентилятор в условиях колебаний влажности приходится держать постоянно включенными, то датчик включит и выключит прибор только при изменении характеристик выше/ниже заданных;
• автоматизация. Не нужно вручную включать вытяжное и вентилирующее оборудование.

Единственный минус — издаваемый вентилятором шум во время работы.

Рекомендуем к прочтению: как подключить датчик влажности воздуха к Ардуино и считать с него данные.

Где купить

Приобрести необходимое оборудование 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»:

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:

• Емкостные.
• Резистивные.
• Термисторные или психометрические.
• Оптические.
• Электронные.
• Цифровые.
• 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:

• 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.

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

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.

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

К минусам данного датчика можно отнести

• Небольшой срок службы — до 5 лет.
• Большую чувствительность к химическим и масляным испарениям. Химические пары могут вывести прибор из строя досрочно.
• Непроизвольный сдвиг показания датчика при работе в конденсате.
• 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:

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

Стационарно крепятся на стену, на равноудаленном расстоянии от входной двери и от окна.

Очень чувствительны к перепадам температуры и не переносят резких ударов и падений с высоты.

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.

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»:

СсылкиПравить

Обычно ванные снабжаются естественной вытяжкой или простыми вентиляторами, включающимися при зажигании света или отдельным выключателем. Все эти подходы обладают недостатками:

• «естественной» мощности может не хватать для поддержания достаточной сухости, и ванная превращается во влажную горячую баню, в ней заводится грибок, плесень и так далее;
• активирующаяся вместе со светом система постоянно потребляет ток, даже когда не нужна. Кроме того, она шумит, что может раздражать;
• для отдельного варианта в ванную комнату понадобится поставить дополнительный выключатель, манипулировать которым каждый раз придется вручную.

Автоматизация поможет решить эти вопросы. К обычной вытяжке добавляется электронный контроллер с сенсором влажности, запускающий вентилятор только по необходимости (а также по таймеру и с пульта, если такие функции предусмотрены). Как только влажность превысит заданное пороговое значение — управляющая плата задействует вытяжку и быстро приведет характеристики воздуха к норме. Существуют качественные фабричные варианты, такие, как вытяжной вентилятор с датчиком влажности Soler&Palau Silent 100 CHZ или устройство Xiaomi Mi Temperature and Humidity Sensor (последний при этом интегрируется в экосистему «умного дома» Сяоми), но прибор можно сделать и своими руками.

Типичная система состоит из следующих компонентов:

• цифровой датчик влажности для вентилятора (в данном случае это MP590);
• контрольно-защитный блок с измерительной функцией. В примере используется плата с АЦП MP8037ADC;
• корпус BOX-BM8037;
• импульсный источник питания, подходящий к прочим компонентам. Чаще всего это блок питания на 0.5 А и 12 В. В нашем примере это PW1245.

MP590 представляет собой работающий по интерфейсу 1WIRE цифровой сенсор. Главная плата работает в трех режимах:

• «триггер»;
• «гистерезис»
• «защита».

Такое решение универсально и способно стать основой почти любого проекта автоматизации. Внешний вид в корпусе:

Схема подключения вентилятора будет выглядеть следующим образом:

Для оптимальной чувствительности сенсор выносится за корпус.

Важно правильно выбрать место установки. Оно должно находиться рядом с вытяжкой, чтобы обойтись без прокладки длинного жгута проводов. Один из вариантов расположения приведен ниже:

После установки может понадобиться небольшая калибровка, в каждом случае она выполняется согласно инструкции для конкретного прибора. В работе с MP590 понадобятся следующие шаги:

• предположим, что модуль измерил 40 % влажности;
• необходимо зажать правую кнопку на 5 секунд, попасть в меню включения и задать там значение 100;
• через три секунды гаджет принудительно закроет меню;
• далее 5 секунд удерживается уже левая кнопка. Появится меню отключения. В нем следует задать 50. Еще через 5 секунд после этого устройство вернется в рабочий режим.

Виды гигрометровПравить

Бытовая метеостанция производства СССР, включающая гигрометр волосного типа (нижняя шкала с красной стрелкой). Текущее показание — 80 % относительной влажности.

• Принцип действия весового (абсолютного) основан на измерении количества влаги, поглощённого из заданного и известного объёма исследуемого воздуха. Этот гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным практически полностью поглощать влагу из воздуха, например, плавленым хлоридом кальция или перхлоратом магния или комбинацией различных влагопоглотителей. Через эту систему насосом прокачивают заданное и известное количество исследуемого воздуха, влажность которого определяют. Изменение массы системы определяют взвешиванием до и после прокачки, по объёму прокачанного воздуха и изменению массы находят абсолютную влажность.
• Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос слегка натянут на упругую металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся по шкале, проградуированной в единицах относительной влажности (см. иллюстрацию).
• В электролитическом гигрометре измеряют электрическое сопротивление слоя гигроскопического вещества — электролита, например, хлорида лития в смеси со связующим материалом, нанесённого на пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол). При изменении влажности воздуха меняется концентрация влаги в электролите и его электрическое сопротивление; недостаток этого типа гигрометров — существенная зависимость показаний от температуры.
• Действие керамического гигрометра основано на зависимости от влажности воздуха электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы: смесь глины, кремния, каолина и некоторых оксидов металлов.
• Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления или исчезновения на нём следов капелек воды (или льда), конденсирующихся из окружающего воздуха. Состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации либо испарения влаги по рассеянию светового пучка, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. По измеренной точке росы определяют абсолютную и относительную влажности воздуха. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым охлаждающим элементом, принцип действия которого основан на эффекте Пельтье, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него термометром сопротивления или полупроводниковым терморезистором. Конденсационные гигрометры используются для определения точки росы в различных газовых средах (не только в воздухе).
• Электронный гигрометр.
• Психрометрический гигрометр или просто — психрометр.

Электронные гигрометры могут использовать различные принципы:

• оптоэлектронные — производят измерение точки росы при помощи охлаждаемого зеркала (зеркало охлаждается до температуры заведомо ниже температуры точки росы, затем медленно нагревается до температуры точки росы);
• ёмкостные — измеряют изменение емкости полимерного или металоксидного конденсатора, вызванное абсорбцией влаги (диапазон их измерения от 5 до 95 относительных процентов, подвержены уходу показаний из-за старения, но их показания от температуры почти не зависят);
• кондуктометрические или резистивные — используют эффект изменения электропроводимости некоторых гигроскопичных солей или электропроводящих полимеров в зависимости от влажности;
• пьезоэлектрические — принцип их работы основан на изменении частоты механических колебаний пластинки из пьезоэлектрика, например, кварцевого кристалла с нанесённой на него плёнкой обратимо поглощающего-десорбирующего влагу вещества, при поглощении влаги масса плёнки увеличивается, что снижает частоту колебаний электромеханической системы, колебания в которой поддерживаются электронным автогенератором;

Измеритель влаги — функциональное и простое устройство, которое помогает поддерживать комфортную атмосферу с минимумом затрат. Существуют домашние и промышленные варианты, для обычных вентиляторов и мощных вытяжек, но все датчики влажности выполняют единственную функцию — информировать, помогать сохранять сухость воздуха на заданном уровне и не допускать заплесневения поверхностей, появления грибка и прочих симптомов слишком высокой увлажненности воздуха.

В выборе датчика необходимо руководствоваться:

• типом вентиляционной системы, которой он будет управлять (отдельный вентилятор, встроенная);
• объемом обслуживаемого помещения;
• характеристиками последнего — насколько велик в нем уровень влажности, которую понадобится контролировать. В крупных зданиях и на производствах все устройства и контроллеры вентиляции обычно объединяются в единый комплекс, централизованно управляемый специальной контрольной системой.

Энтузиасты могут попробовать своими руками собрать решение на базе любого понравившегося контроллера или микрокомпьютера, например, Arduino и Raspberry Pi, все устройства и компоненты для этого свободно продаются в любом магазине радиоэлектроники.

ЛитератураПравить

• М. А. Берлинер. ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ. — Энергия, 1973. — 400 с.
• Мухитдинов М.М. Оптические методы и устройства контроля влажности / М. М. Мухитдинов, Э. С. Мусаев. М.. — Энергоатомиздат, 1986. — 96 с.
• Соков И. А. Метрологическое обеспечение гигрометрии / И. А. Соков -М.: Госстандарт СССР, 1987. 56 с.
• Истомин В. А. Влагомеры конденсационного типа / В. А. Истомин// Газовая промышленность. 2000. — № 12. — С. 39-41.
• Ткаченко М. Ф. Приборы для определения качества подготовки газа / М. Ф. Ткаченко, В. П. Плехотин, А. А. Бондаревский // Измерительная техника. −1982.-№ 10.-С. 69-70.

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.