Резистивные датчики влажности

Резистивный сенсор влажности почвы — простой в устройстве датчик для определения влажности земли. Для измерений его достаточно погрузить в почву на глубину до 40 мм. Сенсор позволит узнать о недостаточном или избыточном поливе ваших домашних и садовых растений, а также обнаружить протечку воды.

Бренд / Производитель: WINSENSOR

От 300 шт. —

От 3000 шт. —

Добавить в корзину

на сумму

Датчик влажности MS-Z3 Winsens основан на химическом методе измерения влажности. Для предотвращения загрязнения поверхности датчика посторонними примесями датчик влажности помещен в пластиковый корпус, который не рекомендуется снимать. Так же не предусмотрено использовать устройство в агрессивной среде и среде, содержащей пары растворителей. При поглощении влаги полимерным слоем датчика она естественным образом увеличивается в размере, организуется в обьемные кластеры, которые приводят к активации проводимости в слое пористого твердого электролита, из которого состоит покрытие. При увеличении влажности активация проводимости увеличивается, т.к. баланс конденсация/испарение смещается в сторону конденсации. При уменьшении влажности баланс смещается в сторону испарения, размер и количество кластеров уменьшается и проводимость падает. Таким образом, по изменению проводимости и импеданса можно отслеживать изменение влажности среды.

Технические параметры

, чтобы увидеть способы получения товара.

С этим товаром покупают

B32327B6355J015, 3.5 мкФ, 450 В, 25×60 мм, Конденсатор пусковой

UT33A+, Мультиметр цифровой портативный с автоматическим выбором диапазона

DRC-40A, Блок питания с функцией UPS, 13.8В,1.9А; 13.8В,1А; 40.02Вт

EDR-120-24, Блок питания, 24В,5А,120Вт

NUCLEO-F302R8, Отладочная плата на базе MCU STM32F302R8T6 (ARM Cortex-M4), ST-LINK/V2-1, Arduino-интерфейс

IMU-сенсор на 10 степеней свободы v2 (Troyka-модуль)

Датчик для определения положения в пространстве и инерциальной навигации

Аналоговый термометр (Troyka-модуль)

Аналоговый сенсор для измерения температуры

Стационарный прибор для измерения скорости ветра

Барометр v2 (Troyka-модуль)

Датчик для определения атмосферного давления и температуры

Герметичный датчик температуры DS18B20

Цифровой водонепроницаемый термодатчик на микросхеме Dallas DS18B20 в герметичном корпусе с интерфейсом 1-Wire

Датчик влажности Proto-PIC

Резистивный датчик влажности почвы для micro:bit в весёлом дизайне, подключаемый «крокодилами» или Banana Plug

Датчик температуры DS18B20+

Цифровой температурный датчик на микросхеме Dallas DS18B20 с интерфейсом 1-Wire

Датчик температуры и влажности SHT1x

Сенсор для измерения окружающей температуры и влажности в виде цифрового сигнала

Ёмкостный датчик влажности почвы

Долговечный ёмкостный сенсор для контроля автополива земли или обнаружения протечки воды

Плата мониторинга окружающей среды Pimoroni enviro:bit

Плата расширения для micro:bit с датчиками освещённости, шума, температуры, давления и влажности воздуха

Плата мониторинга окружающей среды Pimoroni Enviro+ HAT

Плата расширения для Raspberry Pi с датчиками освещённости, шума, температуры, давления, влажности и качества воздуха

Резистивный сенсор для контроля увлажнения земли в системе автополива или обнаружения протечки воды

Термопара K-типа (Troyka-модуль)

Термопара ТХА типа K с модулем обработки сигнала MAX6675

Цифровой датчик температуры и влажности DHT-21

Точный сенсор в защищённом корпусе

Цифровой датчик температуры и влажности (Troyka-модуль)

Простой термометр и гигрометр в одном корпусе

Цифровой метеодатчик (Troyka-модуль)

Высокоточный сенсор температуры и влажности с I²C интерфейсом

Искать в каталоге
Искать в этой группе

Центральный офис / склад

Николая Ершова, 28

ул. Терешковой, 22А

Максима Горького, 65А

переулок 1905 года, 9

Датчики влажности – устройства, преобразующие показатели относительной влажности воздуха в определённые величины (обычно ёмкостное значение).

Исходя из принципа работы, ДВ бывают оптическими, ёмкостными, термисторными и резистивными.

Чувствительным элементом в датчиках влажности зачастую выступает полиамид.

Бывают датчики, имеющие выходные сигналы по напряжению, которое пропорционально значению влажности. Это многослойные чувствительные элементы с чередованием полимера и губчатой платины, которые наносятся на кремниевую подложку для нормализации и усиления получаемых сигналов.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Брянск, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Иркутск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль.
Доставка в пункты выдачи заказов Pickpoint, СДЭК, Л-Пост, Boxberry, 5Post, транспортными компаниями DPD и «Деловые Линии», а также Почтой России в Тольятти, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Новокузнецк, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Сургут, Нижний Тагил, Чита, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Датчики влажности» вы можете купить оптом и в розницу.

Инструкция по использованию и примеры

Используйте резистивный сенсор влажности почвы для создания систем автоматического полива растений. Датчик подойдёт для ухода за комнатными цветками и флоре на огороде. Не дайте своим растениям засохнуть!

Принцип работы

Датчик для измерения влажности почвы выполнен в виде вилки с двумя электродами, которыми погружается в грунт на расстояние до 40 мм. При подключении питания на электродах создаёться напряжение. Если почва сухая, её сопротивление велико и через датчик между электродами течёт слабый ток. Если земля влажная — её сопротивление становится меньше, а ток датчика между электродами соответственно увеличивается. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени увлажнения почвы.

Максимальное напряжение на выходе S не превышает 75% от напряжения питания модуля V, т.е. сигнальный диапазон датчика равен:

• 0–3,5 В при питании 5 В:
• 0–2 В при питании 3,3 В.

На показания датчика также влияют следующие факторы:

• Степень погружения датчика в почву.
• Тип почвы, её химические и физические свойства.
• Наличие и количество примесей в воде.

Электроды датчика покрыты золотом, чтобы предотвратить пассивную коррозию, когда он выключен. Избавиться от электролитической коррозии, вызванной протекающим током, невозможно, поэтому сенсор резистивного типа рекомендуется запитывать через силовой ключ. То есть, включать его только на время измерений, чтобы максимально продлить ресурс. В плане эксплуатации это доставляет неудобство, поэтому рекомендуем обратить внимания на ёмкостный датчик влажности почвы, который в силу своего исполнения неподвержен корозии.

Пример работы для Arduino и XOD

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии Arduino, например Arduino Uno.

Схема устройства

Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.

// любой GPIO пин с поддержкой АЦП
constexpr pinSensor A0
 
setup
// открываем Serial-порт
Serial.

 
loop
// считываем данные с датчика влажности почвы
valueSensor analogReadpinSensor
// выводим данные в Serial-порт
Serial.valueSensor
// ждём 100 мс
delay

После загрузки скетча, в Serial-порт будут выводиться текущие показания сенсора в 10-битном диапазоне.

• 0–300: сухая почва;
• 300–600: влажная почва;
• 600–750: датчик в воде.

Патч для XOD

• Создайте новый патч
• Добавьте в патч ноду analog-sensor и установите ей в инспекторе PORT значение A0.
• Добавьте ноду watch и подключите её к ноде analog-sensor к пину VAL.
• Прошейте платформу Arduino с режимом отладки.

После загрузки прошивки, в отладочной ноде watch будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 0,75:

• 0–0,3: сухая почва;
• 0,3–0,6: влажная почва;
• 0,6–0,75: датчик в воде.

Пример для Espruino

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из серии Espruino, например Iskra JS.

Прошейте платформу Iskra JS скриптом приведённым ниже.

// выводим показания датчика на пине A0 каждые 100 мс
setInterval
valueSensor analogReadA0
print’Value sensor: ‘ .valueSensor

После загрузки скрипта, в консоль будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 75%.

• 0–30%: сухая почва;
• 30–60%: влажная почва;
• 60–75%: датчик в воде.

Пример для Raspberry Pi

К сожалению в компьютере Raspberry Pi нет встроеенного аналого-цифрового преобразователя. Используйте плату расширения Troyka Cap, которое добавит малине аналоговые пины.

Подключите датчик влажности почвы к Raspberry Pi через плату расширения Troyka Cap к 3 пину. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.

Программная настройка

Запустите скрипт на малине приведённым ниже.

# библиотека для работы со временем и задержками

# библиотека для работы с расширителем портов GPIO Expander на плате Troyka Cap
gpioexp
# создаём объект для работы с расширителем портов
exp gpioexp.
 
# пин к которому подключен датчик влажности почвы
# любой GPIO пин платы расширения Troyka Cap
pinSensor
 
:
# считываем состояние датчика влажности почвы
valueSensor exp.pinSensor *
# выводим показания датчика
‘Value sensor: ‘ valueSensor
# ждём 100 мс
.

После загрузки скрипта, в консоль малины будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 75%.

Элементы платы

Измерительные электроды

Датчик построен на основе транзисторного усилителя тока. Для измерения влажности почвы на датчике расположены два электрода, которые для проведения измерений необходимо воткнуть в почву. Электроды подключены в цепь между коллектором (точка SP) и базой (точка SN) встроенного транзистора на плате MMBT2222ALT1G.

При изменении влажности почвы, меняется сопротивление между базой и коллектором, к которому подключен положительный полюс источника питания. Соответственно меняется и протекающий ток от коллектора через эмиттер на землю. В результате изменяется и выходное аналоговое напряжение сенсора (точка OUT). Подробности найдёте на принципиальной схеме датчика.

Troyka-контакты

Датчик подключается к управляющей электронике через три провода.

• Сигнальный (S) — выходной сигнал сенсора. Напряжение на выходе датчика прямо пропорционально уровню измеренной электропроводности: чем выше влажность почвы, тем выше уровень сигнала на выходе датчика и соответственно наоборот. Максимальное выходное значения 75% от напряжения питания. Подключите к аналоговому пину микроконтроллера.
• Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.
• Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

• Тип датчика влажности почвы: резистивный
• Напряжение питания: 3,3 / 5 В
• При питании 5 В: до 34 мА
  При питании 3,3 В: до 18 мА
• При питании 5 В: до 34 мА
• При питании 3,3 В: до 18 мА
• Интерфейс: аналоговый сигнал
• Диапазон выходного сигнала:
  При питании 5 В: 0–3,5 В
  При питании 3,3 В: 0–2 В
• При питании 5 В: 0–3,5 В
• При питании 3,3 В: 0–2 В
• Глубина погружения в почву: до 40 мм
• Габариты: 60×20×7,6 мм

Ресурсы

Прибор, которым измеряют уровень влажности, называется гигрометром или просто датчиком влажности. В повседневной жизни влажность выступает немаловажным параметром, и часто не только для самой обычной жизни, но и для различной техники, и для сельского хозяйства (влажность почвы) и много для чего еще.

В частности, от степени влажности воздуха немало зависит наше самочувствие. Особенно чувствительными к влажности являются метеозависимые люди, а также люди, страдающие гипертонической болезнью, бронхиальной астмой, заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

При высокой сухости воздуха даже здоровые люди ощущают дискомфорт, сонливость, зуд и раздражение кожных покровов. Часто сухой воздух может спровоцировать заболевания дыхательной системы, начиная с ОРЗ и ОРВИ, и заканчивая даже пневмонией.

На предприятиях влажность воздуха способна влиять на сохранность продукции и оборудования, а в сельском хозяйстве однозначно влияние влажности почвы на плодородие и т. д. Здесь и спасает применение датчиков влажности — гигрометров.

Какие-то технические приборы изначально калибруются под строго требуемую важность, и иногда чтобы провести точную настройку прибора, важно располагать точным значением влажности в окружающей среде.

Влажность может измеряться несколькими из возможных величин:

• Для определения влажности как воздуха, так и других газов, измерения проводятся в граммах на кубометр, когда речь об абсолютном значении влажности, либо в единицах RH, когда речь о влажности относительной.
• Для измеряется влажности твердых тел или в жидкостях подходят измерения в процентах от массы исследуемых образцов.
• Для определения влажности плохо смешиваемых жидкостей, единицами измерения будут служить ppm (сколько частей воды приходится на 1000000 частей веса образца).

По принципу действия, гигрометры делятся на:

1) Емкостной датчик влажности

Емкостные гигрометры, в самом простом случае, представляют собой конденсаторы с воздухом в качестве диэлектрика в зазоре. Известно, что у воздуха диэлектрическая проницаемость непосредственно связана с влажностью, а изменения влажности диэлектрика приводят и к изменениям в емкости воздушного конденсатора.

Более сложный вариант емкостного датчика влажности в воздушном зазоре содержит диэлектрик, с диэлектрической проницаемостью, могущей сильно меняться под влиянием на него влажности. Данный подход делает качество датчика лучше, чем просто с воздухом между обкладками конденсатора.

Второй вариант хорошо подходит для проведения измерений относительно содержания воды в твердых веществах. Исследуемый объект размещается между обкладками такого конденсатора, к примеру объектом может быть таблетка, а сам конденсатор присоединяется к колебательному контуру и к электронному генератору, при этом измеряется собственная частота полученного контура, и по измеренной частоте «вычисляется» емкость, полученная при внесении исследуемого образца.

Безусловно, данный метод обладает и некоторыми недостатками, например при влажности образца ниже 0.5% он будет неточным, кроме того, измеряемый образец должен быть очищен от частиц, имеющих высокую диэлектрическую проницаемость, к тому же важна и форма образца в процессе измерений, она не должна изменяться в ходе исследования.

Третий тип емкостного датчика влажности – это емкостный тонкопленочный гигрометр. Он включает в себя подложку, на которую нанесены два гребенчатых электрода. Гребенчатые электроды играют в данном случае роль обкладок. С целью термокомпенсации в датчик дополнительно вводят еще и два термодатчика.

2) Резистивный датчик влажности

Такой датчик включает в себя два электрода, которые нанесены на подложку, а поверх на сами электроды нанесен слой материала, который отличается достаточно малым сопротивлением, сильно, однако, меняющимся в зависимости от влажности.

Подходящим материалом в устройстве может выступать оксид алюминия. Данный оксид хорошо поглощает из внешней среды воду, при этом удельное сопротивление его заметно изменяется. В результате общее сопротивление цепи измерения такого датчика будет значительно зависеть от влажности. Так, об уровне влажности станет свидетельствовать величина протекающего тока. Достоинство датчиков такого типа – малая их цена.

3) Термисторный датчик влажности

Термисторный гигрометр состоит из пары одинаковых термисторов. К слову напомним, что термистор — это нелинейный электронный компонент, сопротивление которого сильно зависит от его температуры.

Один из включенных в схему термисторов размещают в герметичной камере с сухим воздухом. А другой – в камере с отверстиями, через которые в нее поступает воздух с характерной влажностью, значение которой требуется измерить. Термисторы соединяют по мостовой схеме, на одну из диагоналей моста подается напряжение, а с другой диагонали считывают показания.

В случае, когда напряжение на выходных клеммах равно нулю, температуры обоих компонентов равны, следовательно одинакова и влажность. В случае, когда на выходе будет получено не нулевое напряжение, то это свидетельствует о наличии разности влажностей в камерах. Так, по значению полученного при измерениях напряжения определяют влажность.

У неискушенного исследователя может возникнуть справедливый вопрос, почему же температура термистора меняется при его взаимодействии с влажным воздухом? А дело все в том, что при увеличении влажности, с корпуса термистора начинает испаряться вода, при этом температура корпуса уменьшается, и чем выше влажность, тем более интенсивно происходит испарение, и тем стремительнее остывает термистор.

4) Оптический (конденсационный) датчик влажности

Этот вид датчиков наиболее точен. В основе работы оптического датчика влажности — явление связанной с понятием «точка росы». В момент достижения температурой точки росы, газообразная и жидкая фазы – в условии термодинамического равновесия.

Так, если взять стекло, и установит в газообразной среде, где температура в момент исследования выше точки росы, а затем начать процесс охлаждения данного стекла, то при конкретном значении температуры на поверхности стекла начнет образовываться водяной конденсат, это водяной пар станет переходить в жидкую фазу. Данная температура и будет как раз точкой росы.

Так вот, температура точки росы неразрывно связана и зависит от таких параметров как влажность и давление в окружающей среде. В результате, имея возможность измерения давления и температуры точки росы, получится легко определить и влажность. Этот принцип служит основой для функционирования оптических датчиков влажности.

Простейшая схема такого датчика состоит из светодиода, светящего на зеркальную поверхность. Зеркало же отражает свет, меняя его направление, и направляя на фотодетектор.

В данном случае зеркало можно подогревать или охлаждать посредством специального устройства регулирования температуры высокой точности. Часто таким устройством выступает термоэлектрический насос. Конечно же, на зеркало устанавливают датчик для измерения температуры.

Прежде чем начать измерения, температуру зеркала выставляют на значение, которое заведомо выше температуры точки росы. Дальше осуществляют постепенное охлаждение зеркала.

В момент, когда температура начнет пересекать точку росы, на поверхности зеркала тут же начнут конденсироваться капли воды, и световой луч от диода приломится из-за них, рассеется, а это приведет к уменьшению тока в цепи фотодетектора. Через обратную связь фотодетектор взаимодействует с регулятором температуры зеркала.

Так, опираясь на информацию, полученную в форме сигналов от фотодетектора, регулятор температуры станет удерживать температуру на поверхности зеркала точно равной точке росы, а термодатчик соответственно покажет температуру. Так, при известных давлении и температуре можно точно определить основные показатели влажности.

Оптический датчик влажности обладает самой высокой точностью, недостижимой другими типами датчиков, плюс отсутствие гистерезиса. Недостаток — самая высокая цена из всех, плюс большое потребление электроэнергии. К тому же необходимо следить за тем, чтобы зеркало было чистым.

5) Гигрометр электронный

Принцип работы электронного датчика влажности воздуха основан на изменении концентрации электролита, покрывающего собой любой электроизоляционный материал. Существуют такие приборы с автоматическим подогревом с привязкой к точке росы.

Часто точка росы измеряется над концентрированным раствором хлорида лития, который является очень чувствительным к минимальным изменениям влажности. Для максимального удобства такой гигрометр зачастую дополнительно оборудуют термометром.

Этот прибор обладает высокой точностью и малой погрешностью. Он способен измерять влажность независимо от температуры окружающей среды.

Популярны и простые электронные гигрометры в форме двух электродов, которые просто втыкаются в почву, контролируя ее влажность по степени проводимости в зависимости от этой самой влажности. Такие сенсоры популярны у поклонников Ардуино, поскольку можно легко настроить автоматический полив грядки или цветка в горшке, на случай если поливать в ручную некогда или не удобно.

Прежде чем купить датчик, подумайте, что вам нужно будет измерять, относительную или абсолютную влажность, воздуха или почвы, каков предвидится диапазон измерений, важен ли гистерезис, и какая нужна точность. Самый точный датчик — оптический. Обратите внимание на класс защиты IP, на диапазон рабочих температур, в зависимости от конкретных условий, где будет использоваться датчик, подойдут ли вам параметры.

Для растений у Xiaomi есть классный девайс – Smart Flower Monitor (анализатор минерализации и влажности почвы, температуры воздуха, освещенности). Интегрировал пару таких датчиков в Home Assistant, теперь цветы жене уведомления в Телеграм шлют, когда их пора поливать 🙂

Smart Flower Monitor на Aliexpress

Официальный интернет-магазин Xiaomi

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

Подключение

Датчик подключается к управляющей электронике через трёхпроводной интерфейс.

• S — сигнал датчика, подключаемый к аналоговому входу управляющей платы.
• V — питание сенсора (3,3–5 В).
• G — общая земля.

При подключении к Arduino удобно использовать Troyka Shield, а для подключения к Raspberry Pi пригодится Troyka HAT.

Комплектация

• 1× Датчик влажности почвы (резистивный)
• 1× Трёхпроводной шлейф «мама-мама»

• Тип датчика: резистивный
• Сигнал датчика: аналоговый
• Напряжение питания: 3,3–5 В
• Диапазон выходного сигнала:
  При питании 5 В: 0–3,5 ВПри питании 3,3 В: 0–2 В
• При питании 5 В: 0–3,5 В
• При питании 3,3 В: 0–2 В
• Потребляемый ток:
  При питании 5 В: до 34 мАПри питании 3,3 В: до 18 мА
• При питании 5 В: до 34 мА
• При питании 3,3 В: до 18 мА
• Глубина погружения в почву: до 40 мм
• Размеры: 60×20×8 мм

Между двумя электродами создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, её сопротивление велико и через датчик течёт слабый ток. Если земля влажная — её сопротивление становится меньше, а ток датчика увеличивается. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени увлажнения почвы.

Контактные поверхности датчика покрыты золотом, чтобы предотвратить пассивную коррозию, когда он выключен. Избавиться от электролитической коррозии, вызванной протекающим током, невозможно, поэтому датчик резистивного типа рекомендуется запитывать через ключ. То есть, включать его только на время измерений, чтобы максимально продлить ресурс. Альтернативой становится долговечный ёмкостный датчик влажности, у которого нет подобных недугов.