Види датчиків вологості і температури повітря

Підтримка мікроклімату на заданому рівні важливо не тільки для деяких виробничих процесів, а й для комфортного проживання людей. Одними з ключових проборов для цього є датчики вологості і температури. Це вимірювальне обладнання має кілька моделей, які відрізняються розмірами, вартістю, що використовуються фізичним принципом і точністю вимірювань.

теоретичні відомості

Вологість повітря характеризує кількість водяної пари в ньому при конкретної температурі. Є абсолютна і відносна вологість. Перша показує кількість води у вигляді пари, що знаходиться в одиниці об'єму газу, і вимірюється в грамах на кубічний метр. Кожен газ при певній температурі має свою абсолютну вологість, при досягненні якої починається процес конденсації рідини.

Відносна вологість показує ступінь досягнення поточного стану вологості абсолютного значення. Вимірюється вона в процентах і також залежить від температури газу. При відносній вологості 100% при конкретної температурі досягається «точка роси» – починається процес виділення вологи з газу у вигляді невеликих крапель. Чим вище його температура, тим більше абсолютна вологість. Тому багато побутові та промислові системи кліматичного контролю оснащуються комбінованим датчиком температури і вологості повітря.

Особливості різних конструкцій

Є п'ять найбільш популярних видів датчиків вологи в повітрі. А саме:

• ємнісні;
• оптичні;
• резистивні;
• електронні;
• термісторного.

Кожен з видів має свої переваги й недоліки. Вибір датчика вологості повітря для установки в конкретний пристрій заснований на співвідношенні достоїнств і недоліків конкретної моделі. Виробники вибирають оптимальний варіант в плані надійності, точності вимірювань і вартості.

ємнісний тип

Найпростіший варіант такого вимірювального приладу являє собою повітряний конденсатор. При зміні кількості парів води в газі відбувається зміна властивостей самого газу, в тому числі і діелектричної проникності. Вимірювання останньої з подальшою обробкою даних дає уявлення про насиченість повітря парами води.

Складніша модифікація відрізняється тим, що замість повітря між обкладинками конденсатора поміщається особливий діелектрик, чутливий до кількості вологи в повітрі. Такий датчик здатний вимірювати зволоженість не тільки газів, а й твердих предметів невеликого розміру.

Більш досконалий і точний варіант ємнісного датчика складається з двох гребінчастих електродів, поміщених на підкладку. Вони замінюють обкладання конденсатора,

З переваг ємнісних датчиків можна відзначити такі:

• простота пристрою;
• низька вартість;
• надійність роботи.

Але є і недоліки:

• мала точність при вимірі, коли значення наближається до нижнього порогу;
• залежність показань від чистоти середовища (дрібні пилоподібні частки в газі істотно впливають на діелектричну проникність);
• необхідність в електроживленні датчика.

оптичний датчик

Цей тип найбільш точний, але і найбільш дорогий. Його використовують, як правило, в лабораторних пристроях і на виробництві з чутливими до водяним парам технологічними процесами. У побутових приладах застосування оптичного датчика не має доцільності.

Принцип дії такий: на дзеркало подається промінь світла, який після відображення вловлюється фотодатчиком, поступове охолодження дзеркальної поверхні призводить до моменту настання процесу конденсації водяної пари і розсіювання відбитого світлового променя, фіксація і обробка показників «точки роси» і поточного стану температури і тиску дає інформацію про ступінь зволоженості повітря.

Оптичний тип є одночасно датчиком вологості і температури.

Резистивний і електронний гігрометр

Ці датчики прості по пристрою, але точність вимірювання у них найнижча. Принцип дії резистивного елемента полягає в наступному: Між двох електродів розміщений матеріал з низьким опором і високою чутливістю до вологості (зазвичай це оксид алюмінію), вимірюється загальний опір, дані обробляються для обчислення відносної вологості.

Принцип дії електронного виду грунтується на властивості електроліту, нанесеного на електроізоляційний шар, змінювати свою концентрацію при зміні кількості водяної пари в повітрі. Цей тип датчиків рівня вологості має малі розміри, що дозволяє його встановлювати в невеликих за розмірами пристроях. При цьому електронні гігрометри володіють достатньою точністю вимірювань для побутових приладів і надійністю. Ще одне його достоїнство – це здатність вимірювати зволоженість повітря незалежно від температури навколишнього середовища.

термісторний різновид

Термістор є нелінійним електронним елементом, у якого опір в великій мірі змінюється при незначній зміні температури. У датчику один термистор вбудований в герметичну камеру з сухим повітрям, а інший має прямий контакт з навколишнім середовищем. Пари вологи при попаданні на другий термистор на ньому частково конденсуються і випаровуються. При цьому змінюється його температура і опір. Порівняння опору двох термісторів і дає уявлення про ступінь зволоженості повітря.