Sensor Suhu Udara dan RH: Apa yang Perlu Anda Ketahui

Meskipun sensor suhu udara dan kelembaban relatif (RH) memberikan manfaat berupa cara ekonomis untuk mengumpulkan data pengukuran untuk dua parameter, ada beberapa masalah terkait sensor ini yang perlu Anda ketahui. Dalam artikel ini, saya akan memberikan beberapa latar belakang tentang sensor suhu udara/RH, membahas pertimbangan antara sensor analog dan digital, menyoroti masalah terkait bahan filter, dan menawarkan beberapa kiat untuk memilih sensor.

Beberapa Informasi Latar Belakang tentang Sensor Suhu/Kelembaban Udara

Meskipun sensor matahari, hujan, dan kecepatan angin dirancang dari awal untuk bertahan dengan baik dalam aplikasi lingkungan, hal yang sama tidak berlaku untuk sensor suhu udara dan kelembaban relatif. Elemen inti sensor suhu udara/kelembaban relatif tidak dirancang khusus untuk aplikasi meteorologi. Sebaliknya, produsen secara tradisional merancang elemen kelembaban relatif untuk industri pasar yang lebih besar, seperti otomotif, HVAC, dan ruang lingkungan (farmasi, ruang bersih, dll.).

Biasanya, kami akhirnya kembali ke SETIAP produsen sensor suhu/kelembapan udara yang pernah bekerja sama dengan kami untuk membantu mereka meningkatkan produk mereka agar dapat berfungsi dengan baik dalam aplikasi lingkungan. Meskipun para produsen ini mungkin mengklaim bahwa sensor mereka dirancang untuk aplikasi lingkungan, sensor mereka tidak dirancang khusus untuk dibiarkan di luar ruangan, terpapar elemen alam, dalam jangka waktu lama. Kami biasanya menemukan satu atau lebih kekurangan yang luput dari perhatian para produsen. Hal ini berlaku bahkan untuk sensor kelas atas.

Secara umum, kami menemukan bahwa sensor yang memberikan akurasi dan resolusi yang sangat baik tidak pernah dirancang untuk bertahan lama jika ditempatkan di luar ruangan dan biasanya membutuhkan daya yang cukup besar untuk beroperasi. Tantangan kami adalah menemukan sensor suhu/kelembapan udara yang memenuhi persyaratan ini:

• Berikan kinerja lapangan yang kami butuhkan.

• Memiliki kebutuhan daya yang rendah

• Harganya tidak terlalu mahal.

• Memiliki output tegangan analog yang sesuai dengan rentang pencatat data kami.

• Tidak perlu dikirim untuk kalibrasi (jika memungkinkan)

• Tidak ada masalah kabel retak, atau masalah korosi dan pengelupasan pada bodi.

• Bertahan hidup menghadapi berbagai kondisi alam.

Pertukaran Analog/Digital

Semua sensor suhu/kelembapan udara baru menggunakan beberapa jenis konversi A/D, yang mempersulit penggunaan sensor baru ini dengan pencatat data lama yang membutuhkan keluaran tegangan analog. Hal ini karena sensor tersebut kemudian harus melakukan konversi digital-ke-analog (D/A) tambahan. Dengan demikian, Anda harus bergantung pada pabrikan untuk melakukan beberapa hal: konversi A/D awal yang sangat baik, konversi D/A yang sangat baik sehingga pencatat data dapat membacanya, DAN kinerja semua ini pada rentang suhu sensor itu sendiri.

Di sinilah kami paling banyak mengalami masalah dengan sensor suhu/kelembapan udara digital terbaru. Pengalaman kami menunjukkan bahwa pabrikan mengklaim satu hal, dan kami melihat hal lain, atau sensor tidak mempertahankan kalibrasinya dari waktu ke waktu ketika ditempatkan di dunia analog yang nyata dan kompleks. Dengan menambahkan konversi D/A untuk mendapatkan output tegangan analog, ada satu lagi ketidakpastian yang muncul.

Keuntungan sensor digital adalah biasanya sangat mudah dikalibrasi. "Keajaiban" terletak pada elemen RH dan algoritma pengukuran eksklusif yang digunakan oleh produsen. Sebagian besar produsen sebenarnya melakukan banyak pengukuran yang sangat cepat di latar belakang dan menghasilkan nilai rata-rata dari waktu ke waktu.

Masalah Bahan Filter

Sensor suhu/kelembapan udara apa pun yang dipasang di lapangan harus menggunakan semacam bahan filter di sekitar chip kelembapan untuk melindunginya dari debu, polutan, dan air. Hal ini menimbulkan sejumlah masalah:

• Bahan filter yang digunakan oleh sebagian besar produsen mampu melewatkan uap air dengan sangat baik, tetapi hal yang sama tidak berlaku untuk suhu. Jika Anda pernah melakukan pengukuran yang sangat cepat menggunakan sensor suhu/kelembapan udara, Anda akan melihat perubahan kelembapan jauh lebih cepat daripada suhu. Beberapa sensor membutuhkan waktu hingga 10 hingga 20 menit untuk mencapai keseimbangan. Ini biasanya bukan kesalahan sensor, tetapi media filter. Pada kecepatan angin yang sangat rendah, penundaan dapat lebih lama lagi.
  
  

• Jika kondensasi atau air merendam bahan filter, dibutuhkan waktu agar bahan filter tersebut mengering. Anda tidak akan tahu berapa lama proses ini akan berlangsung, karena proses ini sangat bergantung pada kecepatan angin dan kelembapan aktual lingkungan sekitar. Sementara itu, saat Anda menunggu bahan filter mengering, pengukuran akan menjadi tidak akurat.
  
  

• Filter sangat efektif dalam menjebak polutan dan garam; namun, tergantung pada bahan filter yang digunakan, iklim mikro dapat terbentuk seiring waktu, yang akan memengaruhi pengukuran. Iklim mikro juga dapat terbentuk akibat pelindung multi-pelat atau pelindung aspirasi yang kotor yang digunakan di sekitar sensor suhu/kelembapan udara. Anda dapat memperkirakan untuk mengganti atau membersihkan elemen filter dan pelindung secara berkala. Sensor perlu diperiksa secara visual untuk menentukan seberapa sering hal ini perlu dilakukan.
  
  

• Pengembunan pada elemen RH akan mempercepat degradasi dan penyimpangannya. Ini merupakan masalah pada sensor lama. Beberapa sensor baru yang pernah kami gunakan menerapkan lapisan khusus pada elemen RH yang melindunginya dan memperpanjang umur elemen tanpa mengurangi kinerja. Lingkungan dengan kelembapan yang konsisten lebih tinggi, seperti daerah pesisir atau hutan hujan, akan memerlukan kalibrasi sensor atau penggantian chip RH secara lebih sering. Ini bisa dilakukan setiap enam bulan hingga satu tahun sekali.
  
  

• Semakin banyak produsen memperkenalkan sensor suhu/kelembapan relatif (RH) yang dipanaskan untuk mengatasi masalah kondensasi. Idenya adalah bahwa probe suhu terpisah mengukur suhu udara sementara elemen RH yang memiliki sensor suhu sendiri dijaga pada suhu tertentu di atas titik embun. Sensor mengambil nilai kelembapan yang diukur pada suhunya dan menerjemahkan nilai tersebut ke kelembapan yang tepat untuk nilai suhu udara. Sensor ini membutuhkan daya yang sedikit lebih besar untuk beroperasi. Campbell Scientific saat ini tidak memiliki model jenis ini, tetapi kami harus mengintegrasikannya.
  
  

• Material sensor RH sensitif terhadap polusi. Jenis polusi yang merusak atau menghancurkan elemen sensor RH tertentu biasanya unik untuk setiap produsen. Sebagai aturan umum, paparan petrokimia sangat buruk. Sangat sedikit sensor suhu/RH yang akan bertahan lama di sekitar kilang minyak. Hal yang sama berlaku untuk amonia (limbah hewan atau manusia) dan hidrogen sulfida atau sulfur dioksida.

Anda mungkin memperhatikan bahwa sebagian besar masalah yang tercantum di atas tidak berlaku untuk sensor yang digunakan dalam lingkungan HVAC atau ruang uji lingkungan. Namun, penggunaan sensor ini dalam jangka waktu lama untuk aplikasi meteorologi adalah cerita yang berbeda. Inilah mengapa kami berusaha sangat teliti dalam pengujian yang kami lakukan di sini dan memverifikasi sendiri klaim yang dibuat oleh produsen.

Tips Memilih Sensor Suhu/Kelembapan Udara

Catatan: Saya sangat percaya pada pepatah "ada harga ada kualitas."

Berikut beberapa hal yang perlu dipertimbangkan saat memilih sensor suhu/kelembapan udara.

Berapa anggaran Anda?

Sensor berbiaya rendah tidak akan memiliki resolusi atau akurasi seperti sensor kelas atas. Namun, biasanya sensor berbiaya rendah berkinerja sangat baik di lapangan, tidak memerlukan kalibrasi (elemen RH dapat diganti di lapangan), dan memenuhi atau melampaui akurasi dan resolusi yang dibutuhkan.

Apa saja spesifikasi resolusi dan performanya?

Sejujurnya, mengukur kelembapan relatif itu sulit. Air dalam fase uapnya adalah molekul yang mudah berubah dan perilakunya sama sekali tidak linier terhadap suhu. Perilaku air berubah lagi ketika suhu berada di bawah titik bekunya. Setiap sensor di pasaran akan menghadapi tantangan yang berat, dengan ketidakpastian yang tinggi, ketika mencoba mengukur nilai kelembapan 90% atau lebih. Tantangan yang lebih berat adalah mengukur kelembapan relatif pada kondisi di bawah titik beku.

Seberapa akuratkah yang sebenarnya Anda butuhkan?

Periksa spesifikasi sensor, dan periksa waktu respons dengan filter. Ajukan pertanyaan. Ingatlah bahwa begitu sensor tersebut ditempatkan di dalam pelindung multi-pelat yang memiliki ventilasi alami, spesifikasi suhu mungkin telah berubah. Di bawah sinar matahari langsung pada hari yang hangat dengan sedikit angin, suhu di dalam pelindung bisa berkisar antara 0,5° hingga 1,5°C lebih tinggi daripada suhu lingkungan sebenarnya.

Bagaimana Anda ingin menangani drifting RH?

Semua chip RH tipe kapasitif akan mengalami penyimpangan. Seiring waktu, elemen RH akan mengalami keretakan (menghasilkan jaringan retakan permukaan), dan nilai RH akan meningkat dan keluar dari spesifikasi.

Bisakah Anda menghentikan pengumpulan data pengukuran untuk mengirim sensor Anda untuk kalibrasi? Anda harus melakukan ini untuk sensor kelas atas. Dalam beberapa kasus, Anda dapat mengganti kepala sensor di lapangan dengan yang sudah dikalibrasi.

Apakah Anda lebih suka pergi ke lokasi Anda dan mengganti chip RH? Anda tidak akan pernah bisa melakukan ini untuk sensor kelas atas. Anda tidak akan pernah mendapatkan kinerja kelas atas dari chip yang dapat diganti di lapangan.

Pencatat data (data logger) apa yang Anda gunakan?

Selalu periksa kompatibilitas pencatat data yang ingin Anda gunakan dengan sensor.

Bagaimana kondisi lingkungannya?

Sebagai contoh, apakah lokasi sensor memiliki kelembapan yang tinggi secara konsisten? Apakah banyak debu yang beterbangan? Bagaimana dengan hujan beku, pembentukan lapisan es, atau salju yang turun secara horizontal?

Penting untuk memahami lingkungan tempat sensor akan ditempatkan.

• Lokasi dengan kelembapan tinggi akan memerlukan kunjungan yang lebih sering untuk mengganti sensor atau mengganti chip RH, tergantung pada jenis sensornya.

• Debu yang beterbangan menimbulkan serangkaian masalah tersendiri. Penumpukan debu pada filter kipas atau filter multi-pelat akan memengaruhi suhu pada hari-hari cerah. Debu akan menyumbat bahan filter.

• Pengukuran sensor akan tidak akurat setelah pelindung multi-pelat atau berpendingin kipas tertutup es atau salju. Pada titik ini, sensor mengukur lingkungan di dalam pelindung dan BUKAN di luar.