Что такое датчики влажности и их использование?

Знаете ли вы космические станции, смартфоны, дата -центры, художественные галереи, метеостанции и реактивные двигатели, используют датчики влажности? Измерение влажности в окружающей среде жизненно важно для мониторинга здоровья электроники или металлического оборудования. Аналогичным образом, датчики влажности необходимы для прогнозирования погоды и комфорта человека. Технология измерения содержания воды в воздухе прошла долгий путь. Первоначально он был аналогом с низкой точностью, и теперь, с точной электронными, точность современных доступных инструментов - это ±3% RH (относительная влажность).

Современные датчики влажности обнаруживают присутствие воды в воздухе с использованием емкостных и методов резистивного зондирования. Некоторые датчики также используют методы теплопроводности для измерения абсолютной влажности. Будь то HVAC, сельскохозяйственные, медицинские, метеорологические, пищевые или электронные обработки, мониторинг влажности может помочь защитить и сохранить процессы и оборудование.

Эта статья направлена ​​на то, чтобы объяснить датчики влажности, их использование, стратегии обнаружения, измерение и применение обнаружения влажности. Давайте начнем с погружения в науку датчиков влажности.

Что такое датчик влажности?

Датчики влажности измеряют количество влаги в воздухе, используя различные методы. Они важны в промышленных, экологических и сельскохозяйственных применениях. В зависимости от намерений их пользователя датчики влажности могут различаться по форме, размеру и дизайну. Например, самый миниатюрный датчик влажности в мире составляет всего 1,3 мм х 0,7 мм х 0,5 мм.

▍ Типы датчиков влажности

Датчики влажности могут быть классифицированы на основе размера и дизайна. В этом разделе мы определим типы датчиков влажности, основанные на их рабочих механизмах.

1. Емкостные датчики влажности

Датчик емкостной влажности похож на сэндвич -печенье. Это имеет гигроскопический диэлектрический материал в середине, который поглощает влагу в окружающем воздухе. Две проводящие пластины расположены сверху и дном гигроскопического диэлектрического материала. Материал увеличивает емкость, поскольку он поглощает больше влаги. Это наиболее распространенные типы датчиков влажности.

2. Резистивные датчики влажности

Он использует материал, который изменяет его проводимость или сопротивление при воздействии высокой влажности. Увеличение или снижение материальной проводимости представляет собой влажность в воздухе. Производители калибруют эти датчики по контролируемой среде, чтобы обеспечить точность работы.

3. Термальные датчики влажности

Датчик термической влажности имеет две части: сухой и влажный воздействие воздуха. Датчик нагревает влажную часть, увлажненную окружающим воздухом, и записывает скорость рассеивания тепла. Более высокая влага в окружении означает, что более быстрое тепло рассеивается. Он обеспечивает абсолютную влажность по сравнению с относительной влажностью емкостными и резистивными датчиками.

▍ Чем датчики влажности отличаются от других экологических датчиков?

Другие датчики окружающей среды, такие как температура, давление, свет, скорость ветра и т. Д., Дают общие характеристики воздуха. Они работают с использованием различных принципов, таких как механическое напряжение, рассеяние света, терморезитивный материал или химические реакции. В то же время датчик влажности работает с чувствительным материалом для обнаружения влаги в воздухе.

Как работают датчики влажности?

Датчики влажности нуждаются в способности поглощать влагу в воздухе для обнаружения. Он использует различные материалы, такие как гигроскопические соли, полимеры и оксиды металлов для достижения этого. В этом разделе мы погрузимся в то, как они поглощают влагу.

& Диамс; Наука, стоящая за поглощением воды в датчиках влажности

• Гигроскопические соли

Соль (например, хлорид лития или хлорид натрия) может поглощать влагу в воздухе. Его химическая структура позволяет ему привлекать и удерживать воду. Ранние дизайны, такие как психометромеры с влажными выбросами, используют гигроскопические соли для обеспечения значений влажности. Гигроскопический датчик влажности на основе соли обычно длится от 6 месяцев до нескольких лет. Гигроскопическая соль обычно используется в промышленных применениях как для резистивных, так и для емкостных типов датчиков влажности.

• Полимеры

Полимеры используются в более длительных датчиках влажности. Эти датчики не требуют частой перекалибровки и остаются стабильными в отношении большинства загрязнений воздуха. Они реагируют быстрее и обеспечивают точность в широком диапазоне 0-100% RH. Они могут длиться от 5 до 10 лет.

• Металлические оксиды

Датчики влажности на основе оксида металла являются стандартными емкостными типами. Тонкий слой оксида металла (например, al₂o₃, tio₂, Zno) находится между двумя электродами, образуя емкость. Эти датчики стабильны в высокотемпературных условиях и обеспечивают идеальную химическую устойчивость. Они могут длиться до 15 лет.

& Диамс; Ключевые компоненты датчика влажности

Типичный датчик емкостной влажности имеет три основных компонента: верхний электрод, тонкопленочный полимер, нижний электрон и стеклянный субстрат, которые удерживают сборку вместе. Если это резистивный тип, он будет иметь гигроскопический (поглощающий влагу) материал, который меняет сопротивление поглощению влаги.

Что обнаруживают датчики влажности?

Как упоминалось ранее, датчики влажности могут обнаружить относительную и абсолютную влажность. Однако их тип может быть другим.

/ Относительная влажность против Абсолютная влажность

Важно понимать, что воздух не может удерживать воду за пределы определенного предела при определенной температуре. Холодный воздух не может иметь столько воды, сколько горячий воздух.

• Относительная влажность: Относительная влажность обеспечивает содержание воды воздуха. Однако это дает ценность в процентах. 100% RH означает, что воздух имеет максимальное количество воды, которую он может удерживать для определенной температуры. Между тем, 50% означает, что воздух имеет содержание воды, которая составляет 50% от количества, которое воздух может поддерживать для этой температуры.
• Абсолютная влажность: Абсолютная влажность измеряет общее количество воды в воздухе. Его устройство - водяной пары на кубический метр воздуха (G/M ³ ). Это не зависит от температуры, так как это абсолютное значение.

/ Точка росы и почему это важно

В прогнозировании погоды точка росы является важным параметром для прогнозирования вероятности росы, тумана или мороза. Точка росы - это температура, при которой воздух полностью насыщается водой, вызывая конденсацию. Например, если температура воздуха 30°С и точка росы 21°C, любая поверхность при или ниже 21°C начнет собирать влагу, как ваш холодный стакан воды. Это жизненно важный параметр для сельского хозяйства, HVAC, авиации и прогнозирования погоды.

Как датчики влажности измеряют влагу в воздухе?

Мы знаем основной принцип датчиков влажности, которые обнаруживают влагу в воздухе. Однако, чтобы полностью понять, как работают эти датчики, мы должны увидеть, как они преобразуют эти физические параметры в измеримые объекты, такие как ток или сигнал.

★ Электрические свойства и измерение влажности

• Резистивный тип: Гигроскопический материал меняет его сопротивление, когда он поглощает воду. Датчики обнаруживают эти изменения и преобразуют их в аналоговое напряжение (например, 0-5V, 0-10V).
• Емкостный тип: Емкость датчика меняется, когда он подвергается воздействию поглощения влаги из воздуха. Емкость затем преобразуется в измеримый аналоговый выход (например, 0-5 В, 0-10 В или 4-20 мА)

★ Выходные сигналы датчика и интерпретация данных

Данные, поступающие непосредственно от датчиков влажности, обычно от электрических сигналов. Пользователи могут дополнительно обработать выходные сигналы, преобразуя их в цифровые сигналы с помощью микроконтроллера. Это может быть RS485 (Modbus), I2C или SDI-12. Вывод затем обнаруживается цифровыми вычислительными устройствами для предоставления записи данных и отображения. То же самое сборы данных могут действовать как параметры управления для HVAC и других приложений управления влажностью.

★ Факторы, влияющие на точность измерения

Из -за их дизайна некоторые датчики влажности по своей природе склонны к дрейфу и деградации материала. Тем не менее, загрязнители окружающей среды и проблемы с установкой также могут вызвать измерение неточностей. Обеспечение того, чтобы датчик влажности эксплуатировался в пределах его конструкции и калибровано в соответствии с руководящими принципами производителя, является жизненно важным. Если он стареет, это также может потребовать замены.

Приложения и использование датчиков влажности

●  Сельское хозяйство и тепличное управление

Датчики влажности, которые являются частью систем климат -контроля для повышения биологического роста, пользы тепличного управления. Эти устройства обеспечивают оценку как твердых, так и атмосферных уровней влажности. Фермеры используют корректировку системы воды и вентиляции для повышения производства сельскохозяйственных культур.

Примеры датчиков влажности сельскохозяйственной:

✔ RK330-01 Атмосферная температура, влажность & Датчик давления

✔ RK330-02 температура окружающей среды, установленная на стену & Датчик влажности

✔ RK300-04 Датчик влажности листьев (для мониторинга здоровья растений, связанных с влажностью)

●  Системы HVAC и автоматизация здания

Системы HVAC используют датчики влажности для поддержания зон комфорта для жителей. Будь то сохранение дикой природы в помещении или в человеческих пространствах, жизненно важно поддержание уровня влажности в зоне комфорта. Зона комфорта для большинства людей 22 °C к 27 °C и относительная влажность от 40% до 60%. Основываясь на обратной связи с этими датчиками, системы HVAC увеличивают или уменьшают влагу.

Примеры датчиков влажности HVAC:

✔ RK330-04 Температура HVAC & Датчик влажности

✔ RK330-02 температура окружающей среды, установленная на стену & Датчик влажности

●  Медицинское и фармацевтическое хранение

Мониторинг областей хранения лекарств жизненно важен в медицинском применении. Если качество лекарств изменяется, они могут стать неэффективными или даже вредными для пользователя. Точно так же контроль влажности во время обработки этих лекарств в равной степени жизненно важна для обеспечения контроля качества продукта.

Примеры датчиков медицинской влажности:

✔ RK330-02 температура окружающей среды, установленная на стену & Датчик влажности

✔ RK330-01 Атмосферная температура, влажность & Датчик давления

●  Метеорология и прогнозирование погоды

В погоде и метеорологическом применении датчики влажности могут помочь прогнозировать погодные условия. Удаленные погодные станции могут обеспечить углубленный анализ изменяющихся параметров погоды, таких как туман, осадки и точка росы, для улучшения прогнозирования и условий погоды.

Примеры датчиков метеорологической влажности:

✔ RK330-01 Атмосферная температура, влажность & Датчик давления

✔ RK310-01 Датчик температуры окружающей среды

●  Центры производства электроники и обработки данных

В электронике влажность может усилить процесс окисления и компоненты повреждения. Чрезмерная влажность может привести к коррозии, коротким замыканию и неисправности чувствительных электронных деталей.

Примеры датчиков влажности производства и центров обработки данных:

✔ RK330-02 температура окружающей среды, установленная на стену & Датчик влажности

✔ RK330-01 Атмосферная температура, влажность & Датчик давления

●  Переработка и хранение пищевых продуктов

Поддержание качества продукции и предотвращение порчи напрямую взаимосвязано с уровнями влажности. Некоторые продукты питания могут потребовать более высоких уровней влажности, в то время как другие остаются свежими в условиях низкой влажности. Например, листовая зелень и овощи процветают в средах с высокой влажностью, чтобы предотвратить увядание и обезвоживание. И наоборот, сухие товары, такие как зерновые и зерновые, нуждаются в низкой влажности, чтобы избежать роста плесени и порчи.

Примеры датчиков пищевой промышленности и влажности хранения:

✔ RK330-02 температура окружающей среды, установленная на стену & Датчик влажности

✔ RK330-01 Атмосферная температура, влажность & Датчик давления

Заключение

Важность датчиков влажности в индустриализации и сельском хозяйстве растет. Датчики влажности могут быть емкостными, резистивными или термическими, но все они контролируют содержание воды в воздухе. Поддержание влажности обеспечивает качество, устойчивость и производительность для людей, машин, дикой природы и сельскохозяйственных культур.

Поскольку технология быстро улучшается, датчики влажности уже были миниатюрными до размера соли. Точность повышения, более длительное время жизни и включение датчиков влажности в устройствах IoT быстро модернизируют датчики влажности.

Если вы ищете датчики с высокой определенностью с последними возможностями выхода, рассмотрите датчики RIKA. Мы можем предоставить ±3% точность влажности RH, ±0.5°C Точность температуры и ±1 Точность давления HPA. Они идеально подходят для множественных метеорологических, сельскохозяйственных и промышленных применений. Их выходы включают (4-20MA, 0-5V, 0-10V, RS485 Modbus) с надежными конструкциями, продолжающимися долгосрочной (5-10 лет жизни). Обязательно посетите наш веб -сайт для окончательной коллекции датчики влажности Для всех приложений.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1  70% влажность считается высокой?

Удобный диапазон для атмосферы в помещении составляет от 40% до 60% RH. Тем не менее, это не может считаться высоким для конкретных растений в теплицах или приложениях для сохранения пищевых продуктов. Влажность 70% считается высокой для окружающей среды человека, поскольку она может привести к конденсации в окнах и изменять “Чувство” температура.

2  Как часто пользователи должны калибровать датчик влажности?

Различные датчики влажности нуждаются в калибровке в соответствии с их конкретным типом. Кемкостные датчики нуждаются в ежегодной калибровочной процедурах, в то время как резистивные датчики влажности нуждаются в проверке, по крайней мере, один раз в шесть -шесть -двенадцать месяцев. Процесс калибровки для датчиков теплопроводности необходимо выполнять ежегодно. Следуя рекомендациям производителя датчика необходимо для поиска правильного окна калибровки.

3  Могут ли датчики влажности работать при экстремальных температурах?

Да, датчики влажности могут работать в условиях до 200°C. Действительные датчики влажности, которые используют полимер в качестве гигроскопического материала, предлагают самый высокий эксплуатационный диапазон. Они могут работать при экстремальных температурах, сохраняя при этом достойную точность для контроля и измерения.