Емкостной датчик влажности: Датчик влажности почвы ёмкостный / Купить в Москве и СПБ с доставкой по России / Амперка

DIY датчик влажности почвы с E-Ink экраном / Хабр

Приветствую всех читателей Хабра! Сегодня хочу рассказать вам об одном из своих проектов, это датчиком влажности почвы с небольшим экраном на электронных чернилах, датчик работает от батарейки, умеет отправлять данные по воздуху в какую нибудь из систем Умного Дома. Данный проект это дальнейшее развитие другого моего DIY проекта датчика влажности почвы.
Хронология:

• Беспроводной модуль для ёмкостного датчика влажности почвы на nRF52832
  
• Беспроводной DIY монитор влажности почвы

В этом проекте, как и в предшествующих ему для измерения влажности в почве используется 555-ый таймер. Так как в этом проекте не используется готовый китайский сенсор с АлиЭкспресс то для этого проекта я выбрал КМОП таймер LMC555CMX. Заявляется стабильная работа на низких напряжениях от 1.5в, сверх низкое потребление в районе 150мкА, частота 3 МГц (даташит).

Таймер по ножкам совместим с NE555 и другими аналогами.

Для вывода информации на самом датчике был использовать e-ink дисплей с диагональю 1.02 дюйма, который я уже ранее использовал в другом своем проекте миниатюрного датчика температуры и влажности.

Характеристики дисплея:

• модель: GDEW0102T4,
• IC Driver: UC8175,
• разрешение экрана: 128×80 пикселей (DPI 145),
• напряжение питания: 2.3в — 3.6в,
• потребление в режиме обновления изображения: 1.5мА,
• потребление в режиме глубокого сна: 200нА,
• время обновления экрана в стандартном режиме: 3сек,
• время обновления экрана в режиме частичного обновления: 300мс.

Было разработано две версии плат под два радио модуля разных производителей. Радио модули были выбраны таким образом, что бы полностью перекрыть всю линейку nRF52. Модуль MINEW MS50SFA имеет три модификации на которые устанавливаются nRF52810, nRF52811 и nRF52832.

И второй модуль это EBYTE E73-2G4M08S1 который имеет две модификации C и E (на само деле уже три, в третьей вместо керамической антенны используется внешняя) на которые устанавливаются nRF52840 и nRF52833.

Почему так много nRF? Просто мне хотелось минимизировать минусы при использовании датчиков в различных условиях. Например если сенсор находится недалеко от шлюза то будет достаточно мощности радиопередатчика в 4dBm, при этом получаем очень привлекательное потребление устройства когда оно находится в режиме сна(а это большая часть времени), примерно 2 мкА. Если шлюз находится на удалении, то можно будет использовать датчики на которых установлены радиомодули с nRF52833 или nRF52840, у которых максимальная мощность радиопередачи 8dBm. Ну и в мечтах есть планы на Тред и Зигби, а для этого нужно много места, которое есть только в nRF52833 и nRF52840.

Изготовление плат заказывалось в Китае, из-за габаритов основной платы с сенсором влажности стоимость заказа была выше, так как плата не вписывалась в 10х10см, а это максимальные размеры которые можно сделать за $2. Вторая плата для дисплея естественно вписалась в двухдолларовые условия.

Корпус устройства был отпечатан на FDM принтере PLA нитью, после печати корпус был отшлифован и отполирован.

Работа устройства

Датчик может отправлять данные в систему Умного Дома по протоколу MySensor(поверх ESB), это открытый проект домашней автоматизации. Так же датчик может работать в режиме без сети, как standalone-устройство.
Датчик делает измерения влажности почвы один раз в час(по умолчанию), При изменении уровня влажности по отношению к предыдущему замеру на 1% устройство отправляет данные в систему Умного Дома и выводит новое значение на экран устройства. Так же во время измерения уровня влажности почвы производится измерение температуры встроенным в МК датчиком температуры, при изменении температуры на 1С относительно предыдущего измерения так же производится отправка данных и вывод информации на дисплей. Один раз в 12 часов(по умолчанию) производится замер напряжения батарейки, данные конвертируются в проценты и происходит отправка и вывод информации на экран.

Так же во время отправки данных о батарейке производится вычисление уровня сигнала. При низком значении уровня влажности почвы (ниже 45%, по умолчанию) на экран устройства выводится пиктограмма о необходимости произвести полив.

Устройство может быть сконфигурировано внешними командами отправляемыми через интерфейс контроллера Умного Дома. Внешними командами можно изменить интервал считывания сенсоров влажности почвы и температуры от 1 часа до 24 часов с шагом в один час. Можно изменить интервал считывания и отправки уровня заряда батарейки, от 1 часа до 3 суток с шагом в 1 час. Изменить порог оповещения о необходимости полива, в зависимости от модели вашего цветка 🙂 и типа почвы, шаг 1 %, по умолчанию установлен порог в 45%. Так же можно внешней командой сделать сброс устройства к первоначальным настройкам, происходит полное очищение памяти устройства, после устройство перезагружается и пытается зарегистрироваться в сети как новое устройство.

Устройство имеет кнопку «меню», через меню можно инвертировать изображение на экране(черное\белое), вызвать презентацию(передача параметров в УД) устройства и доступных у него сенсоров, включить вручную одноразово режим поиска сети(при потере сети, минуя стандартный автоматический поиск с интервалом в 1 час), вызов режима конфигурации устройства внешними командами, сброс устройства к первоначальным настройкам.

❒ Гитхаб

Схема устройства

Видосики

Аналогичное на тестах

Моя интерпретация нашумевшего проекта цветочного сенсора DIYRUZ

Если вам интересно все, что связано с DIY, вы являетесь DIY разработчиком или хотите только начать, вы заинтересованы в использовании DIY девайсов, а так же хотите узнавать первыми о моих проектах, то приглашаю всех в телеграм чат — DIYDEV.

Если вы как и я, хотите понять что такое Zigbee, попытаться сделать свои первые DIY Zigbee устройства, то приглашаю вас в чат для разработчиков zigbee девайсов/прошивок ZIGDEV

Всем, кто хочет делать устройства из Ардуино модулей, начать строить автоматизацию своего дома на основе

Ардуино, я предлагаю познакомиться с простым в освоении протоколом Mysensors — телеграм-чат MySensors

А тех кто смотрит в будущее IOT приглашаю в телеграм-чат Open Thread (Matter, Project CHIP). (что такое Thread?, что такое Matter?)

Спасибо за внимание, всем добра!

типы и принцип работы, схемы подключения

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.

Для почвы.

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.

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

1. Берлинер М. А. «Измерения влажности»  1973
2. Виглеб Г.  «Датчики» 1989
3. Фрайден Дж. «Современные датчики. Справочник» 2005
4. РМГ 75-2014 ГСИ

Humidity Academy Теория 6. Емкостный датчик

Емкостный датчик влажности состоит из гигроскопичного диэлектрического материала, помещенного между парой электродов, который образует небольшой конденсатор. В большинстве емкостных датчиков в качестве диэлектрического материала используется пластик или полимер с типичной диэлектрической проницаемостью в диапазоне от 2 до 15. Когда в датчике нет влаги, как эта константа, так и геометрия датчика определяют значение емкости. При нормальной комнатной температуре диэлектрическая постоянная водяного пара имеет значение около 80, что намного больше, чем постоянная диэлектрического материала датчика. Следовательно, поглощение водяного пара датчиком приводит к увеличению емкости датчика. В равновесных условиях количество влаги, присутствующей в гигроскопичном материале, зависит как от температуры окружающей среды, так и от давления водяного пара в окружающей среде. Это верно для гигроскопичного диэлектрического материала, используемого в датчике.

По определению, относительная влажность также зависит как от температуры окружающей среды, так и от давления водяного пара. Таким образом, существует зависимость между относительной влажностью, количеством влаги, присутствующей в датчике, и емкостью датчика. Эта взаимосвязь лежит в основе работы емкостного прибора влажности.

В емкостных приборах, как и практически во всех других типах приборов, влажность измеряется цепным процессом, а не прямым измерением.

Производительность прибора определяется всеми элементами цепи, а не только датчиком. Поскольку датчик и связанная с ним электроника не могут рассматриваться отдельно, любой фактор, который может нарушить цепной процесс измерения, обязательно повлияет на работу прибора.

Рекомендации по применению — емкостные датчики влажности

Новые методы измерения влажности, такие как емкостной датчик влажности HYGROMER IN-1, обладают большей точностью, чем методы влажного и сухого термометров, а также обеспечивают превосходные характеристики контроля в широком диапазоне температур и влажности.

Выбор сенсорной технологии, совместимой с вашим конкретным приложением, имеет решающее значение для достижения надежных, воспроизводимых и точных измерений.

Электронный датчик влажности

Емкостные датчики влажности Плюсы и минусы:

Плюсы:

• • Широкий диапазон измерения
• • Широкий диапазон температур
• • Превосходная стабильность
• • Быстрый отклик
• • Полное извлечение из конденсата
• • Высокая устойчивость к химическим веществам
• • Маленький
• • Низкая стоимость
• • Требует минимального обслуживания

Минусы:

• • Может быть ограничен расстоянием от датчика до электроники
• •Потеря относительной точности при относительной влажности менее 5 %
• • Требуется электроника для преобразования емкости в относительную влажность

Классификация погрешностей емкостных датчиков влажности

Систематические погрешности предсказуемы и повторяемы как по величине, так и по знаку. В этот профиль попадают погрешности, возникающие из-за нелинейности прибора или из-за влияния температуры. Систематические ошибки зависят от прибора.

Случайные ошибки зависят от внешних по отношению к прибору факторов, что означает, что систематические ошибки предсказуемы и повторяемы, а случайные ошибки — нет. Например, ошибки, возникающие из-за гистерезиса датчика, определение которых мы дадим ниже, а также ошибки, возникающие в результате процедуры калибровки, являются случайными ошибками. Обычно случайные ошибки оцениваются на основе статистических данных, опыта и суждений.

Ошибки линейности

Типичный отклик датчика относительной влажности (от 0 до 100 % относительной влажности) нелинейный. В зависимости от эффективности коррекции, осуществляемой электронными схемами, прибор может иметь ошибку линейности. Предполагая, что датчик и связанная с ним электроника имеют воспроизводимые характеристики, ошибка линейности является систематической ошибкой.

Внимание: Неосторожный выбор калибровочных значений может привести к другому распределению ошибки линейности и отрицательно сказаться на точности прибора!

Как правило, значения, рекомендуемые производителем прибора для калибровки, определялись с целью минимизации ошибки линейности. Калибровка по этим значениям должна давать равномерное положительное и отрицательное распределение ошибки линейности.

Ошибки температуры

Температура может иметь большое влияние на несколько элементов цепного процесса измерения, описанного ранее. В конкретном случае емкостного прибора влажности следующие эффекты могут привести к температурной ошибке. Гигроскопические свойства сенсора зависят от температуры. Прибор относительной влажности основан на предположении, что соотношение между количеством влаги, присутствующей в гигроскопическом материале датчика, и относительной влажностью является постоянным. Однако в большинстве гигроскопичных материалов это соотношение меняется в зависимости от температуры. Кроме того, на диэлектрические свойства молекулы воды влияет температура. При 20 °C диэлектрическая проницаемость воды имеет значение около 80. Эта константа увеличивается более чем на 8 % при 0 °C и уменьшается на 30 % при 100 °C. Свойства диэлектриков сенсора также меняются в зависимости от температуры.

Диэлектрическая проницаемость большинства диэлектрических материалов уменьшается с повышением температуры. К счастью, влияние температуры на диэлектрические свойства большинства пластиков обычно более ограничено, чем в случае воды.

Любая длина кабеля, соединяющего датчик с электронными схемами, имеет собственную емкость и сопротивление. Электронные схемы не могут отличить датчик от его соединительного кабеля. Поэтому, поскольку емкость датчика и кабеля может меняться в зависимости от температуры, значения влажности, сообщаемые электронными устройствами, должны компенсироваться влиянием температуры. Невыполнение этого требования может привести к большим ошибкам измерения, иногда до 8 % относительной влажности и более.

Гистерезис

Гистерезис — это максимальная разница, которую можно измерить между соответствующими парами данных, полученными путем выполнения восходящей и нисходящей последовательности условий влажности. Гистерезис определяет воспроизводимость прибора влажности.

Для любого прибора значение гистерезиса зависит от нескольких факторов:

• • общий интервал цикла влажности, используемый для измерения гистерезиса
• • время воздействия на датчик каждого условия влажности
• •температура при измерениях
• • критерии, используемые для определения равновесия датчика
• • и предыдущая история датчика

Обычно гистерезис датчика увеличивается по мере того, как датчик подвергается воздействию высокой влажности и высокой температуры в течение более длительных периодов времени.

Внимание: Температура может изменить емкость датчика и кабеля. Значения влажности, сообщаемые электроникой, должны компенсировать влияние температуры на датчик.

Имеет смысл указать только значения гистерезиса датчика, а также предоставить подробную информацию о том, как проводились тесты. В реальной измерительной практике условия чрезвычайно разнообразны, и гистерезис может достигать или не достигать своего максимального значения. Поэтому разумно считать гистерезис случайной величиной, которую нельзя ни полностью предсказать, ни компенсировать. Если указана точность прибора, половина максимального значения гистерезиса должна быть равномерно распределена как положительная и отрицательная погрешность. Однако повторяемость прибора не должна быть ниже полного значения гистерезиса.

Ошибки калибровки

Калибровка состоит из сравнения выходного сигнала измерительного прибора с эталоном и отчета о результатах. Регулировка заключается в изменении выходного сигнала калибруемого прибора, чтобы он соответствовал выходному сигналу эталона. В некоторых случаях услуга под названием «калибровка» включает в себя как калибровку, так и настройку.

Эталонные приборы, используемые для получения известных значений влажности и температуры для калибровки, имеют собственные значения точности, повторяемости и гистерезиса, которые необходимо учитывать при указании окончательной погрешности прибора. Кроме того, никакая регулировка, выполненная во время услуги калибровки, не может полностью воспроизвести значение, наблюдаемое эталонными приборами. Эти ошибки следует рассматривать и рассматривать как случайные ошибки при расчете неопределенности прибора.

Долгосрочная стабильность

Одним из важнейших факторов является способность прибора выдавать одинаковые значения относительной влажности для заданных условий влажности в течение длительного периода времени. Это значение, обычно называемое повторяемостью, измеряет способность прибора поддерживать свою калибровку, несмотря на изменение характеристик датчика и связанной с ним электроники в течение длительных периодов времени. Как правило, проблему воспроизводимости можно разделить на две области: способность датчика сохранять свою реакцию на заданные условия влажности при заданной температуре и стабильность электроники во времени.

Внимание:
• Долговременная стабильность играет решающую роль в частоте калибровки, необходимой для прибора влажности.
• Стабильность прибора существенно влияет на значение данных измерения, получаемых от прибора.

Химическая стойкость

Емкостные полимерные датчики влажности чувствительны к присутствию химических веществ в окружающем газе. Величина влияния зависит от ряда параметров:

• • тип химиката
• • концентрация
• • длина воздействия
• • количество влажности и температуры
• • и наличие других химических веществ

Поскольку трудно предсказать отклонение и срок службы датчика, лучше провести тестирование. между циклами калибровки.

Некритические химические вещества

В следующих таблицах указано влияние этих газов на датчики семейства Rotronic IN-1:

• • Аргон (Ar)
• • Двуокись углерода (СО ₂ )
• • Гелий (H _и )
• • Водород (H ₂ )
• • Неон (Ne)
• • Азот (N2)
• • Закись азота (веселящий газ, N ₂ O)
• • Кислород (O ₂ )

Следующие газы не влияют или оказывают незначительное влияние на датчик и измерение влажности:

• • Бутан (C ₄ H ₁₀ )
• • Этан (C ₂ H ₆ )
• • Метан (СН ₄ )
• • Природный газ
• • Пропан (C ₃ H ₈ )

Critical Chemicals

При следующих концентрациях газы, перечисленные в следующей таблице, не влияют или оказывают незначительное влияние на датчик или измерение влажности. Показанные данные являются ориентировочными значениями. Сопротивление датчика сильно зависит от температурно-влажностных условий и продолжительности воздействия загрязняющих веществ.

Допустимая неисправность, вызванная загрязняющим веществом: +/- 2 % отн. Концентрация Оксид этилена: 15 % по объему
Диоксид углерода: 85 % по объему
Давление: 0,2–2,5 бар абс.
Температура: прибл. 40 °С
Влажность: ок. 80 %rh
Опыт применения: Датчики имеют срок службы около 3 месяцев. Камера находится в непрерывном режиме.

B) Измерение влажности в озоновой камере

Датчик: HYGROMER HT-1
Концентрация озона: ок. 500 ppm
Температура: прибл. 23 °C
Влажность: прибл. 50 % относительной влажности
Опыт применения: датчики имеют срок службы примерно 1 месяц при концентрации озона 500 ppm.

C) Специальное применение: Измерение влажности в масле

Измерение влажности непосредственно в масле в принципе возможно, но срок службы датчиков сильно зависит от используемого масла. Измерения в масле возможны только со специальным датчиком, и запланировать испытания.

Узнайте больше о влажности в следующем видео: «Объяснение измерения относительной влажности»

См. предыдущие сообщения в блоге:
Теория 1. Что такое влажность?
Теория 2. Относительная влажность, давление и температура
Теория 3. Влажность и давление пара
Теория 4. Определения влажности: концентрация пара
Теория 5. Влияние температуры и давления на % относительной влажности
Следите за теорией Академии влажности, часть 7, в блоге PST

Датчики влажности: емкостные и резистивные

Servoflo распространяет различные емкостные и резистивные датчики влажности для медицины, ОВКВ, контрольно-измерительных приборов, критической изоляции и других применений. В некоторых ситуациях требуется точное и высокоточное измерение относительной влажности (rH) для поддержания узких конкретных условий окружающей среды, в то время как в других случаях измерения rH имеют широкий диапазон температур с более широким диапазоном допусков. В этом сообщении в блоге объясняются различия между емкостными и резистивными датчиками относительной влажности и причины выбора одного типа вместо другого.

Емкостные датчики

Датчики влажности и росы, также называемые гигрометрами, необходимы, когда необходимо поддерживать постоянные условия окружающей среды. Емкостной датчик влажности назван так потому, что он использует емкостное измерение, основанное на электрической емкости. Это распространенный тип датчиков влажности.

Емкостной датчик состоит из двух металлических пластин или электродов, разделенных тонким слоем непроводящей полимерной пленки. Пленка притягивает влагу из воздуха, и когда влага контактирует с металлическими пластинами, возникает изменение напряжения. Измерение выходного напряжения регистрируется и может отображаться с помощью аналогового циферблата, выводиться в другую систему или преобразовываться в цифровое показание, указывающее количество влаги в воздухе.

Емкостной датчик встроен в гигрометр для измерения относительной влажности. Датчик является частью системы, которая также содержит датчик, кабель, электронику и выходной сигнал. Вместе они работают для точного измерения всего диапазона влажности от 0% до 100%.

Резистивные датчики

Резистивные датчики работают по тому же принципу, что и емкостные датчики, где электрические изменения измеряются для получения значения относительной влажности. Однако механизм в этой системе другой. Хотя в резистивных датчиках используется гигроскопичный (влагопоглощающий) материал, аналогичный емкостной системе, разница заключается в том, что измеряется изменение сопротивления материала, а не емкости.

В этом случае выходное напряжение имеет обратную экспоненциальную зависимость от относительной влажности. Как и в случае с емкостными датчиками, данные о выходном напряжении могут быть захвачены, сохранены или преобразованы. В этих датчиках используется экономичный, масштабируемый диэлектрофорез, при котором отдельно стоящая структура создается для размещения электродов с предварительно нанесенным рисунком, которые разделены одиночной кристаллической нанопроволокой из оксида цинка (ZnO NW).

Преимуществом резистивного датчика является высокое отношение поверхности к объему, что позволяет измерять изменения влажности в окружающей среде до 90% относительной влажности при комнатной температуре. У этих систем есть ограничения, и поэтому они не оптимальны для измерения значений относительной влажности ниже 5%. Приложения, в которых предпочтение отдается резистивному датчику, включают автомобильную промышленность, интеллектуальную упаковку для пищевых продуктов и сети датчиков относительной влажности.

Выбор датчика влажности

Хотя емкостной датчик и резистивный датчик служат для одной и той же цели измерения влажности, их методы различаются.