קטגוריות: מאמרים מוצגים » אוטומציה ביתית
מספר צפיות: 90,158
הערות לכתבה: 8
חיישני לחות - כיצד הם מסודרים ועובדים
מכשיר המודד את רמת הלחות נקרא היגרומטר או פשוט חיישן לחות. בחיי היומיום, הלחות היא פרמטר חשוב, ולעתים קרובות לא רק לחיים הרגילים, אלא גם לציוד שונה, ולחקלאות (לחות אדמה), ועוד ועוד.
בפרט, מצב בריאותנו תלוי רבות במידת הלחות. רגישים במיוחד ללחות הם אנשים תלויי מזג האוויר, כמו גם אנשים הסובלים מיתר לחץ דם, אסתמה, מחלות במערכת הלב וכלי הדם.
עם יובש אוויר גבוה, אפילו אנשים בריאים חשים אי נוחות, נמנום, גירוד וגירוי בעור. לעתים קרובות אוויר יבש יכול לעורר מחלות במערכת הנשימה, החל מדלקות נשימה חריפות וזיהומים נגיפיים חריפים בדרכי הנשימה, ומסתיימים אפילו בדלקת ריאות.
בחברות, לחות אוויר יכולה להשפיע על בטיחותם של מוצרים וציוד, ובחקלאות השפעת לחות האדמה על הפוריות וכו 'אינה חד משמעית. חיישני לחות - היגרומטרים.
חלק מהמכשירים הטכניים מכוילים בתחילה לחשיבות הנדרשת בהחלט, ולעיתים על מנת לכוונן את המכשיר, חשוב שיהיה בערך המדויק של הלחות בסביבה.
לחות ניתן למדוד בכמה מהערכים האפשריים:
-
כדי לקבוע את הלחות של האוויר וגם של גזים אחרים, המדידות מתבצעות בגרמים למטר מעוקב כשמדובר בערך המוחלט של הלחות, או ביחידות של RH כשמדובר בלחות יחסית.
-
למדידת תכולת הלחות של מוצקים או בנוזלים, המדידות כאחוז מהמסה של דגימות הבדיקה מתאימות.
-
כדי לקבוע את תכולת הלחות של נוזלים מעורבים גרוע, ppm (כמה חלקי מים לכל 1,000,000 חלקים ממשקל הדגימה) ישמשו כיחידת המדידה.
על פי עקרון הפעולה, היגרומטרים מחולקים ל:
-
קיבולי;
-
התנגדות;
-
תרמיסטור;
-
אופטי;
-
אלקטרוני.
1) חיישן לחות קיבולי
היגרומטרים קיבוליים, במקרה הפשוט ביותר, הם קבלים עם אוויר כדיאלקטרי במרווח. ידוע כי באוויר הקבוע הדיאלקטרי קשור ישירות ללחות, ושינויים בלחות הדיאלקטרית מביאים גם לשינויים בקיבול הקבל של האוויר.
גרסה מורכבת יותר של חיישן לחות קיבולית בפער האוויר מכילה דיאלקטרי, עם קבוע דיאלקטרי, שיכול להשתנות מאוד בהשפעת הלחות. גישה זו הופכת את איכות החיישן לטובה יותר מאשר רק עם אוויר בין לוחות הקבלים.
האפשרות השנייה מתאימה למדידות ביחס לתכולת המים של מוצקים. האובייקט הנלמד ממוקם בין הלוחות של קבל כזה, למשל, האובייקט יכול להיות טאבלט, והקבל עצמו מחובר למעגל התנודה ולגנרטור האלקטרוני, בעוד שנמדד התדר הטבעי של המעגל המתקבל, והקיבול המתקבל על ידי הצגת מדגם הבדיקה "מחושב" מהתדר שנמדד.
כמובן שלשיטה זו ישנם כמה חסרונות, למשל, אם לחות המדגם היא מתחת ל 0.5%, היא תהיה לא מדויקת, בנוסף, יש לנקות את הדגימה המדודה מחלקיקים בעלי קבוע דיאלקטרי גבוה, יתר על כן, צורת המדגם חשובה גם במהלך המדידה, היא לא צריכה שינוי במהלך המחקר.
הסוג השלישי של חיישן לחות קיבולית הוא היגרומטר סרט דק דק. זה כולל מצע עליו מוחלים שני אלקטרודות מסרק. במקרה זה, אלקטרודות מסרק ממלאות את תפקיד הצלחות.לצורך הפיצוי התרמי, נכנסים לחיישן שני חיישני טמפרטורה נוספים.
2) חיישן לחות עמיד
חיישן כזה כולל שתי אלקטרודות המופקדות על מצע, ועל גבי האלקטרודות עצמן מוחל שכבת חומר השונה בעמידות נמוכה למדי, עם זאת, זה משתנה מאוד תלוי בלחות.
חומר מתאים במכשיר עשוי להיות אלומינה. תחמוצת זו סופגת היטב מים מהסביבה החיצונית, בעוד שהתנגדות הספציפית שלהם משתנה במידה ניכרת. כתוצאה מכך ההתנגדות הכוללת של מעגל המדידה של חיישן כזה תהיה תלויה משמעותית בלחות. אז הערך של הזרם הזורם יציין את רמת הלחות. היתרון של חיישנים מסוג זה הוא המחיר הנמוך שלהם.
3) חיישן לחות תרמיסטור
מדדי לחות תרמוסטור מורכב מצמד תרמיסטורים זהים. אגב, זכור את זה תרמיסטור - זהו רכיב אלקטרוני לא לינארי שהתנגדותו תלויה מאוד בטמפרטורה שלו.
אחד התרמיסטורים הכלולים במעגל ממוקם בתא אטום עם אוויר יבש. והשני - בתא עם חורים שדרכם נכנס אוויר עם לחות אופיינית לתוכו, שערכו צריך להימדד. תרמיסטורים מחוברים במעגל גשר, מתח מופעל על אחד מאלכסוני הגשר וקריאות מהקרינה מהאלכסון האחר.
במקרה שהמתח במסופי הפלט הוא אפס, הטמפרטורות של שני המרכיבים שווים, ולכן הלחות זהה. במקרה בו הפלט יקבל מתח שאינו אפס, הדבר מצביע על נוכחות של הבדל בלחות בתאים. אז הלחות נקבעת על פי ערך המתח המתקבל במהלך המדידות.
חוקר חסר ניסיון עשוי לשאול שאלה הוגנת, מדוע הטמפרטורה של תרמיסטור משתנה כשהוא מתקשר עם אוויר לח? והעניין הוא שעם לחות הולכת וגוברת, מים מתחילים להתאדות ממארז התרמיסטור, בעוד טמפרטורת המקרה יורדת, וככל שהלחות גבוהה יותר, האידוי מתרחש יותר ומתקרר מהר יותר.
4) חיישן לחות אופטי (עיבוי)
חיישן מסוג זה הוא המדויק ביותר. הבסיס של חיישן הלחות האופטי הוא תופעה הקשורה למושג "נקודת טל". כאשר הטמפרטורה מגיעה לנקודת הטל, שלבי הגזים והנוזלים נמצאים במצב של שיווי משקל תרמודינמי.
אז אם לוקחים כוס ומתקינים אותה במדיום גזי, שם הטמפרטורה בזמן החקירה היא מעל נקודת הטל, ואז תתחיל בתהליך הקירור של כוס זו, אז בערך טמפרטורה ספציפי יתחיל להיווצר עיבוי מים על פני הזכוכית, אדי מים זו תתחיל לעבור לשלב הנוזל. . טמפרטורה זו תהיה רק נקודת הטל.
אז הטמפרטורה של נקודת הטל קשורה בצורה בלתי ניתנת להפרדה ותלויה בפרמטרים כמו לחות ולחץ בסביבה. כתוצאה מכך, עם היכולת למדוד את הלחץ והטמפרטורה של נקודת הטל, יהיה קל לקבוע את הלחות. עיקרון זה משמש כבסיס להפעלת חיישני לחות אופטית.
המעגל הפשוט ביותר של חיישן כזה מורכב מנורת LED שמאירה על משטח מראה. המראה משקפת את האור, משנה את כיוונו ומכוונת אותו לצילום הצילום. במקרה זה, ניתן לחמם או לקרר את המראה באמצעות מכשיר בקרת טמפרטורה מיוחד במיוחד. לעתים קרובות מכשיר כזה הוא משאבה תרמו-אלקטרית. כמובן, חיישן למדידת טמפרטורה מותקן על המראה.
לפני שמתחילים במדידות, טמפרטורת המראה מוגדרת לערך שברור שהוא גבוה מטמפרטורת נקודת הטל. ואז לבצע קירור הדרגתי של המראה.ברגע בו הטמפרטורה מתחילה לחצות את נקודת הטל, טיפות מים יתעבו מייד על פני המראה, וקורה האור מהדיודה תישבר עקבם, תתפזר, וזה יביא לירידה בזרם במעגל הצילום. באמצעות משוב, גלאי הצילום מקיים אינטראקציה עם בקר הטמפרטורה של המראה.
לכן, בהסתמך על מידע שהתקבל בצורה של אותות ממכונת פוטו, בקר הטמפרטורה ישמור על הטמפרטורה על משטח המראה שווה בדיוק לנקודת הטל, וחיישן הטמפרטורה יציג בהתאם את הטמפרטורה. לכן, עם לחץ וטמפרטורה ידועים, תוכלו לקבוע במדויק את המדדים הבסיסיים ללחות.
חיישן הלחות האופטי הוא בעל רמת הדיוק הגבוהה ביותר שלא ניתן להשיג על ידי סוגים אחרים של חיישנים, בתוספת היעדר היסטריה. החיסרון הוא המחיר הגבוה מכולם, בתוספת צריכת חשמל גדולה. בנוסף, יש להקפיד על כך שהמראה נקייה.
5) מדדי לחות אלקטרוניים
עקרון הפעולה של חיישן הלחות האלקטרוני מבוסס על שינוי בריכוז האלקטרוליט המכסה כל חומר בידוד חשמלי. ישנם מכשירים כאלה עם חימום אוטומטי בהתייחס לנקודת הטל.
לעיתים קרובות נמדדת נקודת הטל על פני תמיסה מרוכזת של ליתיום כלוריד, הרגיש מאוד לשינויים מינימליים בלחות. לנוחיות מירבית, היגרומטר כזה מצוי לרוב בנוסף במדחום. למכשיר זה יש דיוק גבוה ושגיאה נמוכה. הוא מסוגל למדוד לחות ללא קשר לטמפרטורת הסביבה.
היגרומטרים אלקטרוניים פשוטים בצורת שתי אלקטרודות פופולריים גם הם, אשר פשוט נדבקים באדמה, ושולטים על הלחות שלה לפי מידת המוליכות, תלוי בלחות זו. חיישנים אלה פופולריים בקרב מעריצים. ארדואינומכיוון שקל להציב השקיה אוטומטית של ערוגת גינה או פרח בסיר, למקרה שלא יהיה נוח או נוח להשקות באופן ידני.
לפני שאתה קונה חיישן, שקול מה תצטרך למדוד, לחות יחסית או מוחלטת, אוויר או אדמה, מה טווח המדידה הצפוי, האם היסטריה חשובה, ומה הדיוק הדרוש. החיישן המדויק ביותר הוא אופטי. שימו לב למחלקת ההגנה על ה- IP, לטווח טמפרטורת ההפעלה, בהתאם לתנאים הספציפיים בהם ישמש החיישן, האם הפרמטרים מתאימים לכם.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: