فئات: مقالات مميزة » أتمتة المنزل
مرات المشاهدة: 90،158
تعليقات على المادة: 8
أجهزة استشعار الرطوبة - كيف يتم ترتيبها والعمل
يُطلق على الجهاز الذي يقيس مستوى الرطوبة مقياس الرطوبة أو مجرد مستشعر الرطوبة. في الحياة اليومية ، تعد الرطوبة معلمة مهمة ، وغالبًا ليس فقط للحياة العادية ، ولكن أيضًا بالنسبة للمعدات المختلفة ، وللزراعة (رطوبة التربة) وأكثر من ذلك بكثير.
على وجه الخصوص ، رفاهيتنا يعتمد كثيرًا على درجة رطوبة الهواء. الأشخاص الذين يعتمدون بشكل خاص على الرطوبة هم الأشخاص الذين يعتمدون على الطقس ، وكذلك الأشخاص الذين يعانون من ارتفاع ضغط الدم والربو القصبي وأمراض الجهاز القلبي الوعائي.
مع جفاف الهواء العالي ، حتى الأشخاص الأصحاء يشعرون بعدم الراحة ، النعاس ، الحكة وتهيج الجلد. غالبًا ما يؤدي الهواء الجاف إلى الإصابة بأمراض الجهاز التنفسي ، بدءًا من التهابات الجهاز التنفسي الحادة والالتهابات الفيروسية التنفسية الحادة وتنتهي بالتهاب رئوي.
في المؤسسات ، يمكن أن تؤثر رطوبة الهواء على سلامة المنتجات والمعدات ، وفي الزراعة ، يكون تأثير رطوبة التربة على الخصوبة ، وما إلى ذلك ، لا لبس فيه. مجسات الرطوبة - الرطوبة.
تتم معايرة بعض الأجهزة التقنية مبدئيًا وفقًا للأهمية المطلوبة تمامًا ، وفي بعض الأحيان من أجل ضبط الجهاز ، من المهم أن تحصل على القيمة الدقيقة للرطوبة في البيئة.
رطوبة يمكن قياسها من خلال العديد من القيم المحتملة:
-
لتحديد الرطوبة لكل من الهواء والغازات الأخرى ، يتم إجراء القياسات بالجرام لكل متر مكعب عندما يتعلق الأمر بالقيمة المطلقة للرطوبة ، أو بوحدات RH عندما يتعلق الأمر بالرطوبة النسبية.
-
لقياس محتوى الرطوبة في المواد الصلبة أو في السوائل ، تكون القياسات كنسبة مئوية من كتلة عينات الاختبار مناسبة.
-
لتحديد محتوى الرطوبة من السوائل سيئة الخلط ، فإن جزء في المليون (عدد أجزاء الماء لكل 1،000،000 جزء من وزن العينة) سيكون بمثابة وحدة القياس.
وفقًا لمبدأ العمل ، تنقسم مقاييس الرطوبة إلى:
-
بالسعة.
-
المقاومة.
-
الثرمستور.
-
البصرية.
-
ه.
1) مستشعر الرطوبة بالسعة
الرطوبة بالسعة ، في أبسط الحالات ، هي المكثفات مع الهواء مثل عازل في الفجوة. من المعروف أن ثابت العزل الكهربائي في الهواء يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالرطوبة ، كما أن التغييرات في الرطوبة العازلة تؤدي أيضًا إلى تغييرات في سعة مكثف الهواء.
تحتوي النسخة الأكثر تعقيدًا من مستشعر الرطوبة بالسعة في فجوة الهواء على عازل ، مع ثابت عازل ، والذي يمكن أن يختلف اختلافًا كبيرًا تحت تأثير الرطوبة. هذه الطريقة تجعل جودة المستشعر أفضل من الهواء الموجود بين لوحات المكثف.
الخيار الثاني مناسب تمامًا للقياسات المتعلقة بالمحتوى المائي للمواد الصلبة. يتم وضع الكائن المدروس بين ألواح هذا المكثف ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الكائن عبارة عن لوح ، ويتم توصيل المكثف نفسه بدائرة التذبذب والمولد الإلكتروني ، في حين يتم قياس التردد الطبيعي للدائرة التي تم الحصول عليها ، ويتم حساب السعة التي يتم الحصول عليها عن طريق إدخال عينة الاختبار من التردد المقاس.
بالطبع ، تحتوي هذه الطريقة على بعض العيوب ، على سبيل المثال ، إذا كانت نسبة رطوبة العينة أقل من 0.5٪ ، فستكون غير دقيقة ، بالإضافة إلى ذلك ، يجب تنظيف العينة المقاسة من جزيئات ذات ثابت عازل عالي ، علاوة على ذلك ، فإن شكل العينة مهم أيضًا أثناء القياس. التغيير خلال الدراسة.
النوع الثالث من مستشعر الرطوبة بالسعة هو مقياس الرطوبة الغشاء الرقيق. ويشمل الركيزة التي يتم تطبيق اثنين من أقطاب مشط. في هذه الحالة ، تلعب أقطاب مشط دور الألواح.لغرض التعويض الحراري ، يتم إضافة مستشعرين آخرين لدرجة الحرارة إلى المستشعر.
2) استشعار الرطوبة مقاوم
يشتمل هذا المستشعر على قطبين يتم ترسبهما على ركيزة ، وعلى رأس الأقطاب نفسها يتم استخدام طبقة من المواد تختلف في مقاومة منخفضة إلى حد ما ، إلا أنها تختلف اختلافًا كبيرًا حسب الرطوبة.
قد تكون مادة مناسبة في الجهاز هي الألومينا. يمتص هذا البئر أكسيد الماء من البيئة الخارجية ، في حين تختلف مقاومته المحددة بشكل ملحوظ. نتيجة لذلك ، فإن المقاومة الكلية لدائرة القياس لمثل هذا المستشعر سوف تعتمد بشكل كبير على الرطوبة. لذلك ، فإن قيمة التدفق الحالي سوف تشير إلى مستوى الرطوبة. ميزة أجهزة الاستشعار من هذا النوع هو سعرها المنخفض.
3) استشعار الرطوبة الثرمستور
يتكون مقياس رطوبة الثرمستور من زوج من الثرمستورات المتماثلة. بالمناسبة ، تذكر ذلك الثرمستور - هذا مكون إلكتروني غير خطي تعتمد مقاومته بدرجة كبيرة على درجة حرارته.
يتم وضع واحدة من الثرمستورات الموجودة في الدائرة في غرفة مغلقة بالهواء الجاف. والآخر في غرفة بها ثقوب يدخل من خلالها الهواء ذو الرطوبة المميزة ، والتي يجب قياس قيمتها. ترتبط الثرمستورات في دائرة الجسر ، ويتم تطبيق الجهد على واحد من الأقطار للجسر ، وقراءات من قراءة قطري آخر.
في الحالة التي يكون فيها الجهد عند أطراف الخرج صفرًا ، تكون درجات حرارة كلا المكونين متساوية ، وبالتالي تكون الرطوبة هي نفسها. في حالة تلقي الإخراج لجهد غير صفري ، يشير هذا إلى وجود اختلاف في الرطوبة في الغرف. لذلك ، يتم تحديد الرطوبة بواسطة قيمة الجهد الناتج خلال القياسات.
قد يطرح باحث عديم الخبرة سؤالاً عادلاً ، لماذا تتغير درجة حرارة الثرمستور عندما يتفاعل مع الهواء الرطب؟ والشيء هو أنه مع زيادة الرطوبة ، يبدأ الماء في التبخر من علبة الثرمستور ، في حين تنخفض درجة حرارة العلبة ، وكلما زادت الرطوبة ، كلما زاد التبخر ، وسرعان ما يبرد الثرمستور.
4) استشعار الرطوبة (التكثيف) البصري
هذا النوع من أجهزة الاستشعار هو الأكثر دقة. أساس مستشعر الرطوبة الضوئية ظاهرة مرتبطة بمفهوم "نقطة الندى". عندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة الندى ، تكون المراحل الغازية والسائلة في حالة توازن ديناميكي حراري.
لذلك ، إذا أخذت زجاجًا وقمت بتثبيته في وسط غازي ، حيث تكون درجة الحرارة في وقت الفحص أعلى من نقطة الندى ، ثم تبدأ عملية التبريد لهذا الزجاج ، عند تكثيف الماء ذي القيمة الحرارية المحددة ستبدأ في التكوّن على سطح الزجاج ، وسوف يبدأ بخار الماء هذا في الانتقال إلى الطور السائل . ستكون درجة الحرارة هذه مجرد نقطة الندى.
لذلك ، ترتبط درجة حرارة نقطة الندى ارتباطًا وثيقًا وتعتمد على معايير مثل الرطوبة والضغط في البيئة. نتيجة لذلك ، مع القدرة على قياس الضغط ودرجة حرارة نقطة الندى ، سيكون من السهل تحديد الرطوبة. يخدم هذا المبدأ كأساس لتشغيل مستشعرات الرطوبة البصرية.
تتكون أبسط دائرة من هذا المستشعر من مصباح LED يضيء على سطح المرآة. تعكس المرآة الضوء وتغير اتجاهه وتوجهه إلى جهاز الكشف الضوئي. في هذه الحالة ، يمكن تسخين المرآة أو تبريدها عن طريق جهاز تحكم بدرجة حرارة عالية الدقة. في كثير من الأحيان مثل هذا الجهاز هو مضخة حرارية. بالطبع ، يتم تثبيت جهاز استشعار درجة الحرارة على المرآة.
قبل بدء القياسات ، يتم ضبط درجة حرارة المرآة على قيمة أعلى من درجة حرارة نقطة الندى. ثم نفذ التبريد التدريجي للمرآة.في اللحظة التي تبدأ فيها درجة الحرارة في عبور نقطة الندى ، ستبدأ قطرات الماء على الفور في التكثيف على سطح المرآة ، وسوف تنفجر شعاع الضوء من الصمام الثنائي بسببها ، مبعثر ، وهذا سيؤدي إلى انخفاض في التيار في دائرة الكاشف الضوئي. من خلال التغذية الراجعة ، يتفاعل الكاشف الضوئي مع وحدة التحكم في درجة حرارة المرآة.
لذلك ، استنادًا إلى المعلومات الواردة في شكل إشارات من كاشف ضوئي ، فإن وحدة التحكم في درجة الحرارة ستبقي درجة الحرارة على سطح المرآة مساوية تمامًا لنقطة الندى ، وسيُظهر مستشعر درجة الحرارة درجة الحرارة وفقًا لذلك. لذلك ، مع الضغط ودرجة الحرارة المعروفة ، يمكنك تحديد بدقة المؤشرات الأساسية للرطوبة.
يتمتع مستشعر الرطوبة البصرية بأعلى دقة لا يمكن الوصول إليها بواسطة أنواع أخرى من أجهزة الاستشعار ، بالإضافة إلى عدم وجود التباطؤ. العيب هو أعلى سعر على الإطلاق ، بالإضافة إلى استهلاك كبير للكهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، يجب توخي الحذر لضمان نظافة المرآة.
5) الرطوبة الإلكترونية
يعتمد مبدأ تشغيل مستشعر رطوبة الهواء الإلكتروني على تغيير في تركيز المنحل بالكهرباء الذي يغطي أي مادة عازلة كهربائية. هناك مثل هذه الأجهزة مع التدفئة التلقائي مع الإشارة إلى نقطة الندى.
غالبًا ما يتم قياس نقطة الندى على محلول مركَّز من كلوريد الليثيوم ، وهو حساس جدًا للتغيرات الطفيفة في الرطوبة. لتوفير الراحة القصوى ، غالبًا ما يتم تزويد جهاز قياس الرطوبة هذا بمقياس حرارة. هذا الجهاز لديه دقة عالية وخطأ منخفض. إنه قادر على قياس الرطوبة بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة.
تحظى الرطوبة الإلكترونية البسيطة على شكل قطبين بشعبية أيضًا ، والتي تلتصق ببساطة بالتربة ، وتتحكم في رطوبتها وفقًا لدرجة الموصلية ، اعتمادًا على هذه الرطوبة. هذه المجسات تحظى بشعبية مع المعجبين. اردوينو، نظرًا لأنه من السهل إعداد سقي أوتوماتيكي لسرير الحديقة أو الزهرة في وعاء ، في حالة عدم ملائمة الماء أو استخدامه يدويًا.
قبل شراء مستشعر ، ضع في اعتبارك ما ستحتاج إلى قياسه ، الرطوبة النسبية أو المطلقة ، الهواء أو التربة ، ما هو نطاق القياس المتوقع ، ما إذا كان التباطؤ مهمًا ، وما هي الدقة المطلوبة. المستشعر الأكثر دقة هو بصري. انتبه إلى فئة حماية IP ، نطاق درجة حرارة التشغيل ، اعتمادًا على الظروف المحددة حيث سيتم استخدام المستشعر ، ما إذا كانت المعلمات مناسبة لك.
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: