Humidity

Ano ang isang sensor ng kahalumigmigan?

Ang isang sensor ng kahalumigmigan (o hygrometer) ay nakakakita, sumusukat at nag-uulat sa parehong kahalumigmigan at temperatura ng hangin. Ang ratio ng halumigmig sa hangin sa pinakamaraming dami ng halumigmig sa isang partikular na temperatura ng hangin ay tinatawag na medyo kahalumigmigan. Ang kamag-anak na kahalumigmigan ay nagiging isang mahalagang kadahilanan kapag naghahanap ng ginhawa.

Gumagana ang mga sensor ng kahalumigmigan sa pamamagitan ng pagtuklas ng mga pagbabago na nagbabago ng mga de-koryenteng alon o temperatura sa hangin.

Magbasa pa

Ano ang mga uri ng sensor ng kahalumigmigan?

Kapasitive sensor ng kahalumigmigan

Prinsipyo ng pagpapatakbo

Ang capacitive humidity sensor ay isang maliit na capacitor na gawa sa isang hygroscopic dielectric material na nakalagay sa pagitan ng isang pares ng electrodes. Karamihan sa mga capacitive sensor ay gumagamit ng isang plastik o polimer bilang materyal na dielectric, na may isang tipikal na dielectric na pare-pareho mula 2 hanggang 15. Ang pare-pareho at ang geometry ng sensor na ito ang tumutukoy sa halaga ng capacitance.

Sa normal na temperatura ng silid, ang dielectric pare-pareho ng singaw ng tubig ay may halaga na humigit-kumulang 80, isang halagang mas malaki kaysa sa pare-pareho ng dielectric na materyal ng sensor. Samakatuwid, ang pagsipsip ng kahalumigmigan ng sensor ay nagreresulta sa isang pagtaas sa kapasidad ng sensor. Sa ilalim ng mga kondisyon ng balanse, ang dami ng kahalumigmigan na naroroon sa isang materyal ay nakasalalay sa parehong temperatura sa paligid at presyon ng singaw ng tubig sa paligid. Nalalapat din ito sa hygroscopic dielectric material na ginamit sa sensor.

Sa pamamagitan ng kahulugan, ang kamag-anak na kahalumigmigan ay isang pagpapaandar ng parehong temperatura sa paligid at presyon ng singaw ng tubig. Mayroong isang direktang ugnayan sa pagitan ng kamag-anak na kahalumigmigan, ang dami ng halumigmig na naroroon sa sensor, at ang kapasidad ng sensor. Ang ugnayan na ito ay ang batayan ng pagpapatakbo ng isang capacitive na instrumento ng kahalumigmigan.

Alam namin na ang kamag-anak na kahalumigmigan ay ang ratio ng aktwal na presyon ng singaw ng tubig sa maximum na presyon ng singaw ng tubig (puspos na singaw na presyon) na posible sa isang naibigay na temperatura. Ang materyal na dielectric ay nag-iiba sa isang rate na nauugnay sa pagbabago ng kamag-anak na kahalumigmigan.

Sukat ng kadena at pagganap

Sa isang hygrometer na gumagamit ng isang capacitive sensor, ang kahalumigmigan ay sinusukat ng isang proseso ng kadena sa halip na direktang makita. Ang kadena ay binubuo ng mga sumusunod na sangkap:

1. Capacitive sensor

2. Isyu

3. Kable

4. Elektronikon

5. signal ng output


Ang pagganap ng instrumento ay natutukoy ng lahat ng mga elemento sa kadena, hindi nag-iisa ang sensor. Ang sensor at ang nauugnay na electronics ay hindi maaaring isaalang-alang nang magkahiwalay. Ang anumang kadahilanan na maaaring makagambala sa proseso ng pagsukat ng on-chain ay malamang na magkaroon ng isang epekto sa pagganap ng instrumento.

Mga error at kawalan ng katiyakan

Pag-uuri ng mga error na nakakaapekto sa huling kawalang katiyakan ng isang capacitive sensor hygrometer. Ang mga error sa pagsukat ay maaaring nahahati sa dalawang malawak na kategorya:

Ang sistematikong mga pagkakamali ay nahuhulaan at nabubuo. Ang mga error na nagreresulta mula sa instrumento na hindi linearity o mga epekto sa temperatura ay nabibilang sa kategoryang ito. Ang sistematikong mga pagkakamali ay tukoy sa instrumento.

Ang mga random na error ay hindi ganap na mahuhulaan dahil umaasa sila sa pangunahin sa mga salik na panlabas sa instrumento. Ang mga error na nagreresulta mula sa sensor hysteresis, pati na rin ang mga nagreresulta mula sa pagkakalibrate, ay mga random na error. Karaniwan, ang mga random na error ay tinatantiya batay sa statistic data o batay sa karanasan at paghuhusga.

Dahil mahuhulaan ang mga ito, maaaring mawala ang sistematikong mga pagkakamali. Gayunpaman, ang mga random na error ay hindi maaaring tuluyang matanggal.

Mga error sa linear. Ang tipikal na tugon ng isang capacitive na kamag-anak na kahalumigmigan sensor (sa pagitan ng 0 at 100% RH) ay hindi linear. Nakasalalay sa pagwawasto na ginawa ng mga electronic circuit, ang instrumento ay maaaring magkaroon ng error sa pagiging linear. Ipagpalagay na ang sensor at mga nauugnay na electronics ay nagpapakita ng maaaring mai-reprodact na mga katangian, ang error sa linearity ay isang sistematikong error.

Kadalasan, ang mga puntos ng pagsukat na inirerekomenda ng tagagawa ng instrumento para sa pagkakalibrate ay tinutukoy upang mabawasan ang error sa linearity. Ang pagkakalibrate sa mga puntong ito ay dapat na makabuo ng isang mas at mas mababa pantay na pamamahagi ng error sa linearity.

Mga pagkakamali sa temperatura. Ang temperatura ay maaaring magkaroon ng isang pangunahing epekto sa maraming mga elemento ng proseso ng pagsukat ng kadena na inilarawan sa itaas. Ang mga katangian ng hygroscopic ng sensor ay nag-iiba sa temperatura. Ang isang instrumento ng kamag-anak na kahalumigmigan ay gumagana nang maayos batay sa palagay na ang ugnayan sa pagitan ng dami ng kahalumigmigan na nasa dielectric ng sensor at kamag-anak na kahalumigmigan ay pare-pareho. Gayunpaman, sa karamihan ng mga materyales na hygroscopic ang ugnayan na ito ay nag-iiba sa temperatura.

Mga katangian ng dielectric

Ang mga dielectric na katangian ng Molekyul ng tubig ay apektado ng temperatura. Sa 20 ° C, ang dielectric pare-pareho ng tubig ay may halaga na halos 80. Ang pare-pareho na pagtaas ng higit sa 8% sa 0 ° C at bumababa ng 30% sa 100 ° C. Ang mga magkatulad na epekto ay maaaring mapansin sa na nauugnay sa iba pang pisikal mga katangian ng tubig tulad ng koryenteng kondaktibiti.


Ang mga katangian ng dielectric ng sensor ay magkakaiba rin sa temperatura. Ang dielectric na pare-pareho ng karamihan sa mga materyal na dielectric ay nababawasan habang tumataas ang temperatura. Ang epekto ng temperatura sa mga katangian ng dielectric ng karamihan sa mga plastik at polymer ay karaniwang mas limitado.

Thermal kahalumigmigan sensor

Dalawang mga thermal sensor ang nagsasagawa ng kuryente ayon sa halumigmig ng nakapaligid na hangin. Ang isang sensor ay nakapaloob sa dry nitrogen habang ang iba pang mga sumusukat sa ambient air. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang mga hakbang sa kahalumigmigan.

Lumalaban sensor ng kahalumigmigan

Prinsipyo ng pagpapatakbo

Sinusukat ng resistive sensor ng kahalumigmigan ang pagbabago sa electrical impedance ng isang hygroscopic medium tulad ng conductive polymer, asin o isang ginagamot na substrate.

Ang mga resistive sensor ay batay sa isang interdigital o two-wire winding. Matapos ang pagdeposito ng isang hydroscopic polymer coating, ang kanilang paglaban ay nagbabago ng kabaligtaran sa kahalumigmigan. Ang pagbabago sa impedance sa pangkalahatan ay isang kabaligtaran na exponential na ugnayan sa kahalumigmigan.

Ang mga resistive sensor ay karaniwang binubuo ng marangal na mga electrode ng metal na idineposito sa isang substrate ng mga pamamaraan ng photoresist o ng sugat ng electrodes sa isang plastik o silindro ng salamin. Ang substrate ay pinahiran ng isang asin o isang kondaktibong polimer. Bilang kahalili, ang substrate ay maaaring gamutin sa pamamagitan ng pag-activate ng mga kemikal tulad ng acid.

Ang sensor ay sumisipsip ng singaw ng tubig at ang mga pangkat na gumaganang ionic ay napaghiwalay, na nagreresulta sa isang pagtaas sa koryenteng kondaktibiti. Ang oras ng pagtugon ng karamihan sa mga resistive sensor ay nag-iiba mula 10 hanggang 30 s upang maabot ang 63% ng totoong halaga. Ang saklaw ng impedance ng mga tipikal na elemento ng resistive ay mula sa 1 ohm hanggang 000 ohms.

Karamihan sa mga resistive sensor ay gumagamit ng isang simetriko AC drive boltahe na walang DC bias upang maiwasan ang bias ng sensor. Ang tugon na ito ay maaaring maging linya ng mga pamamaraang analog o digital. Ang karaniwang variable na risistor ay mula sa ilang kilo hanggang 100 Mohms. Ang nominal na dalas ng paggulo ay 30 Hz hanggang 10 kHz.

Pag-calibrate ng sensor at kawastuhan 

Ang sensor na "resistive" ay hindi puro resistive na ang capacitive effects ay gumagawa ng tugon na isang sukatan ng impedance. Ang isang natatanging bentahe ng resistive RH sensors ay ang kanilang pagpapalitan, karaniwang nasa loob ng plus o minus 2% RH, na nagpapahintulot sa mga electronic signal conditioning circuit na ma-calibrate ng isang risistor sa isang nakapirming RH point. Tinatanggal nito ang pangangailangan para sa mga pamantayan sa pagkakalibrate ng kahalumigmigan, kaya ang mga resistive na sensor ng kahalumigmigan sa pangkalahatan ay maaaring palitan ang patlang.

Ang katumpakan ng mga indibidwal na resistive kahalumigmigan sensor ay maaaring kumpirmahin sa pamamagitan ng pagsubok sa isang RH pagkakalibrate kamara o sa pamamagitan ng isang computerized DA system na isinangguni sa isang standardized halumigmig kinokontrol na kapaligiran. Ang nominal na temperatura ng operating ng mga resistive sensor ay mula sa -40 degree C hanggang 100 degree C.

Buhay ng sensor

Sa mga kapaligiran sa tirahan at komersyal, ang inaasahan sa buhay ng mga sensor na ito ay> 5 taon, ngunit ang pagkakalantad sa mga singaw ng kemikal at iba pang mga kontaminant tulad ng mist mist ay maaaring maging sanhi ng pagkabigo sa napaaga. Ang isa pang kawalan ng ilang mga resistive sensor ay ang kanilang kaugaliang ilipat ang mga halaga kapag nahantad sa paghalay kung gagamitin ang isang natutunaw na patong ng tubig.

Ang mga resistive sensor ng kahalumigmigan ay may makabuluhang mga dependency sa temperatura kapag na-install sa isang kapaligiran na may malaking pagbabago-bago ng temperatura. Ang sabay-sabay na kompensasyon sa temperatura ay naka-built para sa mas tumpak. Ang maliit na sukat, mababang gastos, pagpapalitan at pangmatagalang katatagan ay ginagawang angkop ang mga resistive sensor na ito para magamit sa pagkontrol at pagpapakita ng mga produkto para sa pang-industriya, komersyal at tirahan na aplikasyon.

Functional na tseke sa paglipas ng panahon

katumpakan

Ang bawat sensor ay dapat magkaroon ng sarili nitong curve ng pagkakalibrate, batay sa isang 9 point system.

Kakayahang umuulit

Ang mga sukat ng isang sensor ay dapat gawin upang hindi sila lumihis. Ang kakayahang umulit ay ang sunud-sunod na pagsukat ng naaanod sa mga sukat ng isang solong dami.

Linearity

Ipinapahiwatig nito ang paglihis ng boltahe mula sa halaga ng BFSL at ang sinusukat na halaga ng boltahe ng output, na-convert sa kamag-anak na kahalumigmigan.

Fiabilité

Ang mga sukat ay madalas na sanhi ng sensor na maging hindi naka-sync. Gayunpaman, para maging kapaki-pakinabang ang isang sensor, dapat itong magbigay ng maaasahang mga sukat.

Oras ng pagtugon

Karaniwan, ang oras na aabutin para sa isang sensor upang maabot ang 66% (pagtaas ng oras) o 33% (taglagas oras) ng maximum na output boltahe, ay tinatawag na oras ng pagtugon.

Paglalapat ng mga sensor

Ang mga aplikasyon ng mga sensor ng kahalumigmigan ay magkakaibang. Ang mga taong may sakit na apektado ng halumigmig, pagsubaybay at mga hakbang sa pag-iingat sa mga tahanan ay gumagamit ng mga sensor ng halumigmig. Ang isang sensor ng kahalumigmigan ay bahagi rin ng mga sistema ng pag-init, bentilasyon at aircon (mga sistema ng HVAC). Ginagamit din ito sa mga tanggapan, kotse, humidifier, museo, puwang sa industriya at mga greenhouse at ginagamit din sa mga istasyon ng panahon upang iulat at hulaan ang panahon.

Gumawa ng isang account