Automation and Process Logic Control

Cảm biến độ ẩm Humidity sensors: Khái niệm cơ bản, cách sử dụng, thông số và ứng dụng

Một cảm biến độ ẩm (hoặc máy đo độ ẩm) cảm nhận, đo lường và báo cáo cả độ ẩm và nhiệt độ không khí. Tỷ lệ độ ẩm trong không khí với lượng ẩm cao nhất ở nhiệt độ không khí cụ thể được gọi là độ ẩm tương đối. Độ ẩm tương đối trở thành một yếu tố quan trọng, khi tìm kiếm sự thoải mái.
Cảm biến độ ẩm Humidity sensors: Khái niệm cơ bản, cách sử dụng, thông số và ứng dụng
Đôi khi, sau khi trời mưa, không khí ẩm ướt. Nước dường như lơ lửng trong không khí. Tuy nhiên, trong một số AC bạn nhấp vào một số nút và bầu không khí sáng lên. Làm thế nào và tại sao tất cả điều đó xảy ra? Độ ẩm hình thành trong không khí, dẫn đến độ ẩm. Tuy nhiên, cảm biến độ ẩm trong máy lạnh (Air Conditioner - AC's) của bạn chọn nó và làm sạch nó cho bạn. Điều đó không tuyệt vời sao? Chúng ta hãy xem nó như thế nào.

Một cảm biến độ ẩm (hoặc máy đo độ ẩm) cảm nhận, đo lường và báo cáo cả độ ẩm và nhiệt độ không khí. Tỷ lệ độ ẩm trong không khí với lượng ẩm cao nhất ở nhiệt độ không khí cụ thể được gọi là độ ẩm tương đối. Độ ẩm tương đối trở thành một yếu tố quan trọng, khi tìm kiếm sự thoải mái.

Cảm biến độ ẩm hoạt động bằng cách phát hiện những thay đổi làm thay đổi dòng điện hoặc nhiệt độ trong không khí. Có ba loại cảm biến độ ẩm cơ bản: điện dung, điện trở và nhiệt. Cả ba loại cảm biến đều theo dõi những thay đổi nhỏ trong khí quyển để tính toán độ ẩm trong không khí.

Điện dung: Một cảm biến độ ẩm điện dung đo độ ẩm tương đối bằng cách đặt một dải ôxit kim loại mỏng giữa hai điện cực. Khả năng điện của oxit kim loại thay đổi theo độ ẩm tương đối của khí quyển. Thời tiết, thương mại và các ngành công nghiệp là những lĩnh vực ứng dụng chính

Điện trở: Cảm biến độ ẩm điện trở sử dụng các ion trong muối để đo trở kháng điện của nguyên tử. Khi độ ẩm thay đổi, điện trở của các điện cực ở hai bên của môi trường muối cũng vậy.

Nhiệt: Hai cảm biến nhiệt dẫn điện dựa trên độ ẩm của không khí xung quanh. Một cảm biến được bọc trong nitơ khô trong khi các biện pháp khác không khí xung quanh. Sự khác biệt giữa hai biện pháp độ ẩm.
 

Cảm biến độ ẩm dựa trên điện dung

Các cảm biến loại điện dung là tuyến tính và có thể đo độ ẩm tương đối từ 0% đến 100%. Việc nắm bắt ở đây là một mạch phức tạp và hiệu chuẩn thường xuyên. Tuy nhiên đối với các nhà thiết kế, điều này ít phức tạp hơn so với phép đo chính xác và do đó các phép đo khí quyển và quy trình này chiếm ưu thế. Đây là các loại thiết bị đo độ ẩm tương đối duy nhất có độ ẩm tương đối thấp hơn 0%. Hiệu ứng nhiệt độ thấp này thường dẫn đến việc chúng được sử dụng trên phạm vi nhiệt độ rộng mà không cần bù nhiệt độ hoạt động.
 

Một vài đặc trưng về cảm biến độ ẩm làm việc

- Coulometric: Một chất điện phân được hình thành bởi sự hấp thụ nước dẫn đến một mức độ hiện tại tỷ lệ thuận với độ ẩm trong không khí.
- Gravimetric: Một chất làm khô được tiếp xúc với không khí ẩm, dẫn đến tăng cân bởi tác nhân sấy. Trọng lượng tăng tương ứng với lượng ẩm.
- Vi sóng / Hồng ngoại: Tín hiệu truyền đi thay đổi khi độ ẩm tăng lên. Sự suy giảm là một dấu hiệu của độ ẩm trong môi trường.
 

Một số thông số đặc trưng

Vì vậy, một khi bạn biết nó là gì, và nó hoạt động như thế nào, bước tiếp theo có thể là kiểm tra hoạt động của nó. Và làm thế nào để bạn làm điều đó? Bằng cách làm việc thông qua một số tham số được đề cập dưới đây.

Độ chính xác: Mỗi cảm biến có đường cong hiệu chuẩn riêng, dựa trên hệ thống 9 điểm. Nó về cơ bản pitches những ưu chống lại khuyết điểm của các cảm biến cụ thể.

Độ tuyến tính: Nó cho biết độ lệch điện áp từ giá trị BFSL và giá trị điện áp đầu ra đo được, được chuyển đổi thành độ ẩm tương đối.

Độ tin cậy: Các phép đo thường khiến cảm biến không đồng bộ. Tuy nhiên đối với một cảm biến hữu ích, nó phải được cung cấp các phép đo đáng tin cậy.

Độ lặp lại: Các phép đo từ cảm biến, phải được sao cho chúng không bị lệch. Độ lặp lại là phép đo độ lệch giữa các phép đo của một đại lượng đơn lẻ.

Thời gian đáp ứng: Thông thường, thời gian được thực hiện bởi một cảm biến tăng lên đến 66% (thời gian tăng) hoặc giảm xuống 33% (thời gian rơi) của điện áp đầu ra tối đa, được gọi là thời gian đáp ứng.
 

Ứng dụng của cảm biến độ ẩm là vô cùng rộng mở

Các ứng dụng của phạm vi cảm biến độ ẩm xa và rộng. Những người bị bệnh bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, theo dõi và biện pháp phòng ngừa trong nhà sử dụng cảm biến độ ẩm. Một cảm biến độ ẩm cũng được tìm thấy như là một phần của hệ thống sưởi ấm nhà, thông gió và điều hòa không khí (hệ thống HVAC). Chúng cũng được sử dụng trong văn phòng, xe hơi, máy tạo độ ẩm, bảo tàng, không gian công nghiệp và nhà kính và cũng được sử dụng trong các trạm khí tượng để báo cáo và dự đoán thời tiết.
 

Chúng tôi liệt kê ra một số dự án dưới đây để tham khảo

Chỉ số độ ẩm: Trình bày ở đây là một chỉ báo độ ẩm đơn giản và bộ điều khiển. Trong các ngành công nghiệp như dệt may, sự thay đổi về độ ẩm có tác động trực tiếp lên các tính chất của vải, chẳng hạn như độ bền kéo, độ đàn hồi, đường kính sợi và ma sát. Bông và vải lanh đòi hỏi độ ẩm tương đối cao (RH) khoảng 70-80 phần trăm, vì chúng rất giòn. Len đòi hỏi mức RH khoảng 65%. Trong khi lụa yêu cầu từ 65 đến 70 phần trăm. Với mạch này, bạn không chỉ có thể theo dõi mức độ ẩm giữa 30 và 90 phần trăm RH mà còn kiểm soát được nó.

Chỉ số nhiệt độ và độ ẩm của tủ lạnh: Thiết bị sniffer nhỏ, được mô tả trong dự án này, lấy nhiệt độ và độ ẩm từ bên trong tủ lạnh và truyền trên liên kết RF tới thiết bị thu lân cận. Bộ thu nhận kiểm tra mã nhận được, xác định thiết bị sniffer phù hợp và hiển thị nhiệt độ và độ ẩm trực tiếp. Tại sao chúng ta cần nó bạn nói? Chúng tôi có thể đo nhiệt độ và độ ẩm bên trong tủ lạnh bằng cách sử dụng chỉ báo độ ẩm nhiệt độ bình thường nhưng độ ẩm tương đối có thể không chính xác trong trường hợp đó.



English edetion:

Humidity Sensor: Basics, Usage, Parameters and Applications

Sometimes, after rains, the air feels moist. The water seems to have suspended in the air. However, in certain AC’s you click some buttons and the atmosphere brightens up. How and why does it all happen? Moisture forms up in the air, resulting in humidity. However, the humidity sensor in your AC picks it up and cleans it up for you. Isn’t that wonderful? Let’s take a look how it does that.

A humidity sensor (or hygrometer) senses, measures and reports both moisture and air temperature. The ratio of moisture in the air to the highest amount of moisture at a particular air temperature is called relative humidity. Relative humidity becomes an important factor, when looking for comfort.

Humidity sensors work by detecting changes that alter electrical currents or temperature in the air. There are three basic types of humidity sensors: capacitive, resistive and thermal. All three types of sensors monitor minute changes in the atmosphere in order to calculate the humidity in the air.

Capacitive: A capacitive humidity sensor measures relative humidity by placing a thin strip of metal oxide between two electrodes. The metal oxide’s electrical capacity changes with the atmosphere’s relative humidity. Weather, commercial and industries are the major application areas

Resistive: Resistive humidity sensors utilize ions in salts to measure the electrical impedance of atoms. As humidity changes, so does the resistance of the electrodes on either side of the salt medium.

Thermal: Two thermal sensors conduct electricity based upon the humidity of the surrounding air. One sensor is encased in dry nitrogen while the other measures ambient air. The difference between the two measures the humidity.
 

The capacitive one

The capacitive type sensors are linear and can measure relative humidity from 0% to 100%. The catch here is a complex circuit and regular calibration. However for designers this a lesser hassle over precise measurement and hence these dominate atmospheric and process measurements. These are the only types of full-range relative humidity measuring devices down to 0% relative humidity. This low temperature effect often leads to them being used over wide temperature ranges without active temperature compensation.
 

Tips on Humidity Sensor working

- Coulometric: An electrolyte is formed by absorption of water resulting in a current level which is proportional to the moisture content in the air.
- Gravimetric: A drying agent is exposed to moist air, resulting in weight gain by the drying agent. The increased weight corresponds to the amount of moisture.
- Microwave/Infrared: A transmitted signal varies as the humidity increases. The attenuation is an indication of the moisture content in the medium.
 

Some parameters for judgement

So once you know what it is, and how it works, the next step probably would be to check its working. And how do you do that? By working through some of the below mentioned parameters.

Accuracy: Every sensor has its own calibration curve, based on a 9 point system. It basically pitches the pros against the cons of the particular sensor.

Linearity: It indicates the voltage deviation from the BFSL value and the measured output voltage value, converted to relative humidity.

Reliability: The measurements often cause the sensor to fall out of sync. However for a sensor to be useful, it has to be provide reliable measurements.

Repeatability: The measurements from a sensor, have to be so that they don’t drift apart. Repeatability is the measurement of drift among measurements of a single quantity.

Response time: Typically, the time taken by a sensor to rise to 66% (rise time) or fall to 33% (fall time) of maximum output voltage, is known as the response time.
 

Applications of humidity sensors are far and wide

The applications of humidity sensor range far and wide. People with illnesses affected by humidity, monitoring and preventive measure in homes employ humidity sensors. A humidity sensor is also found as part of home heating, ventilating and air conditioning systems (HVAC systems). These are also used in offices, cars, humidors, museums, industrial spaces and greenhouses and are also used in meteorology stations to report and predict weather.
 

We list out some projects below for reference

Humidity Indicator: Presented here is a simple humidity indicator and controller. In industries such as textile, the change in moisture content has a direct impact on the properties of fabric, such as tensile strength, elasticity, fibre diameter and friction. Cotton and linen require high relative humidity (RH) levels of around 70-80 per cent, since they are very brittle. Wool requires RH levels of around 65 per cent. While silk requires between 65 and 70 per cent. With this circuit, you can not only monitor humidity levels between 30 and 90 per cent RH but also control it.

Fridge Temperature and Humidity Indicator: The small sniffer device, described in this project, picks up temperature and humidity from inside the fridge and transmits on an RF link to a nearby receiver unit. The receiver unit checks the received code, identifies the right sniffer device and displays live temperature and humidity. Why do we need it you say? We can measure temperature and humidity inside the fridge using a normal temperature-humidity indicator but relative humidity could be inaccurate in that case.

 
(Nguyễn Thảo Trường - http://DienElectric.com theo electronicsforu)
BÀI VIẾT XEM NHIỀU