Датчик относительной влажности и температуры

Предложения и замечания по работе сайта пишите: internet@owen.ru

Разработка и производство программируемых логических контроллеров, датчиков, контрольно-измерительных приборов. Средства автоматизации, КИПиА, АСУ ТП.

Предел измерений:	0-100%RН
Рабочий диапазон температур:	-40…+80 °С
Тип исполнения:	настенное со встроенным зондом

Промышленный датчик влажности и температуры ОВЕН ПВТ100 предназначен для непрерывного преобразования относительной влажности и температуры неагрессивного газа в два унифицированных выходных сигнала 4…20 мА и передачи измеренных значений по интерфейсу RS-485 (Modbus RTU).

Предел измерений:	0-100%RН
Рабочий диапазон температур:	-40…+80 °С
Тип исполнения:	настенное с выносным зондом
Длина кабеля выносного зонда:	2,5 м

Предел измерений:	0-100%RН
Рабочий диапазон температур:	-40…+80 °С
Тип исполнения:	настенное с выносным зондом
Длина кабеля выносного зонда:	5 м

Предел измерений:	0-100%RН
Рабочий диапазон температур:	-40…+80 °С
Тип исполнения:	канальное со встроенным зондом

Предел измерений	0-95%Н
Рабочий диапазон	5/95%H
Точность измерения	3%
Рабочий диапазон температур	-20…+70 °С
Абсолютная погрешность измерения температуры	± 0,5 °C
Напряжение питания	11-30VDC

Датчик влажности и температуры ОВЕН ПВТ10 предназначен для непрерывного преобразования относительной влажности и температуры неагрессивного газа в два унифицированных выходных сигнала 4…20 мА и передачи измеренных значений по интерфейсу RS-485 (Modbus RTU).

Предел измерений:	0-100%RН
Рабочий диапазон температур:	-40…+120 °С
Тип исполнения:	настенное с выносным зондом
Длина кабеля выносного зонда:	2,5 м

Предел измерений:	0-100%RН
Рабочий диапазон температур:	-40…+120 °С
Тип исполнения:	настенное с выносным зондом
Длина кабеля выносного зонда:	5 м

Описание
Разновидности

Датчик влажности — специальный прибор, предназначенный для измерения текущего уровня относительной влажности воздуха. Этот параметр напрямую зависит от температуры, поэтому такие устройства, как правило, определяют и ее значение. Датчики влажности находят широкое применение в различных сферах. Они используются в системах кондиционирования и автоматизации производственных процессов, на складах, в лабораториях, а также в быту.

Принцип действия

В датчиках в качестве первичного преобразователя влажности и температуры используется чувствительный элемент (ЧЭ) на емкостном принципе действия. Окружающий воздух к ЧЭ поступает через фильтр датчика. Данные о влажности и температуре воздуха с ЧЭ в цифровом виде поступают в микропроцессор для обработки и, далее преобразуются в выходной сигнал (напряжение или ток, в зависимости от модификации), пропорционально измеренной влажности и температуре.

Обращаясь в компанию «ОвенКомплектАвтоматика», вы можете заказать датчики влажности и температуры воздуха в помещениях по оптимальной стоимости с гарантией качества. Представленные в соответствующем разделе устройства имеют прочный, надежный корпус, компактные габариты и отличаются длительным сроком эксплуатации.

Измерительное оборудование и другая реализуемая продукция соответствует принятым стандартам надежности и безопасности. Приборы проходят обязательную проверку перед поступлением в продажу.

Компания «ОвенКомплектАвтоматика» сотрудничает с производителями оборудования напрямую. Благодаря этому мы имеем возможность исключать необоснованные наценки и вести лояльную ценовую политику.

Также клиенты нашей компании могут рассчитывать на дополнительные бонусы в виде скидок. Они предоставляются оптовым покупателям и постоянным заказчикам.

В компании «ОвенКомплектАвтоматика» действует услуга доставки оборудования. Мы привезем ваш заказ бесплатно по любому адресу в столице при приобретении изделий общей стоимостью свыше 35 000 рублей, а также по области, если итоговая сумма чека составит не менее 100 000 рублей.

Кроме того, специалисты нашей компании выполняют полный спектр работ по гарантийному и послегарантийному обслуживанию изделий. Чтобы уточнить стоимость преобразователей влажности и температуры воздуха или купить оборудование, обращайтесь к нашим сотрудникам по указанному на сайте телефону.

Принцип действия

Датчики температуры и влажности воздуха: основные разновидности и принцип работы устройств

Различают следующие типы таких приборов:

Емкостные датчики. Устройства такого типа представляют собой конденсаторы с воздушным зазором. Диэлектрическая проницаемость воздуха зависит от уровня его влажности. По мере изменения концентрации водяных паров в воздухе меняется и сама емкость конденсатора. В этом заключается принцип работы устройств такого типа.
Резистивные датчики. Такие устройства фиксируют изменения влажности гигроскопической среды. Датчики резистивного типа состоят из подложки, на которую посредством фоторезистора накладываются два электрода, после чего она накрывается проводящим полимером. Такие устройства не нуждаются в калибровке и оптимально подходят для использования в быту.
Термисторные датчики. По алгоритму работы устройства такого типа значительно отличаются от аналогов. Термисторный датчик состоит из двух одинаковых термисторов. Один из них располагается в камере с сухим воздухом, а другой — в специальной камере с отверстиями. Через нее попадает влажный воздух, параметры которого требуется измерить. Термисторы соединяются по мостовой схеме. На одну из диагоналей моста подается напряжение, а с другой считываются показания. Если уровень напряжения на клеммах соответствует нулю, температура в камерах равнозначна. Следовательно, влажность тоже будет одинаковой. Если же выходной уровень напряжения не является нулевым, это свидетельствует о различии в значениях влажности воздуха в камерах. Устройства термисторного типа наиболее часто используются для контроля влажностных показателей в промышленном оборудовании.
Конденсационные датчики. Устройства такого типа считаются наиболее точными. В основе их принципа работы лежит явление, связанное с понятием «точка росы». В момент достижения температурой этой точки, газообразная и жидкая фазы оказываются в условии термодинамического равновесия. Температура точки росы напрямую зависит от влажности и давления окружающей среды. Таким образом, определив эти параметры, возможно легко измерить уровень влажности.
Электронные датчики. Алгоритм работы таких устройств основывается на изменении концентрации электролита, покрывающего собой любой электроизоляционный материал. Оборудование позволяет измерять уровень влажности воздуха с высокой точностью и минимальной погрешностью.

Для многих производственных процессов очень важно поддерживать необходимый микроклимат, в частности, определенное содержание паров воды в воздухе или газе. Для этой цели используются такие приборы, как гигрометр и гигростат. Первые измеряют содержание водяных паров, вторые поддерживают их необходимый уровень. На рисунке 1 показано устройство Роса-10, используемое как в промышленности, так и сельском хозяйстве.

Рисунок 1. Отечественные приборы Роса-10 в различном исполнении

Но датчик влажности применяется не только в производстве (например, для определения характеристик древесины), с его помощью можно регулировать сухость воздуха в помещении (рис.2), измерять насыщение почвы водой и т.д. Предлагаем рассмотреть устройство и принцип работы таких приборов. Это существенно поможет их правильному применению в бытовой сфере, например, чтобы сделать вытяжной вентилятор в ванную, терморегулятор для бани или самодельный датчик температуры и влажности в теплицу.

Рисунок 2. Все современные климатические системы снабжены модулем, измеряющим влажность

Прежде чем перейти к теории, определимся с терминологией.

Терминология

Под абсолютной влажностью подразумевают содержание воды (в граммах) в одном кубометре воздуха. Соответственно, единица измерения этой величины – г/м3. Состояние, при котором содержание воды в газе достигает максимальной величины (100%), называется порогом максимального насыщения или влагоемкостью. При достижении этого предела начинается процесс конденсации.

Необходимо заметить, что влагоемкость прямо пропорциональна температуре: чем она выше, тем большее количество воды может содержаться в том же объеме газа. Именно поэтому цифровой или аналоговый модуль измерения влажности практически всегда снабжен датчиком температуры.

Перейдем к определению, описывающему относительную влажность. Эта величина показывает соотношение влагоемкости и абсолютной влажности, соответствующие температурному режиму на момент измерения. Состояние, при котором эти величины сравняются, называется «точка росы».

Теперь, когда мы определились с терминологией, рассмотрим существующие типы датчиков и узнаем, по какому принципу работает каждый из них.

Виды датчиков и их принцип работы

Наибольшее распространение получили четыре типа приборов, каждый из них имеет свою специфику эксплуатации:

Емкостной. По сути это обычный воздушный конденсатор. Принцип работы основан на изменении диэлектрических свойств воздуха, в зависимости от содержания в нем водяных паров, что вызывает увеличение или уменьшение емкости. Рисунок 3. Емкостной датчик НСН-1000 с широким диапазоном измерения влажности
Резистивный. В основу работы такого устройства заложен принцип изменения сопротивления гигроскопического материала, в зависимости от содержания в нем влаги. В качестве примера можно привести детектор SYH-2RS (рис. 4).

Рисунок 4. Датчик воды SYH-2RS

Поскольку детекторы данного типа чаще всего используются в любительских схемах, мы еще вернемся к рассмотрению их устройства.

Психометрический. Принцип действия этого типа построен на физическом свойстве потери тепла при испарении. В конструкции используется сухой и влажный детектор, разница температур между ними позволяет определить содержание водяного пара в воздухе. Ранее для этого использовались специальные психометрические таблицы, появление цифровой техники существенно упростило процесс. Рисунок 5. Измеритель влажности ВИТ-1 и его цифровой аналог
Аспирационный. Данный тип от предыдущего отличается наличием вентилятора для принудительного нагнетания воздушной смеси или газа. На рисунке 6 демонстрируется подобная модель. Такой прибор нашел широкое применение в тех местах, где слабое или прерывистое движение воздуха.

Рисунок 6. Аспирационный измеритель влажности МВ-4М

Мы привели наиболее распространенные виды детекторов, на самом деле их значительно больше. Например, есть еще оптический датчик, где используется рассеивание света при образовании конденсата по достижению точки росы, термический (задействованы два терморезистора в открытой и герметичной камере), канальный и т.д.

Устройство детекторов резистивного типа

Теперь, как и обещали, рассмотрим конструктивные особенности сенсоров резистивного типа на примере модели SYH-2RS.

Рисунок 7. Устройство резистивного сенсора

1) – вид сбоку; 2) – вид сверху.

Обозначения:

а – керамическая подложка;
b – напыленные электроды;
c – гигроскопичное покрытие на основе оксида алюминия.

Как видите, конструкция сенсора довольно простая, этим и обуславливает низкая стоимость устройств данного типа. А если еще принять во внимание взаимозаменяемость таких элементов, то неудивительно, что в большинстве самодельных устройств для дома (например, датчик протечки воды) радиолюбители предпочитают использовать резистивные сенсоры.

Краткий обзор имеющихся на рынке устройств их применение

Рассмотрим приборы, которые могут быть полезны в быту, начнем с реле влажности воздуха HIG-2 (рис.8), служащего для управления вытяжкой в ванной.

Рисунок 8. Модуль HIG-2 с релейным выходом

Основные характеристики:

устройство запитывается от домашней электросети с напряжением 220 В;
срабатывание при относительной влажности от 60% до 90% (устанавливается);
допустимый ток нагрузки — не более 2 А;
время работы вентилятора после срабатывания задается таймером (2-20 мин.).

Как подключить датчик влажности HIG-2?

Для правильного подключения устройства достаточно придерживаться схемы, приведенной в инструкции к прибору, она показана на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема подключения вентилятора к модулю контроля влажности

На клемнике прибора есть соответствующие обозначения, поэтому сложностей эта операция не вызовет. Если электропроводке квартиры или на самом вентиляторе не предусмотрено заземление, то его можно не подключать, так же не обязательно ставить на вход питания выключатель.

Тех, кого увлекает концепция «умного дома», наверняка заинтересует внешний сенсор Mi Smart (рис. 10). При установке на смартфон специального приложения можно получать информацию о температуре и влажности в квартире. Если задать в такой программе определенные параметры микроклимата, то она известит, если условия будут нарушены.

Рисунок 10. Беспроводной сенсор производства компании Xiaomi

Заметим, что у этого устройства довольно низкая погрешность измерений (для влажности она в пределах 3%, что касается температуры, то точность показаний порядка 0,3 С°). Существенный недостаток – нерусифицированное программное обеспечение, но данная проблема будет решена в ближайшее время.

Тем, кто хочет сделать для теплицы капельный полив с датчиком влажности, можно порекомендовать сенсор Gardena (рис. 11), который регулирует работу клапанов систем этого же производителя.

Рисунок 11. Сенсор Gardena, управляющий системой полива

Для питания устройства используются две алкалиновые батарейки, их заряда хватает на 10-12 месяцев непрерывной работы.

Теперь рассмотрим характеристики промышленной модели цифрового измерителя Ивит-М.Т (рис. 12), который может применяться в производственной сфере, сельском хозяйстве или ЖКХ.

Рисунок 12. Измеритель влажности с выносным датчиком из серии ИВИТ-М

Перечень основных характеристик:

для питания прибора необходимо напряжение 18-36 В;
относительная влажность может быть измерена в диапазоне от 5 % до 95 % (максимальная погрешность не более 4 %);
измерение температуры воздуха в пределах от -40 С° до 50 С° (модификации Н1, V) или от -40С° до 60°(модели Н2, К1, К2), точность 2 С°;
прибор может эксплуатироваться в температурном диапазоне от -40 С° до 50 С°.

Любителей поэкспериментировать наверняка заинтересуют сенсоры DHT11 и DHT22 (рис. 13), которые используются вместе с платформой Ардуино. В сети можно найти много интересных решений на этой элементной базе.

Рисунок 13. Сенсоры влажности для платформы Arduino

a) DHT22; b) DHT11.

Как видно из рисунка внешний вид этих датчиков практически идентичен, это же касается и распиновки. Технические характеристики сенсоров очень похожи, за исключением точности и диапазона измерений. Приведем эти данные.

Основные технические параметры DHT11:

подключение к источнику постоянного напряжения 3-5 В;
в процессе запроса пиковый уровень потребляемого тока не более 2,5 мА;
границы измеряемой влажности и температуры — 20-80 % и 0-50 С°, погрешность 5% и 2 С°;
частота выборки 1 Гц, то есть получать данные можно один раз в течение секунды.

Теперь сравним эти параметры с более точной моделью DHT22:

напряжение источника питания остается без изменений, как и потребляемы ток при передаче данных;
влажность измеряется во всем диапазоне 0-100 %, погрешность в пределах 2-5 %;
границы замеряемой температуры существенно расширены, по сравнению с предыдущей моделью, минимальная -40 С°, максимальная +125 С°.

Стоимость этих приборов вполне доступна на Алиэкспрессе их можно заказать с бесплатной доставкой по $1.28 (DHT11) и $4,9 (DHT22). Если покупать в России цена будет примерно в полтора-два раза дороже. Что касается базовой платформы, то плату Arduino Uno можно приобрести в Поднебесной за $25-$48 (стоимость зависит от комплектации). Программное обеспечение и прошивки скачиваются бесплатно.