سنسور رطوبت چیست؟
سنسور رطوبت یکی از مهمترین دستگاههایی است که به طور گسترده در کاربردهای مصرف کننده ، صنعتی ، پزشکی ، زیست محیطی و غیره برای اندازه گیری و نظارت بر رطوبت مورد استفاده قرار گرفته است.در این مقاله با انواع سنسورهای رطوبت آشنا خواهید شد.
رطوبت چیست؟
رطوبت به عنوان مقدار آب موجود در هوای اطراف تعریف می شود. این مقدار آب در هوا عامل اصلی در سلامتی بشر است. به عنوان مثال، ما حتی اگر دمای ۰C با رطوبت کمتری باشد یعنی هوا خشک باشد ، احساس راحتی خواهیم کرد.
اما اگر دما ۱۰۰ درجه سانتیگراد باشد و رطوبت آن زیاد باشد یعنی مقدار آب در هوا زیاد باشد ، پس کاملاً ناخوشایند خواهیم بود. رطوبت همچنین عامل اصلی برای کارکرد تجهیزات حساس مانند الکترونیک ، تجهیزات صنعتی ، دستگاه های حساس به الکترواستاتیک و دستگاه های فشار قوی و غیره است. این تجهیزات حساس باید در محیط رطوبت مناسب دستگاه کار شوند.از این رو ، سنجش ، اندازه گیری ، نظارت و کنترل رطوبت کار بسیار مهمی است. در زیر برخی از مناطق مهم کاربرد برای سنجش ، اندازه گیری و کنترل رطوبت ذکر شده است.
کاربرد سنسور رطوبت
خانگی : حس و کنترل رطوبت در خانه ها و دفاتر کار مهم است زیرا شرایط رطوبت بالاتر بر جریان خون تأثیر می گذارد. مناطق دیگر شامل پخت و پز ، مزارع داخلی و غیره
صنعتی : در صنایعی مانند پالایشگاه ها ، مواد شیمیایی ، فلز یا سایر صنایع که از کوره استفاده می شود ، رطوبت بالا میزان اکسیژن هوا را کاهش می دهد و از این رو سرعت پخت را کاهش می دهد. صنایع دیگر مانند پردازش مواد غذایی ، منسوجات ، کاغذ و غیره نیز نیاز به کنترل رطوبت دارند.
کشاورزی : تکنیک های آبیاری مانند آبیاری قطره ای به رطوبت دقیق گیاهان احتیاج دارند. همچنین رطوبت موجود در خاک نقش مهمی در رشد مناسب گیاه دارد. مناطق دیگری که به کنترل رطوبت نیاز است ، پوشش گیاهی در محیط داخلی است.
الکترونیک و نیمه هادی : تقریباً همه دستگاه های الکترونیکی دارای طیف وسیعی از مقادیر رطوبت هستند که در آنها مطابق انتظار کار می کنند. به طور کلی ، این مقدار چیزی در حدود ۱۰٪ – ۵۰٪ رطوبت خواهد بود. پارچه های نیمه هادی (گیاهان تولیدی) باید مقادیر بسیار دقیق دما و رطوبت را حفظ کنند زیرا حتی اختلاف دقیقه نیز می تواند تأثیر زیادی در تولید داشته باشد.
پزشکی : تجهیزات پزشکی مانند هواکش ها ، دستگاه های جوجه کشی ، دستگاه های ضدعفونی کننده و غیره به کنترل رطوبت نیاز دارند. همچنین در گیاهان دارویی و فرآیندهای بیولوژیکی استفاده می شود.
انواع سنسور رطوبت و کاربرد آن
رطوبت سنسورها دستگاه های بسیار مهمی هستند که به اندازه گیری رطوبت محیط کمک می کنند. از نظر فنی ، دستگاهی که برای اندازه گیری رطوبت جو استفاده می شود ، رطوبت سنج است. سنسورهای رطوبت یا رطوبت سنج ها را می توان براساس نوع رطوبت مورد استفاده برای اندازه گیری طبقه بندی کردحسگرهای مطلق رطوبت (AH) یا حسگرهای رطوبت نسبی (RH). سنسورهای رطوبت را می توان بر اساس پارامتر مورد استفاده برای اندازه گیری رطوبت یعنی سنسورهای رطوبت خازنی ، سنسورهای رطوبت رسانایی الکتریکی (یا مقاومتی) و سنسورهای رطوبت هدایت گرمایی طبقه بندی کرد.
انواع دیگری از سنسورهای رطوبت یا رطوبت سنج ها مانند رطوبت سنج نوری ، رطوبت سنج نوسان دهنده و رطوبت سنج Gravimetric وجود دارد.
سنسورهای رطوبت خازنی
سنسورهای رطوبت بر اساس اثر خازنی یا به سادگی سنسورهای رطوبت خازنی یکی از انواع اساسی سنسورهای رطوبت موجود است.آنها اغلب در کاربردهایی مورد استفاده قرار می گیرند که عواملی مانند هزینه ، سختی و اندازه نگران کننده هستند. در سنسورهای رطوبت نسبی خازنی (RH) ، قدرت الکتریکی مواد دی الکتریک با تغییر رطوبت تغییر می کند.
کارکرد سنسورهای خازنی RH
یک سنسور RH خازنی ساده می تواند از یک خازن پر از هوا ساخته شود زیرا رطوبت موجود در اتمسفر قابلیت تغییر آن را می دهد. اما برای کاربردهای عملی ، هوا بعنوان دی الکتریک امکان پذیر نیست.از این رو ، فضای بین صفحات خازن معمولاً با یک ماده دی الکتریک مناسب (ایزوله کننده) پر می شود ، که ثابت دی الکتریک آن در صورت تغییر رطوبت تغییر می کند.روش معمول ساخت یک سنسور RH خازنی استفاده از فیلم پلیمری رطوبت ساز به عنوان دی الکتریک و رسوب دو لایه الکترود در دو طرف است.
روش دیگر برای استفاده از سنسورهای خازنی RH مشاهده تغییرات فرکانس نوسان ساز ساخته شده با استفاده از یک خازن با موضوع آزمایش حساس RH به عنوان دی الکتریک است. این تنظیمات اغلب در محصولات دارویی استفاده می شود.نمونه های آزمایشی مانند قرص های پزشکی بین دو صفحه (که الکترودهای خازن را تشکیل می دهند) قرار می گیرند تا خازنی را در مدار LC Oscillator تشکیل دهند. فرکانس نوسان ساز با رطوبت موجود در نمونه آزمایش تغییر می کند.اجازه دهید ساخت یک سنسور RH خازنی بر پایه فیلم پلیمری ترموستات نازک را ببینیم. روی یک لایه سیلیکونی ساخته می شود. روی این بستر ، دو الکترود فلزی ساخته شده از آلومینیوم ، پلاتین یا کروم رسوب می کند. شکل این الکترودها به گونه ای تراش خورده است که ، الکترودها الگویی بین دیجیتالی دارند.
در بالای این لایه ، یک لایه دی الکتریک رسوب می کند. تصویر زیر نمای بالایی و مقطعی سنسور رطوبت خازنی را نشان می دهد. توجه داشته باشید که دو مقاومت حساس به دما روی یک لایه قرار می گیرند تا جبران کننده دما باشند.
مزایای سنسورهای رطوبت خازنی
• ولتاژ خروجی نزدیک خطی است.
• آنها در طول استفاده طولانی مدت نتایج پایداری را ارائه می دهند.
• می تواند طیف گسترده ای از RH را تشخیص دهد.
معایب سنسورهای رطوبت خازنی
• فاصله از سنسور و مدار سیگنالینگ بسیار محدود است.
کاربردهای حسگرهای رطوبت خازنی
سنسورهای رطوبت خازنی در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شوند از جمله:
• سیستم های تهویه مطبوع
• چاپگرها و دستگاه های نمابر
• ایستگاه های هواشناسی
• اتومبیل
• فرآوری مواد غذایی
• یخچال ، کوره و خشک کن
سنسور رطوبت مقاومتی
سنسورهای رطوبت مقاومتی نوع مهم دیگری از سنسورهای رطوبت هستند که مقاومت (امپدانس) یا رسانایی الکتریکی را اندازه گیری می کنند. اصل پشت سنسورهای رطوبت مقاومتی این واقعیت است که رسانایی در هادی های غیر فلزی به محتوای آب آنها بستگی دارد.
کارکرد سنسورهای رطوبت مقاومتی
سنسور رطوبت مقاومتی معمولاً از موادی با مقاومت نسبتاً کم تشکیل شده و این مقاومت با تغییر رطوبت به طور چشمگیری تغییر می کند. رابطه بین مقاومت و رطوبت نمایی معکوس است. ماده با مقاومت کم در بالای دو الکترود رسوب می کند.الکترودها برای افزایش سطح تماس در الگویی با دیجیتال سازی قرار می گیرند. مقاومت بین الکترودها هنگامی که لایه بالایی آب را جذب می کند تغییر می کند و این تغییر را می توان با کمک یک مدار الکتریکی ساده اندازه گیری کرد.
برخی از مواد معمولاً مورد استفاده نمک ، بسترهای مخصوص پردازش ، پلی الکترولیت های جامد و پلیمرهای رسانا هستند. سنسورهای رطوبت مقاومتی مدرن با مواد سرامیکی پوشانده می شوند تا از آنها محافظت بیشتری شود. الکترودهای موجود در سنسور معمولاً از فلزات نجیب مانند طلا ، نقره یا پلاتین ساخته می شوند.
مزایای سنسورهای رطوبت مقاومتی
• کم هزینه
• اندازه کوچک
• فاصله سنسور و مدار سیگنال می تواند زیاد باشد (مناسب برای عملیات از راه دور).
• بسیار قابل تعویض است زیرا هیچ استاندارد کالیبراسیون وجود ندارد.
معایب سنسورهای رطوبت مقاومتی
• مقاومت سنسورهای رطوبت به بخارات شیمیایی و سایر آلاینده ها حساس هستند
• در صورت استفاده با محصولات محلول در آب ، قرائت های خروجی ممکن است تغییر کند.
کاربردهای سنسورهای رطوبت مقاومتی
سنسورهای رطوبت مقاومتی یا الکتریکی رسانا سنسورهای کم هزینه ای با اندازه نسبتاً کوچک هستند. آنها اغلب در چندین برنامه صنعتی ، خانگی یا مسکونی و تجاری استفاده می شوند.
امیدوارم این مقاله مفید واقع شود لطفا نظرات خود را با ما در میان بگذارید.
بسیار مفید و کامل بود
ممنونم