Die Aufrechterhaltung des Mikroklimas auf einem bestimmten Niveau ist nicht nur für einige Produktionsprozesse wichtig, sondern auch für das angenehme Leben der Menschen. Ein wesentlicher Bestandteil hierfür sind Feuchte- und Temperatursensoren. Dieses Messgerät hat mehrere Modelle, die sich in Größe, Kosten, verwendetem physikalischen Prinzip und Messgenauigkeit unterscheiden.
Inhalt
- Theoretische Informationen
- Merkmale verschiedener Designs
- Kapazitiver Typ
- Optischer Sensor
- Resistives und elektronisches Hygrometer
- Thermistor-Vielfalt
Theoretische Informationen
Die Luftfeuchtigkeit charakterisiert die darin enthaltene Wasserdampfmenge bei einer bestimmten Temperatur. Es gibt absolute und relative Luftfeuchtigkeit. Die erste zeigt die Wassermenge in Form von Dampf, die sich in einer Volumeneinheit von Gas befindet und in Gramm pro Kubikmeter gemessen wird. Jedes Gas hat bei einer bestimmten Temperatur seine eigene absolute Feuchtigkeit, bei deren Erreichen der Prozess der Flüssigkeitskondensation beginnt.
Die relative Feuchte gibt an, inwieweit der aktuelle Feuchtezustand einen absoluten Wert erreicht hat. Sie wird in Prozent gemessen und hängt auch von der Temperatur des Gases ab. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% bei einer bestimmten Temperatur wird der "Taupunkt" erreicht - der Prozess der Feuchtigkeitsabscheidung aus dem Gas beginnt in Form kleiner Tröpfchen. Je höher die Temperatur, desto höher die absolute Luftfeuchtigkeit. Daher sind viele Haushalts- und Industrieklimasysteme mit einem kombinierten Temperatur- und Feuchtigkeitssensor ausgestattet.
Merkmale verschiedener Designs
Es gibt fünf der beliebtesten Arten von Luftfeuchtigkeitssensoren. Nämlich:
- kapazitiv;
- optisch;
- widerstandsfähig;
- elektronisch;
- Thermistor.
Jeder Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Die Wahl eines Luftfeuchtigkeitssensors zum Einbau in ein bestimmtes Gerät basiert auf der Abwägung von Vor- und Nachteilen eines bestimmten Modells. Hersteller wählen die beste Option in Bezug auf Zuverlässigkeit, Messgenauigkeit und Kosten.
Kapazitiver Typ
Die einfachste Variante eines solchen Messgerätes ist ein Luftkondensator. Wenn sich die Wasserdampfmenge im Gas ändert, ändern sich die Eigenschaften des Gases selbst, einschließlich der Dielektrizitätskonstante. Messung der letzteren mit anschließender Datenverarbeitung ergibt Darstellung der Sättigung von Luft mit Wasserdampf.
Eine komplexere Variante unterscheidet sich dadurch, dass anstelle von Luft ein spezielles Dielektrikum zwischen die Kondensatorplatten gelegt wird, das empfindlich auf den Feuchtigkeitsgehalt der Luft reagiert. Ein solcher Sensor ist in der Lage, den Feuchtigkeitsgehalt nicht nur von Gasen, sondern auch von kleinen festen Objekten zu messen.
Eine perfektere und genauere Version des kapazitiven Sensors besteht aus zwei Kammelektroden, die auf einem Substrat platziert sind. Sie ersetzen die Kondensatorplatten,
Zu den Vorteilen kapazitiver Sensoren zählen:
- Einfachheit des Geräts;
- kostengünstig;
- Zuverlässigkeit der Arbeit.
Aber es gibt auch Nachteile:
- geringe Messgenauigkeit, wenn sich der Wert dem unteren Schwellenwert nähert;
- die Abhängigkeit der Messwerte von der Reinheit des Mediums (kleine Staubpartikel im Gas haben einen erheblichen Einfluss auf die Dielektrizitätskonstante);
- die Stromversorgung des Sensors erforderlich.
Optischer Sensor
Dieser Typ ist der genaueste, aber auch der teuerste. Es wird in der Regel in Laborgeräten und in der Produktion mit wasserdampfempfindlichen technologischen Prozessen eingesetzt. Bei Haushaltsgeräten ist die Verwendung eines optischen Sensors nicht praktikabel.
Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Ein Lichtstrahl wird dem Spiegel zugeführt, der nach der Reflexion vom Fotosensor erfasst wird, die allmähliche Abkühlung der Spiegeloberfläche führt zum Beginn des Prozesses Kondensation von Wasserdampf und Streuung des reflektierten Lichtstrahls, Fixierung und Verarbeitung des „Taupunkts“ und des aktuellen Temperatur- und Druckzustandes gibt Aufschluss über den Feuchtigkeitsgrad Luft.
Der optische Typ ist sowohl ein Feuchtigkeits- als auch ein Temperatursensor.
Resistives und elektronisches Hygrometer
Diese Sensoren haben ein einfaches Design, aber ihre Messgenauigkeit ist am niedrigsten. Das Funktionsprinzip eines Widerstandselements ist wie folgt: Ein Material mit geringem Widerstand und hoher Feuchtigkeitsempfindlichkeit wird zwischen die beiden Elektroden gelegt (normalerweise es ist Aluminiumoxid), der Gesamtwiderstand wird gemessen, die Daten werden verarbeitet, um die relative Luftfeuchtigkeit zu berechnen.
Das Funktionsprinzip des elektronischen Typs beruht auf der Eigenschaft eines auf eine elektrisch isolierende Schicht aufgebrachten Elektrolyten, seine Konzentration zu ändern, wenn sich die Wasserdampfmenge in der Luft ändert. Diese Art von Feuchtigkeitssensor ist klein und kann daher in kleinen Geräten installiert werden. Gleichzeitig verfügen elektronische Hygrometer über eine ausreichende Messgenauigkeit für Haushaltsgeräte und Zuverlässigkeit. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Luftfeuchtigkeit unabhängig von der Umgebungstemperatur zu messen.
Thermistor-Vielfalt
Ein Thermistor ist ein nichtlineares elektronisches Element, bei dem sich der Widerstand bei geringer Temperaturänderung stark ändert. Im Sensor ist ein Thermistor in eine Trockenluftkammer eingebaut und der andere steht in direktem Kontakt mit der Umgebung. Feuchtigkeitsdämpfe kondensieren, wenn sie auf den zweiten Thermistor treffen, teilweise und verdampfen. Dadurch ändern sich Temperatur und Widerstand. Der Vergleich des Widerstands der beiden Thermistoren gibt eine Vorstellung vom Feuchtigkeitsgrad der Luft.
