חיישני לחות וטמפרטורה למדידת רמת הלחות באוויר: עקרון הפעולה מסוגים שונים

שמירה על מיקרו אקלים ברמה נתונה חשובה לא רק לכמה תהליכי ייצור, אלא גם לחיים נוחים של אנשים. אחד החלקים המרכזיים לכך הם חיישני לחות וטמפרטורה. לציוד מדידה זה יש מספר דגמים, הנבדלים זה מזה בגודל, בעלות, בעקרון הפיזי המשמש ובדיוק המדידה.

מידע תיאורטי

לחות האוויר מאפיינת את כמות אדי המים שבו בטמפרטורה מסוימת. יש לחות מוחלטת ויחסית. הראשון מציג את כמות המים בצורת קיטור, הממוקם ביחידת נפח של גז, ונמדד בגרמים למטר מעוקב. לכל גז בטמפרטורה מסוימת יש לחות מוחלטת משלו, כשמגיעים אליה מתחיל תהליך עיבוי הנוזל.

הלחות היחסית מציינת את המידה שבה מצב הלחות הנוכחי הגיע לערך מוחלט. הוא נמדד באחוזים ותלוי גם בטמפרטורה של הגז. בלחות יחסית של 100% בטמפרטורה מסוימת מגיעים ל"נקודת הטל" - מתחיל תהליך הפרדת הלחות מהגז בצורה של טיפות קטנות. ככל שהטמפרטורה שלו גבוהה יותר, כך הלחות המוחלטת גדולה יותר. לכן, מערכות בקרת אקלים ביתיות ותעשייתיות רבות מצוידות בחיישן טמפרטורה ולחות משולב.

תכונות של עיצובים שונים

ישנם חמישה מהסוגים הפופולריים ביותר של חיישני לחות אוויר. כלומר:

• קיבולי;
• אוֹפּטִי;
• התנגדות;
• אֶלֶקטרוֹנִי;
• תרמיסטור.

לכל סוג יש יתרונות וחסרונות משלו. הבחירה בחיישן לחות אוויר להתקנה במכשיר ספציפי מבוססת על איזון היתרונות והחסרונות של דגם מסוים. היצרנים בוחרים באפשרות הטובה ביותר מבחינת אמינות, דיוק מדידה ועלות.

סוג קיבולי

הגרסה הפשוטה ביותר של מכשיר מדידה כזה היא מעבה אוויר. כאשר כמות אדי המים בגז משתנה, תכונות הגז עצמו משתנות, כולל הקבוע הדיאלקטרי. מדידה של האחרון עם עיבוד נתונים שלאחר מכן נותן ייצוג של הרוויה של אוויר באדי מים.

שינוי מורכב יותר נבדל בכך שבמקום אוויר, ממוקם דיאלקטרי מיוחד בין לוחות הקבלים, הרגיש לכמות הלחות באוויר. חיישן כזה מסוגל למדוד את תכולת הלחות של לא רק גזים, אלא גם עצמים מוצקים קטנים.

גרסה מושלמת ומדויקת יותר של החיישן הקיבולי מורכבת משתי אלקטרודות מסרק המונחות על מצע. הם מחליפים את לוחות הקבלים,

בין היתרונות של חיישנים קיבוליים הם הבאים:

• הפשטות של המכשיר;
• זול;
• אמינות העבודה.

אבל יש גם חסרונות:

• דיוק מדידה נמוך כאשר הערך מתקרב לסף התחתון;
• התלות של הקריאות בטוהר המדיום (לחלקיקים מאובקים קטנים בגז יש השפעה משמעותית על הקבוע הדיאלקטרי);
• הצורך באספקת חשמל לחיישן.

חיישן אופטי

סוג זה הוא המדויק ביותר, אך גם היקר ביותר. הוא משמש, ככלל, במכשירי מעבדה ובייצור עם תהליכים טכנולוגיים הרגישים לאדי מים. במכשירי חשמל ביתיים, השימוש בחיישן אופטי אינו מעשי.

עקרון הפעולה הוא כדלקמן: קרן אור מוזנת למראה, אשר לאחר השתקפות, נקלטת על ידי חיישן הפוטו, הקירור ההדרגתי של פני המראה מוביל לתחילת התהליך עיבוי אדי מים ופיזור קרן האור המוחזרת, קיבוע ועיבוד של "נקודת הטל" ומצב הטמפרטורה והלחץ הנוכחי נותן מידע על מידת הלחות אוויר.

הסוג האופטי הוא גם חיישן לחות וגם חיישן טמפרטורה.

מד לחות התנגדות ואלקטרוני

חיישנים אלו הם פשוטים בעיצובם, אך דיוק המדידה שלהם הוא הנמוך ביותר. עקרון הפעולה של אלמנט התנגדות הוא כדלקמן: חומר בעל עמידות נמוכה ורגישות גבוהה ללחות ממוקם בין שתי האלקטרודות (בדרך כלל זה תחמוצת אלומיניום), ההתנגדות הכוללת נמדדת, הנתונים מעובדים כדי לחשב את הלחות היחסית.

עקרון הפעולה של הסוג האלקטרוני מבוסס על התכונה של אלקטרוליט המופעל על שכבת בידוד חשמלית לשנות את ריכוזה כאשר כמות אדי המים באוויר משתנה. סוג זה של חיישן רמת לחות קטן בגודלו, מה שמאפשר להתקין אותו במכשירים קטנים. יחד עם זאת, למדדי לחות אלקטרוניים יש דיוק מדידה מספיק עבור מכשירי חשמל ביתיים ואמינות. יתרון נוסף הוא היכולת למדוד לחות אוויר ללא קשר לטמפרטורת הסביבה.

מגוון תרמיסטורים

תרמיסטור הוא אלמנט אלקטרוני לא ליניארי שבו ההתנגדות משתנה במידה רבה עם שינוי קל בטמפרטורה. בחיישן, תרמיסטור אחד מובנה בתא אטום באוויר יבש והשני נמצא במגע ישיר עם הסביבה. אדי לחות, כאשר הם פוגעים בתרמיסטור השני, מתעבים חלקית ומתאדים. זה משנה את הטמפרטורה וההתנגדות שלו. השוואת ההתנגדות של שני התרמיסטורים נותנת מושג לגבי מידת הלחות באוויר.