Применение датчиков на практике
Датчики используются для следующих задач:
- поддержание заданного микроклимата в жилых и офисных помещениях: обеспечение комфортного пребывания людей;
- обеспечение необходимых параметров воздуха на складах и в хранилищах: например, архивы, музеи или овощебазы;
- сохранение заданной влажностной среды при работе с биологическими объектами: инкубаторы, лаборатории, медицинские учреждения;
- обеспечение климатических условий на производстве сухих смесей или с применением чувствительной к влажности технике;
- контроль в котельных или водоочистительных станциях: предотвращение образования конденсата;
- соблюдение гигиенических норм в любых помещениях: высокая влажность способствует развитию плесени и грибка.
Сборка самодельных приборов
Не все описанные устройства заслуживают внимания, поэтому отдельно стоит остановиться на тех, которые проще изготовить или дают более точные показания.
Вариант 1 – простейший гигрометр
Многие люди, которые пользуются очками, уже давно обратили внимание на то, что если с холода зайти в теплое помещение, стекла обычно запотевают. Вот только все зависит не только от температуры в комнате, но и от влажности
В одних случаях стекла становятся практически мокрыми, поэтому их приходится хорошо вытирать салфеткой. А вот в других помещениях они очень быстро и сами высыхают.
По этому же принципу устроен и самодельный прибор из подручных средств, с помощью которого удастся определить влажность воздуха в помещении. Только показания окажутся не точными, а приблизительными.
Для этой цели потребуется следующее:
- обычный прозрачный стакан;
- немного чистой воды;
- холодильник.
Также нужно учитывать, что это окажется одноразовый прибор, и чтобы через время снова узнать показания влажности, этот эксперимент придется снова повторить.
Затем стакан с водой вынимаем из холодильника и устанавливаем в помещении, где необходимо проверить уровень влажности. Только ставить его надо подальше от обогревательных приборов, иначе это даст совсем неточные результаты.
На стакане заметен не просто конденсат, а стекающие капли. Это означает повышенный процент влажности в помещении, где проводятся измерения.
Как правило, в результате такого простого и доступного эксперимента можно получить один из 3-х вариантов:
- Когда в помещении воздух окажется пересушенным, и в нем недостаточный процент влажности, в течение 5-8 минут на стенках стакана будет наблюдаться конденсат, который начнет постепенно исчезать.
- Если в комнате наблюдается избыток влаги, сосуд через 5-8 минут покроется уже не конденсатом, а каплями, которые будут стекать вниз по стенкам.
- Но когда на стенках стакана не окажется ни конденсата, ни капель воды, это свидетельствует о том, что в помещении нормальный вариант влажности.
Какой процент влажности воздуха – это уже не удастся сказать с точностью. Можно констатировать только одно: он понижен, превышен или речь идет о приемлемом показании.
Вариант 2 – устройство из природных материалов
Не все знают, что практически все растения тем или иным способом реагируют на влажность воздуха. Чтобы самостоятельно изготовить измеритель из природных материалов, совсем необязательно уметь «читать» поведение растений, надо быть только внимательным.
Шишка обязательно реагирует на изменение влажности как на улице, так и в помещении. Надо просто понаблюдать за ее чешуйками.
Для проведения эксперимента понадобится еще небольшой кусок фанеры. В ее центре крепится шишка, что можно сделать как при помощи гвоздя, так и воспользовавшись скотчем.
Только здесь придется понаблюдать, с какой скоростью будут раскрываться чешуйки:
- если быстро, тогда влажности в воздухе недостаточно;
- когда кончики поднимаются вверх, ощущается избыток влаги;
- если чешуйки долго не меняют своего положения, это говорит о том, что все в порядке.
В последнем случае микроклимат в помещении соответствует средним показаниям. Но и в этой ситуации, используя такой эксперимент, точные данные не удастся получить.
Вариант 3 – гигрометр из салфетки
Самый простой домашний гигрометр удастся изготовить из подручных средств. Он уже окажется более точным, потому что в этом случае используется самодельная шкала показаний. Только ее нужно правильно настраивать.
Для создания самоделки понадобятся:
- белая простая салфетка;
- кусок фанеры;
- несколько гвоздей;
- проволока длиной 3-4 см.
Также надо найти и клей, с помощью которого к фанере приклеивается бумажная салфетка, чтобы она не двигалась.
С обоих концов закрепленной салфетки в фанеру забивается 2 гвоздя. Потом к салфетке крепится 2 куска проволоки. Но один из них обязательно прикрепляется и к гвоздю. Он будет выполнять роль стрелки.
Для точности измерений вначале нужно использовать и настоящий механический гигрометр, чтобы на фанере нарисовать соответствующую шкалу. Этот самодельный прибор удастся использовать и в дальнейшем, он точно не будет одноразовым.
Как выбрать?
В первую очередь при выборе любого прибора, влагомера в том числе, необходимо четко уяснить, для чего вы собираетесь его применять. Если гигрометр предназначен для измерения степени влажности древесных стройматериалов, вам подойдет более дешевый и простой игольчатый влагомер. Если же вы собираетесь работать не только с деревом, но и с его, так сказать, производными – ДСП, МДФ, опилками, а также гипсокартонном, алебастром и другими материалами, вам лучше подобрать более продвинутую и точную модель среди бесконтактных устройств.
Обратите внимание на страну и фирму-производителя. Считается, что наиболее качественные измерительные приборы поставляет нам Старый Свет (Европа)
Но и среди российских, да и китайских заводов много тех, чьи изделия отвечают всем международным стандартам. О них было сказано выше.
Внимательно пролистайте паспорт предполагаемой покупки. Там должны быть указаны все основные технические характеристики изделия, в том числе и максимальная погрешность при измерении. Наилучшим вариантом считаются приборы, у которых этот показатель не превышает 3%. Стоимость и габариты устройства также влияют на торговую привлекательность. Согласитесь, вы охотнее купите компактный прибор, который удобно держать в руке и использовать, нежели более громоздкий аналог? Про цену и говорить нечего – зачем платить больше? И, конечно, приятным бонусом являются дополнительные приспособления и усовершенствования прибора.
Популярные виды приборов
Порядок и особенности измерения уровня влажности гигрометром зависят от вида используемого лабораторного оборудования. Такие приборы отличаются между собой устройством, принципом работы и рядом других параметров.
По конструкции гигрометры бывают механическими и электронными. Первые имеют циферблат со стрелкой, вторые – дисплей, на который выводится информация.
По принципу действия существуют такие типы приборов:
- пленочные;
- волосные;
- весовые;
- емкостные;
- резистивные;
- керамические;
- конденсационные;
- электролитические;
- психометрические.
Пленочные гигроскопы имеют циферблат со стрелкой. Датчиком выступает специальная пленка. Она состоит из органического материала и соединена со стрелкой.
Под воздействием перепада влажности атмосферного воздуха пленка изменяет свой размер. Это приводит к тому, что стрелка смещается в правую либо левую сторону, показывая результат на циферблате.
Преимущество волосного гигрометра состоит в его простой конструкции. Этот прибор можно использовать при определении влажности воздуха при температуре ниже нуля градусов
Основным элементом волосных приборов является натянутый на рамку со стрелкой обезжиренный человеческий или синтетический волос. Принцип работы устройства схож с пленочными видами гигрометров.
При изменении влажности меняется длина волоса. Это приводит к отклонению стрелки в определенную сторону.
Весовые гигроскопы используются для расчета абсолютной влажности. Они оснащены трубками с гигроскопическим материалом. При прохождении воздушной массы наполнитель впитывает влагу и увеличивается в весе.
Забор пробы осуществляется специальным насосом. Систему взвешивают перед закачкой воздуха и после нее. Абсолютную влажность высчитывают, основываясь на полученных показателях, объеме пропущенной воздушной массы.
Емкостные гигрометры имеют в своем составе оксидный конденсатор. Его емкость изменяется в зависимости от концентрации влаги в воздухе. Такие модели необходимо периодически подвергать калибровке. Это связано с тем, что со временем емкость детектора снижается, что сказывается на точности измерения.
Резистивные гигроскопы работают по принципу изменения уровня влажности в зависимости от электрического сопротивления солей и полимеров. Керамические приборы состоят из циферблата со стрелкой. Датчиком выступает особая керамическая смесь (глина, кремний). Ее электролитическое сопротивление зависит от уровня влажности.
Керамические гигрометры показывают исключительно уровень влажности. Дополнительных функций в них нет. Но они точны и позволяют следить за изменением микроклимата в помещении
Приборы конденсационного типа еще называются гигрометрами Ламбрехта. Принцип действия оборудования базируется на использовании встроенного зеркала. Температура этого элемента изменяется вместе с температурой атмосферного воздуха.
Основным элементом электролитических приборов выступает стеклянная, полистирольная либо другая изоляционная пластина, покрытая слоем электролита. В зависимости от концентрации влаги в воздушной среде изменяется сопротивление электролита.
Конденсационный гигрометр отличается высокой точностью. Но для бытового использования он мало подходит из-за определенных сложностей использования
Психометрические гигрометры измеряют влажность атмосферного воздуха на основе понижения температуры смоченного тела. Они состоят из двух термометров: сухого и увлажненного.
Также оснащается прибор питателем – стеклянной колбой, которая заполняется водой. Расчет проводится исследователем самостоятельно. Помогает определить относительную влажность воздуха гигрометром таблица, прилагаемая к устройству.
Помимо приборов, существуют альтернативные способы измерения влажности. Подробнее – читайте далее.
Основные части воздушного увлажнителя
Увлажняющая воздух конструкция, изготовленная своими руками, состоит из следующих частей:
- емкость для воды (испаритель);
- защитная крышка;
- кулер встроенного типа;
- регуляторное устройство, подающее напряжение;
- фильтры из тканевого материала.
Самым простым сосудом для воды в простейшей конструкции, увлажняющей воздух, считается бутылка. И при этом ее объем не имеет значения. Основное заключается в том, что из бутылки, находящейся в перевернутом виде, прекрасно поступает вода.
Все затратные части сводятся к пластиковой емкости с водой, насадкой, распылительным устройством, небольшим увлажнителем.
Налаживание
Налаживание регулятора начинают с подбора резистора R2 для установки границ шкалы резистора R3, а затем градуируют шкалу. Для этого гигристор и контрольный психрометр помещают в камеру с изменяющейся влажностью. Психрометром определяют влажность в камере и, изменяя сопротивление резистора R3, добиваются срабатывания реле К1.
Каждому значению влажности в камере соответствует свое положение движка резистора R3. По полученным точкам строят шкалу регулирования влажности.
При эксплуатациии автоматического регулятора следует избегать конденсации влаги на гигристоре. Изменение характеристик датчика от запыления можно предотвратить, установив его вертикально и поместив в защитный кожух.
Источник
Как сделать гигрометр своими руками
И хотя гигрометр для инкубатора стоит недорого, его можно изготовить самостоятельно. Выполненный влагомер для инкубатора своими руками дает более точные показатели, чем его аналоги, приобретенные в магазине.
Схема
Чтобы сделать самодельное устройство, необходимо:
- Взять два ртутных термометра для измерения температуры воздуха, воду. Также необходимо взять доску, на которой поместятся оба градусник.
- Оба термометра нужно прикрепить к доске параллельно друг другу. Под одним из них устанавливается сосуд с дистиллированной водой.
- Ртутный шарик одного градусника необходимо аккуратно обернуть тканью, не контактируя с ним. Затем ткань следует завязать нитью, не слишком туго. Этот градусник называется влажным, а второй – сухим.
- Край ткани нужно опустить в воду на 5-7 мм.
- Показатели обоих градусников сопоставляются друг с другом и при помощи таблицы узнают относительную влажность воздуха в инкубаторе.
Иногда приходится опрыскивать яйца водой, чтобы повысить влажность в камере. Но прибегать к такому приему следует только в случае яиц водоплавающих птиц. Остальным зародышам достаточно влажности 50-60%. Рассчитать показатель влажности можно при помощи расположенной ниже таблицы.
| Данные сухого градусника | Разность показаний термометров в градусах | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| Относительная влажность в процентах | ||||||||||
| 15 | 100 | 92 | 80 | 71 | 61 | 52 | 44 | 36 | 27 | 20 |
| 16 | 100 | 90 | 81 | 71 | 62 | 54 | 45 | 37 | 30 | 22 |
| 17 | 100 | 92 | 81 | 72 | 64 | 55 | 47 | 39 | 32 | 24 |
| 18 | 100 | 91 | 82 | 73 | 65 | 56 | 49 | 41 | 34 | 27 |
| 19 | 100 | 91 | 82 | 74 | 65 | 58 | 50 | 43 | 35 | 29 |
| 20 | 100 | 91 | 83 | 74 | 66 | 59 | 51 | 44 | 37 | 30 |
| 21 | 100 | 91 | 83 | 75 | 67 | 60 | 52 | 46 | 39 | 32 |
| 22 | 100 | 92 | 83 | 76 | 68 | 61 | 54 | 47 | 40 | 34 |
| 23 | 100 | 92 | 84 | 76 | 69 | 61 | 55 | 48 | 42 | 36 |
| 24 | 100 | 92 | 84 | 77 | 69 | 62 | 56 | 49 | 43 | 37 |
| 25 | 100 | 92 | 84 | 77 | 70 | 63 | 57 | 50 | 44 | 38 |
←Предыдущая статьяКак закладывать яйца в инкубатор Следующая статья →Особенности работы инкубатора «Универсал 55»
Как работает гигрометр?
Существует несколько видов гигрометров, каждый из которых базируется на своем принципе работы:
- Волосной;
- Пленочный;
- Весовой;
- Керамический;
- Конденсационный;
- Электрический.
Самый простой для понимания – волосной:
- В основе механизма действия лежит лишенный жира волос;
- Под действием уровня влажности изменяется длина самого волоса;
- Можно зафиксировать изменения от 30 до 100% влажности;
- Прибор прост в изготовлении и дешев.
Весовой действует несколько иначе:
- Состоит из системы трубочек, заполненных специальным веществом;
- Содержимое способно поглощать из окружающего воздуха влагу;
- При помощи насоса воздух «протягивается» по трубочкам;
- Взвешивая наполнитель до и после, определяют влажность.
В электронных гигрометрах могут использовать охлажденные зеркала, конденсаторы и соли. Но конечный результат всегда выдается на экран в виде пары цифр.
Механизм работы каждого аппарата сводится к тому, что создается система, которая тем или иным образом реагирует на влажность воздуха. Фиксируются изменения, протекающие в этой системе, и выдается конечный результат. Вопрос заключается лишь в точности, долговечности и дешевизне. Какой именно прибор будет наиболее оптимален по всем трем параметрам.
Приборы для измерения влажности воздуха: виды, принцип работы
Современными производителями выпускаются приборы различного типа действия и вида. Самым древним измерительным устройством считается придуманный Леонардо да Винчи в 1400 году влагомер. Сейчас он практически не используется.
Современные влагомеры называются гигрометры
Представлял он собой аптечные весы, на одну чашу которых ложился кусочек воска, а на другую такое же количество какого-нибудь пористого материала. Недостатком устройства является то, что с его помощью можно контролировать только колебания влажности воздуха.
Мнение эксперта
Чебатков Максим Павлович
Специалист по бытовой техники и её ремонту
Современные влагомеры получили название гигрометров. Это более точные измерительные устройства. Производителями выпускается широкий спектр этих изделий, которые имеют различные принципы работы. Все они служат для измерения относительной влажности воздуха и имеют различную степень погрешности.
Различают гигрометры:
- Волосяные. Их принцип действия основан на изменении длины человеческого волоса, который является главным элементом прибора. В сухих помещениях волос укорачивается, а во влажных удлиняется. Эти колебания длины волоса отображаются на шкале прибора в виде показателя процентного содержания паров влаги в воздухе.
- Психометрические. Их конструкция считается наиболее простой. Состоит она из двух ртутных термометров. Один из них сухой, а второй смоченный. Показатель влажности определяется по таблицы из разницы показаний термометров прибора. В основу работу психометра заложен принцип испарения и поглощения воды. При испарении жидкости со смоченной поверхности одного из термометров происходит потеря энергии и, как следствие, падение температуры. Обратный процесс вызывает повышение влажности воздуха в помещении.
- Весовые. Прибор состоит из насоса и трубочек, наполненных гигроскопическим составом, способным поглощать воздух. С помощью насоса в прибор закачивается воздух, по объёму которого и весу конструкции определяется относительная влажность воздуха.
- Механические (керамические). Принцип работы прибора основан на измерении электрического сопротивления наполнителя прибора. Оно изменяется при колебании относительной влажности воздуха. В качестве наполнителя используется керамическая масса, состоящая из окислов каолина, кремния и глины.
- Электронные. Максимально точный прибор. Принцип действия основан на изменении сопротивляемости хлорида лития, который наносится на специальную стеклянную пластинку.
- Конденсационные. Главным элементом прибора является зеркало, температура которого меняется вместе с колебанием влажности воздуха.
Психрометр — устройство, принцип работы
Влажность воздуха в квартире — один из основных показателей домашнего микроклимата. Слишком высокое или низкое содержание влаги в воздухе может доставить дискомфорт и негативно сказаться на самочувствии.
Влажность воздуха — это показатель содержания водяного пара в воздухе. Влажность домашнего воздуха меняется в зависимости от погодных условий и процессов жизнедеятельности людей.
Без специальной аппаратуры определить относительный точный уровень влажности воздуха сложно. Однако не соответствующую норме концентрацию влаги можно определить по сухости кожи и слизистых или скоплению конденсата (точка росы) на окнах и зеркальных поверхностях.
Относительная влажность — содержание водяного пара в воздухе и его взаимодействие с температурой воздуха.
Прибор для измерения влажности воздуха называется гигрометр.
Гигрометр бывает нескольких видов:
- волосяной,
- пленочный,
- весовой,
- конденсационный,
- психрометрический,
- электронный.
Психрометрический гигрометр
Психрометр основан на взаимодействии между собой «сухого» и «влажного» термометров. В приборе установлены два градусника с подкрашенными жидкостями (красного и синего цветов). Одна из этих трубок обмотана хлопчатобумажной тканью, конец которой погружен в резервуар с раствором. Ткань намокает, а затем влага начинает испаряться, тем самым охлаждая «влажный» термометр. Чем ниже влажность воздуха в помещении, тем ниже будут показания термометра.
Чтобы высчитать процент влажности воздуха на психрометре, следует в таблице на приборе найти значение температуры воздуха согласно показаниям градусника и найти разницу значений на пересечении показателей.
Психрометры бывают нескольких видов:
- стационарный. Включает два градусника (сухой и влажный). Работает по принципу, описанному выше. Процент влажности воздуха рассчитывается по таблице.
- аспирационный. От стационарного отличается лишь наличием специального вентилятора, который служит для обдува термометров поступающим потоком воздуха, тем самым ускоряя процесс измерения влажности воздуха.
- дистанционный. Этот психрометр бывает двух видов: манометрическим и электрическим. Вместо ртутных или спиртовых градусников имеет кремниевые датчики. Однако, как и в первых двух случаях, один из датчиков остается сухим, второй — влажным.
Работа психрометра основана на степени охлаждения испарением резервуара «смоченного» термометра при балансе теплообмена и зависящей от количества влаги в вентилируемом потоке воздуха постоянной скорости.
По температуре «смоченного» термометра и температуре воздуха определяют относительную влажность.
Психрометр состоит из двух основных частей — головки 1 и термодержателя 3 (рис. 1).
Внутри головки располагается аспирационное устройство, состоящее из заводного механизма, ключа 2 и вентилятора для психрометра МВ-4-2М; в психрометре М-34-М используется электродвигатель с вентилятором, подключаемый к сети переменного тока напряжением 220 В.
На термодержателе 3 установлены термометры 4, один из которых «смоченный», а другой служит для измерения температуры воздуха.
Термометры защищены от воздействия солнечной радиации как сбоку — планками 5, так и снизу — трубочками 6.
В нижней части термодержателя расположено устройство для регулирования скорости аспирации. Оно состоит из клапана 8, имеющего форму конуса и подпружиненного винта 7. При повороте винта перекрывается определенная часть сечения трубки 9, что приводит к изменению скорости аспирации.
Регулировка скорости до заданной величины проводится на заводе и при необходимости в бюро поверки.
| Рис. 1. Схема аспирационного психрометра МВ-4-2М | При вращении вентилятора в прибор всасывается воздух, который обтекает резервуары термометров, проходит по трубке 9 к вентилятору и выбрасывается наружу через прорези в аспирационной головке. К психрометру прилагаются: пипетка для смачивания, состоящая из стеклянной трубочки, вставленной в резиновый баллон с зажимом; щиток (ветрозащита) для защиты аспиратора от влияния ветра; металлический крючок для подвешивания прибора за шарик на аспирационной головке, поверочные свидетельства к термометрам и паспорт. Для вычисления влажности по показаниям термометров используют психрометрические таблицы или вычисляют по формуле. Формулы и вспомогательные таблицы для вычисления абсолютной и относительной влажности представлены в приложении 1 |
Как узнать влажность воздуха без измерительных приборов
Для проведения этого эксперимента будут необходимы обычный стакан, немного воды и холодильник. На несколько часов в холодильник помещается стакан с холодной водой. Когда температура жидкости в сосуде достигнет 3 – 5˚С, стакан ставят в помещение, где будет измеряться влажность воздуха.
Если воздух в комнате очень сухой, то на поверхности стакана будет наблюдаться конденсат, который исчезнет после 5 – 10 минут наблюдения. Если воздух в помещении очень влажный, то на стенках стакана в течение 5 – 10 минут образуются большие капли конденсата. Если же не наблюдается ничего из двух предыдущих вариантов – воздух в комнате средней влажности.
Как сделать измеритель влажности воздуха своими руками
Психрометр – достаточно несложное по своей конструкции изобретение, поэтому любой желающий сможет сделать его самостоятельно.
Необходимые материалы:
- два спиртовых термометра;
- небольшой отрезок батистовой ткани;
- несколько деревянных реек;
- мелкие шурупы;
- стеклянная баночка.
Для подставки психрометра необходимо взять небольшую деревянную пластину размером 50 мм в ширину и 120 мм длинной. К ней шурупами крепим рейку, длина которой зависит от длины используемых измерительных приборов. Перпендикулярно к ней крепится еще одна планка, на которой будут держаться термометры.
Основу прибора можно соединить с подставкой просверлив в ней небольшое отверстие, либо же использовать клей ПВА. После того, как корпус психрометра собран, нижний баллон одного из термометров обматывается батистовой тканью. Конец ткани опускается в сосуд, в котором находится незамерзающая жидкость.
При проверке показателей изготовленного прибора следует проверить результаты заводского измерителя и сравнить оба показателя. В дальнейшем для определения уровня влажности воздуха необходимо пользоваться специальной психрометрической таблицей.
Использовав минимум материалов и свободного времени, владелец готового изделия получит полезный инструмент для измерения уровня влаги воздуха.
Эта статья ознакомит Вас с инструкцией (руководством по эксплуатации) гигрометров психрометрических типа ВИТ-1 и ВИТ-2, а также о способах утилизации гигрометров психрометрических.
Не забывайте, что Вы можете купить гигрометры психрометрические ВИТ-1 и ВИТ-2 у нас по оптимальной цене.
Обзор видов
В настоящее время можно встретить гигрометры нескольких типов (в зависимости от метода определения уровня содержания воды в материале).
- Кондуктометр. Измеряет электрическую проводимость и вычисляет степень влажности по отклонению от эталона.
- Диэлькометр. Замеряет диэлектрическую проницаемость и, по разнице с эталонным значением, определяет содержание воды.
- Инфракрасные и микроволновые измерители. Определяют в первом случае – степень отражения инфракрасных лучей, во втором – степень поглощения высокочастотного излучения. Эти типы гигрометров нельзя отнести к компактным изделиям – их устанавливают стационарно на крупных деревообрабатывающих предприятиях.
Игольчатые
Другое название кондуктометров – игольчатые влагомеры. Они получили его из-за двух иголок-электродов, которые погружают в древесину, чтобы измерить силу тока между ними. Длина игл может варьироваться от 1,5 до 2,5 см, дистанция между ними целиком зависит от производителя.
Бесконтактные
Диэлькометрические или бесконтактные (индукционные) гигрометры работают по иному принципу – тестируемый образец помещают в искусственно создаваемое ЭМ-поле. При этом образуется электрический ток высокой частоты. Сила его зависит от влажности среды, в которой он образуется.
