در این مقاله قصد داریم تا شما علاقه‌مندان به الکترونیک را با سنسور رطوبت و اصول، کاربرد، پارامترها و کاربردهای آن آشنا سازیم. گاهی اوقات پس از بارش باران، هوا مرطوب می‌شود و به نظر می‌رسد که آب در هوا معلق مانده است. با این حال و در این حالت خاص، شما روی چند دکمه کلیک می‌کنید و محیط روشن می‌شود. چطور و چرا این اتفاق می‌افتد؟ رطوبت در هوا شکل گرفته است. با این حال، حسگر رطوبت در مدار جریان متناوب شما (AC) آن را بالا می‌برد و برای شما تمیز می‌کند. فوق‌العاده نیست؟ بیایید نگاهی به این بیندازیم که چطور این کار را انجام می‌دهد.

سنسور رطوبت (یا رطوبت‌سنج) رطوبت و دمای هوا را اندازه‌گیری و گزارش می‌کند. نسبت رطوبت هوا به بیشترین میزان رطوبت در دمای هوا را رطوبت نسبی می‌نامند.

سنسور رطوبت

یک سنسور رطوبت نمونه

 

سنسورهای رطوبت با تشخیص تغییراتی که جریان الکتریکی یا دما را تغییر می‌دهند کار می‌کنند. سه نوع اساسی سنسور رطوبت وجود دارد:

  1. خازنی
  2. مقاومتی
  3. حرارتی

هر سه نوع سنسور برای محاسبه رطوبت هوا تغییرات جزئی در جو را کنترل می‌کنند. بگذارید با جزئیات درباره این انواع بحث کنیم:

خازنی:

یک سنسور رطوبت خازنی با قرار دادن یک نوار نازک از اکسید فلز بین دو الکترود، رطوبت نسبی را اندازه‌گیری می‌کند. ظرفیت الکتریکی اکسید فلز با رطوبت نسبی جو تغییر می‌کند. آب و هوا، تجارت و صنایع عمده‌ترین زمینه‌های کاربرد هستند.

حسگرهای نوع خازنی، خطی هستند و می‌توانند رطوبت نسبی را از ۰ تا ۱۰۰ درصد اندازه‌گیری کنند. در این مدل، یک مدار پیچیده و تنظیمات منظم وجود دارد. با این حال، برای طراحان این دردسر کم‌تری نسبت به اندازه‌گیری دقیق می‌باشد و از این رو این امر بر اندازه‌گیری‌های جو و فرآیند تسلط دارد. اینها تنها انواع رطوبت نسبی هستند که دستگاه‌های اندازه‌گیری رطوبت نسبی را تا ۰ % اندازه‌گیری می‌کنند. این اثر پایین دما، اغلب منجر به استفاده از آن‌ها بر روی درجه‌حرارت گسترده بدون جبران حرارتی فعال می‌شود.

مقاومتی:

سنسورهای رطوبت مقاومتی از یون‌ها در نمک‌ها برای اندازه‌گیری امپدانس الکتریکی اتم‌ها استفاده می‌کنند. با تغییر رطوبت، مقاومت الکترودها در دو طرف محیط نمک نیز تغییر می‌کند.

حرارتی:

دو حسگر حرارتی، برق را بر اساس رطوبت هوای اطراف هدایت می‌کنند. یک سنسور در نیتروژن خشک قرار دارد در حالی که سنسور دیگر هوای محیط را اندازه‌گیری می‌کند. تفاوت این دو، رطوبت را اندازه‌گیری می‌کند.

توصیه‌هایی در مورد سنسور رطوبت :

Coulometric: یک الکترولیت با جذب آب حاصل می‌شود که منجر به یک سطح جریان می‌شود که متناسب با مقدار رطوبت در هوا است.
Gravimetric: یک عامل خشک‌کننده در معرض هوای مرطوب قرار دارد که منجر به افزایش وزن توسط عامل خشک‌کننده می‌شود. افزایش وزن متناسب با میزان رطوبت است.
مایکروویو / مادون‌قرمز: سیگنال منتقل‌شده با افزایش رطوبت تغییر می‌کند. این میرایی نشانه‌ای از محتوای رطوبت در محیط است.

 

برخی از پارامترها برای قضاوت سنسور رطوبت :

پس زمانی که شما می‌دانید آن چیست و چگونه کار می‌کند، گام بعدی احتمالا بررسی کار آن خواهد بود. شما چطور این کار را می‌کنید؟ با کار کردن از طریق برخی از پارامترهای ذکر شده زیر

دقت:

هر سنسور بر اساس سیستم ۹ نقطه‌ای، منحنی کالیبراسیون مخصوص به خود را دارد. در اصل نکات مثبت را در برابر نقاط ضعف سنسور خاص قرار می‌دهد.

خطی بودن:

خطی بودن نشان‌دهنده انحراف ولتاژ از مقدار BFSL و مقدار ولتاژ خروجی اندازه‌گیری شده، تبدیل شده به رطوبت نسبی است.

قابلیت اطمینان:

اندازه‌گیری‌ها اغلب باعث می‌شوند سنسور از همگام‌سازی خارج شود. اما برای اینکه یک سنسور مفید باشد، باید اندازه‌گیری‌های قابل اعتمادی را ارائه دهد.

تکرارپذیری:

اندازه‌گیری‌ها از یک حسگر باید انجام شود تا از هم جدا و دور نشوند. تکرار پذیری اندازه‌گیری رانش در میان اندازه‌گیری‌های یک مقدار واحد است.

زمان پاسخ سنسور رطوبت :

به طور معمول، زمان افزایش سنسور تا ۶۶٪ (زمان افزایش) یا سقوط تا ۳۳٪ (زمان سقوط) حداکثر ولتاژ خروجی گرفته می‌شود که به عنوان زمان پاسخ شناخته می‌شود.

کاربردهای سنسورهای رطوبت بسیار گسترده است!

کاربردهای سنسور رطوبت بسیار گسترده است. افراد مبتلا به بیماری‌های تحت تأثیر رطوبت، نظارت و اقدامات پیشگیرانه در خانه‌ها از سنسورهای رطوبت استفاده می‌کنند. همچنین یک حسگر رطوبت به عنوان بخشی از سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه هوا در خانه (سیستم‌های HVAC) یافت می‌شود. این سنسورها همچنین در ادارات، اتومبیل‌ها، رطوبت‌سازها، موزه‌ها، فضاهای صنعتی و گلخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و همچنین در ایستگاه‌های هواشناسی برای گزارش و پیش‌بینی هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این مطلب ما برخی از پروژه‌ها که با سنسور رطوبت طراحی می‌شود را در زیر لیست می‌کنیم:

شاخص رطوبت با سنسور رطوبت:

در اینجا یک نشانگر و کنترل‌کننده رطوبت ساده ارائه شده است. در صنایعی مانند منسوجات، تغییر در رطوبت تأثیر مستقیمی بر خصوصیات پارچه مانند استحکام کششی، کشش، قطر الیاف و اصطکاک دارد. پنبه و پارچه به رطوبت نسبی بالا (RH) در حدود ۷۰-۸۰ درصد نیاز دارند زیرا بسیار شکننده هستند. پشم به سطح RH در حدود ۶۵ درصد نیاز دارد. در حالی که ابریشم بین ۶۵ تا ۷۰ درصد نیاز دارد. با استفاده از این مدار می‌توانید سطح رطوبت بین ۳۰ تا ۹۰ درصد RH را کنترل کنید.

نشانگر دما و رطوبت یخچال:

دستگاهی کوچک و مکنده، دما و رطوبت را از داخل یخچال جمع می‌کند و از طریق اتصال RF به یک واحد گیرنده نزدیک انتقال می‌یابد. واحد گیرنده کد دریافت شده را بررسی می‌کند، دستگاه مایع مناسب را شناسایی می‌کند و دما و رطوبت زنده را نمایش می‌دهد. شاید شما بگوئید چرا به آن احتیاج داریم؟ ما می‌توانیم دما و رطوبت داخل یخچال را با استفاده از یک نشانگر رطوبت دما – طبیعی اندازه‌گیری کنیم اما رطوبت نسبی در این حالت نادرست است.

نظارت بر رطوبت و دما با استفاده از Arduino با IoT:

در این پروژه، اطلاعات رطوبت و دما از سنسور DHT-11 با استفاده از ماژول Wi-Fi Arduino MCU و ESP8266 بر روی پلتفرم ThingSpeak مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.

IoT-Enabled Meter آلودگی هوا با داشبورد دیجیتال روی گوشی‌های هوشمند:

در این پروژه دستگاه سنجش آلودگی هوا با قابلیت IoT برای نظارت بر کیفیت هوا در تلفن هوشمند شما با استفاده از برنامه Blynk و برد Arduino ارائه می‌شود. Blynk یک بستر اینترنت اشیا (اینترنت اشیا) برای کنترل Arduino ،Raspberry Pi و موارد مشابه از طریق اینترنت است. در این پروژه Blynk یک داشبورد دیجیتالی بر روی تلفن هوشمند شما ارائه می‌دهد که خوانش کیفیت هوا در زمان واقعی را برای محیط اطراف نشان می‌دهد.