نقش سنسور رطوبت درهوشمند سازی ساختمان 

سنسور رطوبت نقش مهمی در هوشمند سازی ساختمان دارد. رطوبت به مقدار آب موجود در هوای اطراف گفته می‌شود. میزان آب موجود در هوا یک عامل مهم در سلامتی بشر است. به عنوان مثال ، اگر دما 00 درجه سانتیگراد با رطوبت کم باشد، یعنی هوا خشک باشد، احساس راحتی خواهیم کرد. اما اگر درجه حرارت 100 درجه سانتیگراد باشد و رطوبت آن بالا باشد، یعنی مقدار آب هوا زیاد باشد، احساس ناراحتی و خفگی به ما دست می‌دهد.

رطوبت همچنین عامل اصلی کارکردن تجهیزات حساس مانند تجهیزات الکترونیکی، تجهیزات صنعتی، دستگاه‌های حساس به الکترواستاتیک و دستگاه‌های دارای ولتاژ بالا و غیره است. چنین تجهیزات حساسی باید در محیط رطوبت مناسب برای دستگاه مورد استفاده قرار گیرند.
از این رو سنجش، اندازه گیری، نظارت و کنترل رطوبت کار بسیار مهمی است. برخی از زمینه‌های مهم کاربرد سنجش، اندازه گیری و کنترل رطوبت در زیر ذکر شده است.

کاربرد سنسور رطوبت

سنسورهای دما و رطوبت کاربردهای مختلفی دارند که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• خانگی: سنجش و کنترل رطوبت در منازل و دفاتر کار ما از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا رطوبت بالا بر جریان خون تأثیر منفی می‌گذارد. مناطق دیگر شامل محل آشپزی و گلخانه‌های سرپوشیده و غیره است.
• صنعتی: در صنایعی مانند پالایشگاه‌ها، مواد شیمیایی، فلز یا سایر صنایع که از کوره استفاده می‌شود، رطوبت زیاد باعث کاهش میزان اکسیژن موجود در هوا شده و از این رو میزان آتش و حرارت را کاهش می‌دهد. سایر صنایع مانند فرآوری مواد غذایی، نساجی، کاغذ و … نیز نیاز به کنترل رطوبت دارند.

• کشاورزی: روش‌های آبیاری مانند آبیاری قطره‌ای به اندازه‌گیری دقیق رطوبت گیاهان نیاز دارند. همچنین رطوبت موجود در خاک نقش مهمی در رشد مناسب گیاه دارد. مناطق دیگر که کنترل رطوبت مورد نیاز است پوشش گیاهی داخلی است.

• الکترونیک و ابزار نیمه رسانا: تقریباً تمام دستگاه‌های الکترونیکی با طیف وسیعی از مقادیر رطوبتی که در آن کار می‌کنند، رتبه بندی می‌شوند. به طور کلی، این مقدار چیزی شبیه به 10٪ – 50٪ رطوبت است. ابزار نیمه رسانا نیز باید مقادیر دما و رطوبت بسیار دقیق را حفظ کنند زیرا حتی یک اختلاف کوچک نیز می‌تواند تأثیر زیادی در تولید داشته باشد.

• پزشکی: تجهیزات پزشکی مانند ونتیلاتورها، انکوباتورها، ضدعفونی کننده‌ها و … نیاز به کنترل رطوبت دارند. همچنین در گیاهان دارویی و فرآیندهای بیولوژیکی نیز از این سنسورها استفاده می‌شود.

همه موارد ذکر شده و بسیاری از کاربردهای دیگر نیاز به سنجش رطوبت دارند که با استفاده از سنسورهای رطوبت انجام می‌شود.

طبقه بندی سنسورهای رطوبت

سنسورهای رطوبت دستگاه‌های بسیار مهمی هستند که به سنجش رطوبت محیطی کمک می‌کنند. سنسورهای رطوبت یا رطوبت سنج‌ها را می‌توان بر اساس نوع رطوبت مورد استفاده برای اندازه‌گیری طبقه بندی کرد. برای مثال:
• حسگر رطوبت مطلق (AH)
• سنسور نسبی رطوبت (RH).
حسگرهای رطوبت همچنین می‌توانند بر اساس پارامتر مورد استفاده برای اندازه گیری رطوبت طبقه بندی شوند. به عنوان مثال:
• سنسورهای رطوبت خازنی
• سنسورهای الکتریکی (یا مقاومت) رطوبت
• سنسورهای رطوبت رسانایی حرارتی
همچنین انواع دیگری از سنسورهای رطوبت یا رطوبت سنج‌ها مانند Hygrometer Optical ، Hygrometer Oscillating و Hygrometer Gravimetric وجود دارند.

انواع سنسورهای رطوبت

1. سنسورهای رطوبت خازنی

سنسورهای رطوبت مبتنی بر اثر خازنی یا حسگرهای رطوبت خازنی ساده یکی از انواع اساسی سنسورهای رطوبت موجود است.
این حسگرها اغلب در برنامه‌های کاربردی مورد استفاده قرار می‌گیرند که عواملی مانند هزینه، سختی و اندازه مد نظر قرار می‌گیرند. در سنسورهای رطوبت نسبی خازنی (RH)، نفوذپذیری الکتریکی مواد دی الکتریک با تغییر در رطوبت تغییر می‌کند.

نحوه عملکرد حسگرهای رطوبت خازنی

یک سنسور رطوبت خازنی ساده از یک خازن پر از هوا ساخته شده است زیرا رطوبت موجود در جو باعث تغییر در نفوذپذیری آن می‌شود. اما برای کاربردهای عملی، استفاده از هوا به عنوان یک دی الکتریک امکان پذیر نیست.
از این رو، فضای بین صفحات خازن معمولاً با یک ماده دی الکتریک (ایزوله کننده) مناسب پر می‌شود که ثابت دی الکتریک آن هنگام تحمل رطوبت تغییر می‌کند.
این سنسور با قرار دادن نوار نازک اکسید فلزی بین دو الکترود، رطوبت نسبی را اندازه گیری می‌کند. ظرفیت الکتریکی اکسید فلز با رطوبت نسبی جو تغییر می‌کند. آب و هوا، تجارت و صنایع مهمترین برنامه کاربردی این سنسورها محسوب می‌شوند.

مزایای حسگرهای رطوبت خازنی
• ولتاژ خروجی آن تقریباً خطی است.
• نتایج پایدار را در طول استفاده طولانی ارائه می‌دهند.
• می‌تواند طیف گسترده ای از رطوبت نسبی را تشخیص دهد.

مضرات سنسورهای رطوبت خازنی
• فاصله از سنسور و مدار سیگنالینگ بسیار محدود است.

کاربردهای حسگر رطوبت خازنی

سنسور رطوبت خازنی در طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها استفاده می‌شود که شامل موارد زیر است:
• سیستم‌های HVAC
• چاپگرها و دستگاه‌های نمابر
• ایستگاه‌های هواشناسی
• اتومبیل
• فرآوری مواد غذایی
• یخچال، اجاق گاز و خشک کن

2. سنسورهای مقاومتی (سنسورهای رسانایی الکتریکی)

سنسورهای رطوبت مقاومتی نوع مهم دیگری از سنسورهای رطوبت هستند که مقاومت یا هدایت الکتریکی را اندازه گیری می‌کنند. اصل حسگرهای رطوبت مقاومت این است که هدایت در رساناهای غیر فلزی به محتوای آب آن‌ها بستگی دارد.

نحوه عملکرد حسگرهای رطوبت مقاومتی

سنسور رطوبت مقاومتی معمولاً از موادی با مقاومت نسبتاً کم ساخته می‌شود. با تغییر در رطوبت، این مقاومت به میزان قابل توجهی تغییر می‌کند. رابطه بین مقاومت و رطوبت نمایی معکوس دارد. مقاومت کم در بالای دو الکترود قرار می‌گیرد.
مقاومت بین الکترودها هنگامی تغییر می‌کند که لایه بالایی آب را جذب کند. این تغییر را می‌توان با کمک یک مدار الکتریکی ساده اندازه گیری کرد.
سنسورهای مدرن رطوبت مقاومتی با مواد سرامیکی روکش شده‌اند تا از محافظت بیشتری برخوردار شوند. الکترودهای موجود در سنسور معمولاً از فلزات نجیب مانند طلا، نقره یا پلاتین ساخته می‌شوند.

مزایای حسگرهای رطوبت مقاومتی

• کم هزینه
• اندازه کوچک
• فاصله بین سنسور و مدار سیگنال می‌تواند بزرگ باشد (مناسب برای کار از راه دور).
• بسیار قابل تعویض است زیرا هیچ استاندارد کالیبراسیونی برای آن وجود ندارد.

معایب حسگرهای رطوبت مقاومتی

• به بخارهای شیمیایی و سایر آلاینده‌ها حساس هستند
• در صورت استفاده از محصولات محلول در آب، ممکن است قرائت خروجی آن تغییر کند.

کاربردهای سنسور رطوبت مقاومتی

حسگرهای رطوبت مقاومتی یا مقاومت الکتریکی حسگرهای کم هزینه با اندازه نسبتاً کوچک هستند. آن‌ها اغلب در چندین کاربرد صنعتی، خانگی یا مسکونی و تجاری استفاده می‌شوند.

3. سنسور رطوبت رسانایی حرارتی

سنسورهای رطوبت رسانایی حرارتی به عنوان حسگر رطوبت مطلق (AH) نیز شناخته می‌شوند زیرا رطوبت مطلق را اندازه می‌گیرند. سنسورهای رطوبت رسانایی حرارتی هدایت حرارتی هوای خشک و همچنین هوا با بخار آب را اندازه گیری می‌کنند.

نحوه عملکرد سنسورهای رطوبت رسانایی حرارتی

بهترین مؤلفه برای دستیابی به سنسور رطوبت بر پایه هدایت حرارتی، ترمیستور است. از این رو ، دو ترمیستور ریز با ضریب درجه حرارت منفی برای مدار پل استفاده می‌شود.
بدین ترتیب، یک ترمیستور در محفظه‌ای پر از نیتروژن خشک و دیگری از طریق سوراخ‌های کوچک تهویه در معرض محیط باز قرار می گیرد. با روشن شدن مدار، مقاومت دو ترمیستور محاسبه می‌شود و تفاوت بین این دو مقدار به طور مستقیم با رطوبت مطلق (AH) متناسب است.

مزایای حسگرهای رطوبت رسانایی حرارتی

• مناسب برای محیط‌های با دمای بالا و موقعیت‌های با خورندگی بالا.
• بسیار بادوام
• وضوح بالاتر در مقایسه با انواع دیگر

مضرات سنسور رطوبت رسانایی حرارتی

• قرار گرفتن در معرض هر گاز با خاصیت حرارتی متفاوت از نیتروژن ممکن است در اندازه گیری رطوبت آن تأثیر بگذارد.

کاربردهای حسگر رطوبت رسانایی حرارتی
برخی از کاربردهای رایج سنسورهای رطوبت رسانایی حرارتی عبارتند از:
• کوره های خشک کن
• گیاهان دارویی
• اوونز
• خشک کن لباس و دستگاه‌های خشک کن
• خشک کردن غذا

هنگام انتخاب سنسور رطوبت چه نکاتی را باید در نظر بگیریم

موارد زیر برخی از عواملی هستند که هنگام انتخاب یک سنسور رطوبت باید مورد توجه قرار گیرند:
• دقت سنسور
• کالیبراسیون – الزامات و روش‌ها
• اندازه سنسور
• هزینه سنسور و هزینه تعویض
• تکرارپذیری خروجی
• پیچیدگی مدار
• مقاومت در برابر آلودگی
• قابلیت اطمینان سنسور

شرکت مرکزی آژیر با فروش انواع سنسور های رطوبت هوشمند سازی ساختمان شما را کامل می کند