Vlažnost predstavlja prisustvo vode u vazduhu. Velika količina vodene pare može predstavljati neprijatnost a može i uticati na proizvodne procese u industriji. Prisustvo vodene pare takođe utiče na različite fizičke, hemijske i biološke procese. Industrijsko merenje vlažnosti je kritično jer može uticati na rezultate poslovanja preko proizvodnih troškova a takođe može uticati i na zdravlje ili bezbednost osoblja. Stoga je detekcija vlažnosti veoma važna, posebno u sistemima kontrole industrijskih procesa.
Relevantni termini
RH predstavlja funkciju temperature te je stoga relativna veličina, i definiše se kao odnos njegove apsolutne vlažnosti i apsolutne vlažnosti zasićenogvazduha pri istoj temperaturi.
Tačka mržnjenja i kondenzacije je funkcija pritiska gasa i nezavisna je od temperature pa se stoga definiše kao apsolutna mera vlažnosti. Tačke mržnjenja i kondenzacije se koriste kada je suvoća gasa od važnosti. Tačka kondenzacije se koristi kao indikator vodene pare pri procesima visoke temperature, poput industrijskog isušivanja. Vlažnost gasova je ponekad izražena u kilogramima vodene pšare po kubiku gasa. Vlažnost u tečnostima i sastojcima je izražena u procentima vode u odnosu na ukupnu masu. U tečnostima u kojima je mala zastupljenost vlage, vlažnost se izražava u ppm (one part per milion – jedan deo prema milion). Korelacija između RH, PPM i tačaka mržnjenja/kondenzacije je data na slici:
Karakteristike senzora vlažnosti
Za senzore vlažnosti važi karakterizacija u n tačaka (obično 9) i izvodi se pri određenoj temperaturi. Pri metodu karakterizacije od 9 tačaka, nivoi vlažnosti su predstavljeni preko RH vrednosti kao i preko odgovarajućih izlaznih DC napona posebno za svaki senzor. Vrednosti se uzimaju za nivoe vlažnosti od 0%, 25%, 53,2%, 75,3%, 93,8%, 75,3%, 53,2%, 25% i 0%. Na osnovu rezultata karakterizacije, prikazuje se odgovarajuća prava linija (BFSL – best fit straight line) a karakteristike senzora se navode kataloški.
Kapacitivni senzori
Kondenzator sa vazdušnim zazorom kao dielektrikom može poslužiti kao senzor relativnevlažnosti, zato što vlaga u atmosferi menja električnu permitivnost prema jednačini:
Gde je T apsolutna temperatura izražena u kelvinima, P je pritisak vlage u vazduhu, Ps je pritisak vlage u vazduhu pri saturaciji na temperaturi T, H je relativna vlažnost u %. Prethodna jednačina pokazuje da je dielektrična konstanta vlažnost vazduha, pa zato i kapacitivnost, proporcionalna relativnoj vlažnosti vazduha. Umesto vazduha takođe može da se koristi i neki drugi materijal čija se dielektrična konstanta značajno menja kada se izloži vlažnom vazduhu. Osnovna struktura kapacitvnog senzora prikazana je na slici:
Na aluminijumskom supstratu, formira se niža elektroda korišćem zlata, platine ili drugog matrijala. Polimerski sloj se deponuje na elektrodi, i ovaj sloj detektuje vlažnost. Na vrhu polimernog filma se deponuje sloj od zlata i on ima ulogu gornje elektrode.gornja elektroda omogućuje da vodena para prođe do sloja za detekciju vlage. Vodena para ulazi ili napušta ovaj sloj do trenutka ravnoteže između vodene pare i okolnog vazduha ili gasa.
Otporni senzori
Otporni tip senzora vlažnosti registruje promene vrednosti otpornosti elemenata senzora, kao rezultat promene vlažnosti. Osnovna struktura senzora otpornog tipa je prikazana na slici:
Karakteristična je promena impedanse kao rezultat promene broja pokretnih jona.
Otporni senzori pokazuju neleinearni odziv na promene vlažnosti. Ovaj se odziv može linearizovati analognim ili digitalnim metodama. Tipična promenljiva otpornost se prostire u opsegu od nekoliko oma do 100 kΩ.
Preciznost
Preciznost senzora je specifikovana na osnovu određenih kalibracionih kriva za svaki pojedinačni senzor. Kao primer ćemo razmotriti senzor preciznosti ±2% RH (BFSL). Ako je izlazni napon senzora 0,689 V na 0% RH, prosečni nagib (odnosno BFSL) od 0,036 V/%RH predstavlja pomeraj od 0,662, a stoga je BFSL greška tačnosti (0,689 – 0,662)/0,036 = 0,75% RH. Kako je preciznost senzora ±2% RH (BFSL), npr. 0,072 V, u tom će slučaju vrednost napona na izlazu senzora uvek biti 0,662±0,072 V, odnosno vrednost između 0,59 V i 0,734 V.
Uzajamna promenljivost
Uzajamna promenljivost definiše voltažni raspon za bilo koju grupu senzora na određenoj RH tački. Kao primer ćemo razmotriti senzor koji ima uzajamnu promenljivost ±5% na 0% RH. Pri prosečnom nagibu krive od 0,036 V/%RH i pomeraju od 0,662 V, ±5% RH iznosi ±0,18 V. To znači da je vrednost izlaznog napona ovog uređaja 0,662 V ± 0,18 V, odnosno u opsegu između 0,482 V i 0,842 V.
Linearnost
Linearnost ukazuje na promenu napona na osnovu vrednosi BFSL i izmerene vrednosti izlaznog napona.
Ponovljivost
Ponovljivost predstavlja maksimalno odstupanje na izlazu senzora, za ponavljana odstupanja od nivoa vlažnosti u opsegu merenja vrednosti senzora, pod identičnim uslovima. Tako npr. za vrednost 0,013 V uz nagib od 31 mV/RH dobićemo vrednost 0,42 %RH.
Vreme odziva
Vreme odziva se meri pri tzv. „sporom kretanju vazduha“ (manje brzine od 5 m/s). Uglavnom važi da vreme potrebno da izlazni napon senzora raste do vrednosti od 63% svoje konačne vrednosti ili pada do 37% ispod konačne vrednosti pri izlaganju postepenom rastu ili opadanju vlažnosti, označava se kao vreme odziva.
Kako odabrati senzor vlažnosti
Regulacija vlažnosti se u zavisnosti od njene primene može obavljati različitim vrstama senzora. U slučaju regulacije velike relativne vlažnosti prostorije, kontrola vlažnosti se može relativno jeftino realizovati, a može biti primenjena u raznim aplikacijama gde nije potrebna fina regulacija. Kako ne postoje realni fizički standardi za relativnu kalibraciju vlažnosti, senzori vlažnosti nisu valjano specifikovani, te je zbog toga korisnicima teško da porede senzore različitih proizvođača. To zahteva da korisnik dublje razmotri specifikacije u cilju provere onoga šta je naveo proizvođač.
na sajtu ne mogu da nadjem kontakt tel
Mozete nam pisati na office@automatika.rs.