Системы контроля температуры и влажности в помещении

Принцип работы системы мониторинга температуры и влажности

Датчик представляет собой небольшую микросхему, оснащенную термистором и емкостным датчиком влажности. Эти элементы определяют влажность и температуру воздуха. Самый распространенный датчик — это микросхема DHT11. Именно она используется в большинстве умных метеостанций.

Домашняя метеостанция — это комбинированная система, состоящая из дисплея, внешнего (выносного) или встроенного датчика температуры и влажности, а также специальных алгоритмов (примитивная операционная система). Принцип работы домашней метеостанции прост: датчик влажности и температуры собирает информацию о текущем состоянии воздуха и передает ее процессору метеостанции. Это, в свою очередь, обрабатывает эти данные и отображает их на экране.

Чаще всего умные метеостанции отображают текущие показатели температуры и влажности, а также прогноз на ближайшее время (от нескольких часов до нескольких дней).

  • Данные с датчиков системы, расположенных в разных точках складского или производственного помещения, поступают на центральный коммутатор или диспетчеру, где информация обрабатывается.
  • Световая и звуковая сигнализация может быть подключена непосредственно к датчикам контроля температуры и влажности.
  • Данные о влажности и температуре в помещении с коммутатора отправляются на сервер, откуда передаются в локальную сеть компании или в облачный сервис, доступ к которому пользователь имеет через личный кабинет.
  • В случае отказа системы мониторинга сервер информирует пользователя с помощью SMS и других средств связи.

Области применения системы дистанционного контроля температуры

Системы дистанционного контроля температуры и давления используются в различных организациях:

  • Музеи;
  • Выставочные залы;
  • Библиотеки;
  • Научные и производственные лаборатории;
  • Школы и детские сады;
  • Аптеки и фармацевтические склады;
  • Холодильники;
  • Больницы;
  • Продуктовые склады;
  • Витрины для супермаркетов;
  • Рефрижераторы;
  • Теплицы;
  • Инкубаторы;
  • Элеваторы и т.д.

Подробнее с различным назначением можно ознакомиться на сайте: https://librotech.ru.

Разница между проводными и беспроводными системами

Преимущества проводного подключения:

  • Высокая надежность проводных линий.
  • Аккумуляторы заменять не нужно, так как питание на датчики и сигнализацию подается по кабелю.
  • Независимость от изъянов и вмешательства со складской техники.
  • Возможность перекрыть любое помещение, самое сложное.

Недостатки:

  • Более сложный и трудоемкий монтаж.
  • Затраты на кабели и крепежные материалы.

Какими бывают умные метеостанции

  1. Самые примитивные метеостанции оснащены только встроенным датчиком и дисплеем, показывающим текущие значения. Такие датчики могут определять показатели только внутри помещения и не могут предсказать погоду за окном. Эти датчики недорогие и простые, подходят, если владельцу нужно только контролировать влажность и температуру в помещении и ему не нужна какая-либо другая информация.
  2. Более сложные устройства оснащены выносными датчиками температуры и влажности. Такие метеостанции уже умеют предсказывать погоду на улице. В свою очередь, внешние датчики могут быть проводными и беспроводными (Wi-Fi, Bluetooth). Проводные показывают более точные прогнозы, но они не так удобны в использовании, как беспроводные.
  3. Самые современные метеостанции собирают информацию как в помещении, так и на улице. Они предоставляют подробный прогноз погоды на ближайшие дни (3-5 дней). Чаще всего показывают дополнительную информацию: температуру ощущений (как ее ощущает человек на улице), фазы луны (а также приливы и отливы воды) и другую информацию.

Типы и принцип работы

Влажность окружающей среды рассчитывается как масса воды в одном кубическом метре воздуха и определяется как процент насыщения. Работа любого датчика влажности основана на преобразовании физического количества влажности в электрический сигнал. По способу определения количества воды датчики влажности могут использовать прямой или косвенный метод измерения. В зависимости от принципа работы все устройства условно делятся на шесть типов, которые мы рассмотрим более подробно.

Резистивный

Системы контроля температуры и влажности в помещении

Это один из самых дешевых типов датчиков влажности. Его работа основана на свойстве некоторых токопроводящих материалов поглощать влагу, из-за чего изменяется омическое сопротивление элемента.

В качестве таких материалов используются пористые порошковые структуры, чаще всего оксид алюминия. Порошок наносится на плату между двумя электродами, выполненными в виде следов, и спекается до состояния пленки. Наличие поверхностной пленки предотвращает последующее растворение керамического порошка и образование конденсата в его структуре. Однако при взаимодействии с молекулами воды, содержащимися в воздухе, пленка меняет свои физические свойства.

Итак, в относительно сухом состоянии проводимость датчика влажности характеризуется номинальным значением. Но по мере накопления влаги на поверхности пленки сопротивление такого резистора будет пропорционально уменьшаться, проводимость будет увеличиваться, как и величина тока, протекающего в цепи. Влажность контролируется путем измерения тока или падения напряжения на резистивном элементе.

Емкостной

Системы контроля температуры и влажности в помещении

Емкостной датчик влажности работает по принципу классического конденсатора, пластины которого взаимодействуют с окружающим воздухом. Всего можно выделить три основных типа емкостных датчиков, различающихся конструктивными особенностями:

  • Первый тип состоит из двух пластин, между которыми находится воздушное пространство. В сухом состоянии воздух является диэлектриком, поэтому емкость конденсатора максимальна. Поскольку воздух насыщен влагой, его проводящие свойства увеличатся, а емкость пропорционально уменьшится.
  • Второй тип — это сам конденсатор, между якорями которого находится чувствительный диэлектрик, активно реагирующий на влагу. На клеммы конденсатора подаются импульсы заданной частоты, что позволяет более точно рассчитать степень влажности.
  • Третий вид — пластина в форме гребешка на доске. Такие модели требуют дополнительной температурной компенсации при измерениях.

Термисторный

В основе работы такого датчика влажности лежит термистор, нелинейный резистор, сопротивление которого напрямую зависит от температуры окружающей среды. Термистор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику, при малейшем изменении температуры элемента изменяется и омическое сопротивление.

Системы контроля температуры и влажности в помещении

Принцип работы терморезисторного датчика влажности основан на сравнении показаний двух термисторов. Один из них помещен в герметичную капсулу с сухим воздухом и является основным параметром. Второй термистор установлен в перфорированной капсуле, взаимодействующей с воздушными массами. Оба термистора расположены в плечах измерительного моста для сравнения показаний.

По мере увлажнения воздушного пространства термистор в перфорированной капсуле покрывается влагой. Слой жидкости начинает испаряться с поверхности резистора, за счет чего быстрее остывает, в результате чего характеристики прибора меняются. Из-за разницы в сопротивлении между двумя термисторами мост будет разбалансирован. Чем выше влажность, тем больше будет изменяться электрическое значение, степень влажности будет определяться при изменении силы тока или напряжения.

Оптический

Системы контроля температуры и влажности в помещении

Оптический датчик влажности работает по принципу определения точки росы, состояния окружающей среды, в котором влага в паровой фазе из воздуха осаждается в виде капель на поверхности. Принцип работы этого устройства основан на следующей последовательности операций:

  • С одной стороны, зеркало нагревается или охлаждается, чтобы получить на его поверхности точку росы.
  • С другой стороны, он снабжен световым лучом, обычно излучаемым отдельно установленным светодиодом.
  • Свет отражается зеркалом и попадает на фотодиод или другой светочувствительный элемент, который реагирует на интенсивность светового потока.
  • Когда капли появляются на поверхности зеркала, свет будет преломляться, интенсивность потока будет уменьшаться, а величина тока, передаваемого фотодиодом, изменится.

Оптический датчик влажности считается самым точным, но и самым дорогим. Основная сложность в эксплуатации такого прибора — необходимость содержать поверхность в чистоте, иначе точность измерения значительно снизится.

Электронный

Работа электронного датчика влажности основана на принципе изменения состояния электролита в зависимости от коэффициента влажности. Это устройство оснащено зондом, обычно с двумя разнесенными электродами. Электроды помещаются в контролируемое пространство, и при подаче напряжения они начинают проводить электрический ток. Когда зазор между электродами намокнет, проводимость увеличится, и ток увеличится.

Эти модели идеально подходят для электронных систем в качестве измерительного прибора для анализа уровня влажности. Их можно подключать к простейшим микроконтроллерам или реле.

Механический

Системы контроля температуры и влажности в помещении

В отличие от датчиков предыдущих типов, влажность измеряется механическими движениями. Самые популярные — весоизмерительные и волосные. К первому типу относятся трубки, заполненные гигроскопическим веществом, обычно хлоридом кальция или перхлоратом магния, которое впитывает влагу из окружающей среды и увеличивает ее массу. По мере увеличения веса стрелка шкалы механически перемещается.

Волосные работают по принципу удлинения человеческого волоса под воздействием влаги. Механические датчики недорогие, не требуют дополнительного питания, но имеют относительно большую погрешность.

Оцените, пожалуйста, материал!
( Пока оценок нет )
Евгений Крыжановский/ автор статьи
Автор блога, в котором делюсь всеми известными мне решениями различных проблем связанными с ПК, смартфонами, Windows и прочими смежными тематиками в IT.
Понравилась статья? Поделись с друзьями:
Блог Евгения Крыжановского
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: