Senzorii de temperatură și umiditate sunt printre cei mai utilizați senzori de mediu. Senzorii de umiditate sunt denumiți uneori și higrometre. Aceste dispozitive sunt utilizate pentru a analiza nivelul umidității și temperaturii în aer în orice punct dat sau într-un anumit loc. Astfel de senzori sunt utilizați în mod obișnuit în situații în care condițiile de aer pot fi extreme sau în care condițiile de aer trebuie controlate, din varii motive.

Umiditatea reprezintă prezența apei în aer. Cantitatea de vapori de apă care este prezentă în aer poate afecta nu numai confortul personal, ci poate afecta și diverse procese de fabricație în special în domeniul industrial.

De exemplu, în industria semiconductoarelor, nivelurile de umiditate trebuie să fie controlate și monitorizate corespunzător pentru a asigura o prelucrare corectă a plachetelor. Controlul umidității și temperaturii este, de asemenea, foarte important pentru incubatoare, echipamente respiratorii, sterilizatoare și produse biologice. În plus, prezența vaporilor de apă poate influența și alte procese chimice, biologice și fizice, din industria alimentară sau medicală.

Măsurarea umidității este necesară deoarece cu cât este mai mare umiditatea, cu atât temperatura poate părea mai ridicată. Măsurarea umidității este, de asemenea, un element

important al rapoartelor meteo, deoarece prezența umidității indică șansa de rouă, ceață sau precipitații. Umiditatea relativă mai mare reduce eficiența transpirației pentru a răci corpul. Acest lucru se întâmplă deoarece se previne evaporarea transpirației de pe piele. Drept urmare, se poate simți adesea mai cald în timpul verii în zonele în care există o umiditate relativă mai mare. Astfel, după cum se poate observa, senzorii de temperatură și umiditate sunt extrem de utilizați.

Cum funcționează senzorii de umiditate?

Senzorii de umiditate conțin de obicei un element de detectare a umidității împreună cu un termistor pentru a măsura temperatura. Pentru un senzor de umiditate, elementul senzitiv este un condensator. Modificarea permitivității electrice a materialului dielectric este măsurată pentru a calcula valorile umidității relative.

Materialele cu rezistivitate scăzută sunt utilizate pentru construirea unui senzor rezistiv. Acest material rezistiv este plasat deasupra a doi electrozi. Schimbarea valorii rezistivității acestui material este utilizată pentru a măsura nivelul umidității. Sarea, electroliții solizi și polimerii conductori sunt exemplele de material rezistiv utilizat în senzorul rezistiv. Senzorii termici conductivi măsoară valorile de umiditate absolute.

Pentru a calcula umiditatea, senzorul depinde de măsurarea unor parametrii adiacenți precum temperatura, presiunea, masa, rezistivitatea. Senzorii digitali măsoară schimbarea valorilor de rezistivitate și conductivitate pentru a calcula umiditatea.

Acești senzori generează valorile digitale, ceea ce le face ușor de interfațat și de utilizat cu microcontrolere, cum ar fi plăcile Arduino și Raspberry Pi. Senzorii digitali s-au dovedit a fi un instrument foarte util pentru siguranța echipamentelor electronice sensibile, mai puțin tolerabile la schimbările de mediu. 

Senzorii de umiditate – Aplicabilitate

Senzorii de umiditate sunt dispozitive care indică concentrația de vapori de apă prezentă în aer. Ei furnizează măsurătorile sub forma unui semnal electronic. De asemenea, senzorii de umiditate raportează umiditatea relativă, adică raportul dintre umiditatea din aer și umiditatea maximă la o temperatură stabilită.

Umiditatea relativă este utilă pentru multe aplicații, cum ar fi sistemele de încălzire a locuinței, aparatele de aer condiționat, aplicații de optimizare a confortului în clădirile inteligente și administrarea instalațiilor. Se folosesc senzori pentru măsurarea umidității solului, parametru extrem de important în agricultură în îngrijirea plantelor. 

Senzorii de umiditate de ultimă generație oferă suport pentru conectivitatea la internet și pot fi implementați ușor în aplicațiile Internet of Things (IoT). Acest lucru facilitează integrarea măsurătorilor de umiditate cu rezultatele altor senzori (de exemplu, senzori de temperatură) și crește inteligența aplicațiilor IoT în diferite aplicații din industrie.

Calitatea unui senzor de umiditate se reflectă în acuratețea, fiabilitatea, timpul de răspuns, longevitatea, securitatea, robustețea și ușurința de instalare. Aceste caracteristici determină, de asemenea, costul senzorului. În plus, ele conduc selecția senzorilor de umiditate pentru diferite aplicații.

Cum funcționează senzorii de temperatură?

Temperatura este unul dintre parametrii cei mai frecvent măsurați. Detectarea temperaturii se poate face fie prin contact direct cu sursa de încălzire, fie de la distanță, fără contact direct cu sursa folosind în schimb energie radiată. Există o mare varietate de senzori de temperatură pe piață astăzi, inclusiv termocupluri, detectoare de temperatură de rezistență (RTD), termistori, senzori cu infraroșu și semiconductori.

Principiul de bază al funcționării senzorilor de temperatură este tensiunea pe bornele diodei. Dacă tensiunea crește, temperatura crește, de asemenea, urmată de o cădere de tensiune între bornele tranzistorului de bază și diodă.

Există astfel două tipuri principale de senzori de temperatură:

• Senzori de temperatură cu contact. Acești senzori trebuie să atingă obiectul pentru care măsoară temperatura, indiferent dacă este vorba de solid, lichid sau gaz. Tipurile obișnuite de senzori de temperatură de contact includ termocupluri, RTD, termistori, termostate și senzori de temperatură cu semiconductori. Aceștia ar trebui utilizați atunci când poți stabili un bun contact termic între dispozitiv și ceea ce măsurați. De asemenea, este mai ușor să se obțină monitorizarea continuă și colectarea datelor cu termometre de contact.
• Senzori de temperatură fără contact. Aceștia determină temperatura de la distanță, prin măsurarea radiației termice emise de un obiect sau o sursă de căldură. Aplicațiile pentru acești senzori sunt folosite pentru situații dificile, de exemplu la temperaturi ridicate sau medii periculoase în care trebuie păstrată o distanță sigură de un anumit corp. Senzorii cu infraroșu sunt cel mai frecvent tip de senzori de temperatură fără contact și sunt utilizați în următoarele circumstanțe: atunci când obiectul țintă se deplasează (cum ar fi pe o bandă transportoare sau în mașinile în mișcare), dacă este la o distanță mare dacă există un mediu înconjurător periculos (cum ar fi tensiuni ridicate) sau la temperaturi extrem de ridicate, unde un senzor de contact nu ar funcționa corespunzător.

Senzorii de temperatură – Aplicabilitate

Temperatura este cel mai frecvent tip de măsurare fizică în aplicațiile industriale. Senzorii de temperatură sunt folosiți pentru o gamă largă de scopuri practice în multe industrii din întreaga lume. Acești senzori furnizează intrări într-un sistem pentru a determina aproximativ sau cu precizie temperatura unui anumit obiect sau mediu.

Pentru a produce rezultatul dorit, precizia și capacitatea de reacție și controlul temperaturii sunt esențiale pentru a se asigura că scopul este îndeplinit. Măsurătorile precise sunt vitale pentru asigurarea succesului anumitor procese. Există extrem de multe domenii care folosesc senzori de temperatură, de la domeniul medical, auto, alimentar și multe altele, de exemplu pentru topirea ciocolatei, sistemele de încălzire sau răcire a locuințelor, laboratoare medicale, folosirea cuptoarelor etc.

Iată cele mai frecvente arii de aplicabilitate a senzorilor de temperatură:

• Motoarele electrice pentru măsurarea temperaturii motorului cu scopul de a se preveni arderea acestuia. Motoarele mecanice pentru măsurarea temperaturii uleiului de motor și a temperaturii motorului;
• Cablurile electrice pentru măsurarea temperaturii interne a cablului;
• În centralele termice și aparatele de aer condiționat pentru controlul temperaturii pentru pornirea sau oprirea sistemului de încălzire sau răcire în funcție de temperatura ambientală dorită;
• În aplicații de energie regenerabilă, cum ar fi pompe de încălzire solare, aplicații de ardere a biomasei, energie eoliană, aplicații de reglare epitermală, aplicații de forare geotermală și vehicule feroviare;
• Industria cauciucului și a plasticului;
• Acești senzori au, de asemenea, o mare aplicabilitate în industria biomedicală.

Aspecte de care să ții cont când alegi senzori de umiditate și temperatură

La alegerea senzorilor de temperatură și umiditate, este important să țineți cont de anumite specificații. Printre acești factori se numără:

• Eficiență;
• Precizie;
• Stabilitate pe termen lung;
• Capacitatea de a se recupera de la condens;
• Rezistență la contaminanți fizici și chimici;
• Compatibilitatea cu anumite sisteme;
• Dimensiunea;
• Prețul.

Concluzionând, un senzor de temperatură este un dispozitiv electronic care măsoară temperatura mediului său și convertește datele de intrare în date electronice pentru a înregistra, monitoriza sau semnaliza modificările de temperatură. Există multe tipuri diferite de senzori de temperatură, alegerea lor fiind dată de scopul pentru care sunt folosiți. Unii senzori de temperatură necesită contact direct cu obiectul fizic care este monitorizat (senzori de temperatură de contact), în timp ce alții măsoară indirect temperatura unui obiect (senzori de temperatură fără contact).

Pe RoboFun.ro poți găsi diferite tipuri de senzori de umiditate și temperatură pe care îi poți folosi în proiectele tale de electronică și robotică!