Конденсаційні датчики вологості — це прилади, що вимірюють вологість повітря за температурою точки роси, тобто моменту, коли водяна пара починає конденсуватися.

Принцип роботи

  1. Охолоджується спеціальна поверхня (дзеркало або пластина).
  2. Коли температура поверхні досягає точки роси, на ній з’являється конденсат.
  3. Фіксується температура в момент появи конденсату.
  4. За температурою точки роси обчислюють абсолютну та відносну вологість.

Основні типи

  • Оптичні — реєструють появу крапель за зміною відбиття світла від дзеркала.
    • Принцип дії
      • Світлодіод або лазер спрямовує промінь на охолоджуване дзеркало.
      • Поки поверхня суха, світло відбивається рівномірно.
      • Коли температура досягає точки роси, на дзеркалі з’являються мікрокраплі води.
      • Краплі викликають розсіювання світла.
      • Фотодіод фіксує зміну інтенсивності відбитого або розсіяного світла.
      • Система визначає момент появи конденсату і вимірює температуру дзеркала — це і є точка роси.
    • Схема
      • джерело світла → дзеркало → фотоприймач
      • охолоджувач (часто елемент Пельтьє) → дзеркало
      • термодатчик → вимір температури
    • Переваги саме оптичного методу
      • Дуже висока чутливість (реєструє перші краплі)
      • Безконтактне виявлення конденсату
      • Висока точність вимірювання точки роси
    • Недоліки
      • Дзеркало потребує чистоти (пил і забруднення спотворюють сигнал)
      • Складніша електроніка
    • Ключова ідея
      • Поява конденсату змінює характер відбиття світла, і цю зміну легко точно зафіксувати оптично.
  • Електричні конденсаційні датчики вологості працюють на тому, що поява конденсату змінює електричні параметри поверхні.
    • Принцип дії
      • Поверхню датчика (з електродами) охолоджують.
      • За відсутності конденсату між електродами:
        • електропровідність дуже мала
        • ємність практично стала
      • Коли температура досягає точки роси, утворюється тонка плівка води або мікрокраплі.
      • Вода:
        • збільшує електропровідність між електродами
        • змінює діелектричну проникність, а отже й ємність
      • Електроніка фіксує цю зміну та визначає момент конденсації.
    • Основні варіанти
      • Резистивні — вимірюється зменшення електричного опору.
      • Ємнісні — вимірюється зміна електричної ємності.
    • Переваги
      • Простіша конструкція, ніж у оптичних
      • Нижча вартість
      • Компактні розміри
    • Недоліки
      • Чутливі до забруднення та солей у воді
      • Менша довготривала стабільність
      • Потребують калібрування
    • Ключова ідея електричних конденсаційних датчиків
      • Поява конденсату → зміна опору або ємності → визначення точки роси.
  • Дзеркальні конденсаційні датчики (дзеркало точки роси) — це найточніші прилади для вимірювання вологості, їх часто використовують як еталонні.
    • Принцип дії
      • Дзеркало охолоджується до температури нижче температури повітря.
      • Коли температура дзеркала досягає точки роси, на ньому з’являється тонкий шар конденсату.
      • Появу конденсату фіксують оптично або електрично.
      • Вимірюють температуру дзеркала в момент конденсації — це і є точка роси.
      • За допомогою точки роси можна обчислити відносну вологість та парціальний тиск водяної пари.
    • Особливості
      • Висока точність (помилка ±0,1…0,2 °C точки роси)
      • Використовуються як еталонні прилади у метрології
      • Складні та дорогі
      • Потребують регулярного очищення дзеркала
    • Ключова ідея дзеркальних конденсаційних датчиків
      • Дзеркальні датчики вимірюють точку роси безпосередньо за фізичним явищем конденсації і через це є найнадійнішими.

Переваги конденсаційних датчиків вологості

  • Точність: Забезпечують високу точність вимірювань.
  • Широкий діапазон: Можуть вимірювати як низький, так і високий рівень вологості.
  • Стійкість до забруднень: Менш чутливі до забруднень, ніж деякі інші типи датчиків.

Недоліки конденсаційних датчиків вологості

  • Чутливість до температури: Показники можуть варіюватися залежно від температури навколишнього середовища.
  • Необхідність калібрування: Потребують регулярного калібрування для підтримки точності.

Застосування

  • Метеорологічні станції: Для вимірювання вологості повітря.
  • HVAC-системи: Контроль вологості для підтримання комфортного мікроклімату.
  • Промислові процеси: У виробництвах, де важливо підтримувати певний рівень вологості.
  • Лабораторні вимірювання
  • Авіація та кліматичні камери

Дещо інше: