Senzori de umiditate 2.1 Clasificare
În orice sistem de control automat al unuia dintre cele mai importante roluri jucate de senzor.
Orice sondă utilizată pentru a aduna informații despre sistem, pentru a controla parametrii fizici și transformarea acestora într-un semnal electric standardizat.
La uscarea noastră tambur un elemente constitutive majore ale unui senzor de umiditate, care servește pentru controlul umidității materialului de uscare. Măsurarea conținutului de umiditate în aer ambiant, substanțe și materiale este de interes în multe domenii. Pentru a selecta potrivit pentru sistemul nostru, senzorul trebuie să fie clasificate senzori de umiditate, sau ca acestea sunt numite higrometre. uscătoare de ieșire de umiditate este un parametru foarte important în calculul consumului de energie. Într-adevăr, echilibrul energetic al uscătorului cu aer cald, uneori, până la 80% din pierderile de căldură asociate cu aerul evacuat. Prin urmare, este avantajos să se realizeze procesul de uscare cu debit minim de aer și aerul evacuat către exterior, la o umiditate maximă (dar fără a reduce viteza de uscare).
D
Higrometru pot fi împărțite în două grupe:
a) higrometre în baza legii fizice care permite determinarea directă a umidității actuale; l - higrometre condensare, psihrometre, higrometre, electrolitic și sorbție.
b) higrometre, al căror principiu de funcționare se bazează pe proprietățile măsurabile ale corpului-reniu asociat cu umiditate, cum ar fi impedanță higrometrele.
Acestea permit higrometru, în conformitate cu principiile stabilite la baza lor, pentru a defini unul dintre parametrii de aer umed. Acești parametri și higrometru pentru a asigura o măsurare a acestora:
a) Td temperatura punctului de rouă (° C) definit de Kondo satsionnymi, sorbția și higrometrele electrolitice și higrometrelor pe bază de oxid de aluminiu;
b) temperatura bulb umed Th (° C) măsurate psihometre;
c) umiditatea relativă U (%), definit higrometrelor zoaie-schyu pe baza modificării rezistenței și clar. [2.2 STI]
Compararea diferitelor tipuri de higrometre dificile, deoarece acestea sunt destinate să definească diverși parametri ai aerului umed.
Atunci când se compară măsurarea rezultatelor gigromet de tip două set pot fi necesare pentru a trece de la o caracteristică celuilalt aerul umed.
De exemplu, atunci când se compară citirile de higrometrelor rezistenta si condensare se poate compara umiditate relativa-ing, care prezintă un prim tip de senzor și valoarea distanței față de punctul de rouă și temperatura bulbului uscat, care este achiziționată de higrometru Auto-cerned.
Pentru a evalua acuratețea comparației, trebuie luate în considerare vat că o eroare în măsurarea temperaturii punctului de condensare ΔTd va cauza o eroare în valoarea .DELTA.U umidității relative, variind în funcție de valorile Td și U în Corespunzător-dans cu linia de saturație. Într-adevăr, erori în determinarea a două cantități legate factor egal cu tangenta unghiului de înclinare a curbei (dU / dtd) T = const; de exemplu, atunci când temperatura bulb uscat de 10 ° C Td eroare op-determinare 1 ° C conduce la o eroare în valoare de 3% la U = Td -5 ° C și 5% Td = + 5 ° C
Prin urmare, alegerea tipului de higrometru este important să se sublinieze faptul că ei doresc să măsoare, și, pe această bază, este necesar să se selecteze dispozitivul care va măsura acest parametru cu eroare minimă.
P
Principiul de funcționare și de proiectare a higrometrul. [2.3]
Corpul care temperatura la un moment dat poate fi măsurat, răcit treptat până rouă sau îngheț pe suprafața acestora. Apoi, procesul este stabilizat așa-Obra fel încât aerul și între starea de condensare de echilibru este menținut. Temperatura măsurată este, prin urmare, „punctul de rouă», Td (subscript d corespunde punctului de rouă în limba engleză) sau „punctul de îngheț», Tf (f din limba engleză, punctul îngheț). Pornind de la acest lucru este punctul de rouă sub presiune de vapori este determinată în aerul umed.
Higrometre bazate pe punctul de rouă dobândit o precizie suficientă și să devină competitivă după-lor TION automatizate. Fig. 2.1 prezintă o, constructiv-evaluate și circuitul electric automat de condensare higrometru schematică.
Principalele elemente sunt oglinda higrometru si B Tija reglează senzorul de temperatură pentru măsurarea temperaturii oglinzii (termometru cu rezistență de platină sau termocuplu), sursa fasciculului de lumină și un detector optic.
Sursa de lumină se aprinde oglinda de metal așa mai departe din nou, că, în lipsa condensului pe detectorul de lumină nu este în scădere. Apoi, răcirea oglindă (Peltier bloc efect de răcire, cu gheață uscată, azot lichid, și m. P.) Până la apariția condensului. Atunci când un strat de rouă sau a luminii împrăștiate îngheț ajunge la detector, care, prin intermediul sistemului de reglare dă o comandă pentru a afișa o oglindă. La rouă mai mare temperatură dispare și dispare și dis-risipit lumina, ceea ce va duce la o răcire a oglinzilor. Cu propriu-putere asupra stratului de configurare condensator poate fi obținut Sata anumită grosime și, astfel, starea de echilibru a ajunge la-TION între aburul și condensatul acestuia. Senzorul de temperatură atașat pe partea din spate a oglinzii, este permite să se măsoare temperatura.
Principiul de funcționare și de proiectare a higrometrul. [2.3]
Principiul de funcționare este higrometru sorbtsionnoto pe grevanii saramură înainte de până când soluția nu este stabilită o presiune de vapori egală cu presiunea vaporilor
în aerul înconjurător. Știind această temperatură poate fi determinat formarea prin presiunea aburului și, prin urmare, temperatura punctului de rouă.
Prin urmare, atunci când măsurătorile de umiditate folosind soluții saline saturate, pentru care presiunea de vapori va fi cel puțin pe termen de temperatură dată. În practică, cel mai convenabil de clorură de litiu. linia de presiune a vaporilor, respectiv aproximativ linie există umiditate relativă de 12% (vezi Tabelul 2.1.). Zona Ex-polzuemaya pe grafic corespunzător aerul umed este între această linie și linia de saturație. Astfel, în fig. 2.2 prezintă avantajul utilizării clorură de litiu, în comparație cu alte săruri.
După evaporarea curentului de apă care trece între electrozi este micșorată brusc, deoarece conductivitatea soluției de clorură de litiu cristalină este conductivitate semnificativ mai mică, și senzor de temperatură în scădere co-responsabil. Concomitent, clorură de litiu, care este din nou hydrophilicity foarte mare adsorbs vapori de apă, ceea ce conduce la o creștere a rezistenței curentului și senzorul de temperatură. Astfel, un bine-vesie între clorura de litiu solidă și soluția ei. Funinginea-corespun- a principiului menționat acest echilibru are loc la o temperatură, direct legată de presiunea vaporilor și, prin urmare, de asemenea, punctul de rouă, numele, dar această temperatură așa-determinată.
Higrometre bazat pe modificarea impedanță.
Principiul de funcționare și de proiectare a higrometrul. [2.3]
Higrometre bazate pe impedanța AC sunt elementul chuvst-pheno- compus dintr-o substanță higroscopică, care este o schimbare de orice parametri de pas electrice (rezistență sau capacitate), atunci când umiditatea mediului ambiant conductor.
De obicei, acești senzori au o dimensiune foarte mică, și pentru a permite o relativ corectă măsurători TION cu o constantă de timp mică.
Higrometru de impedanță pot fi împărțite în trei grupe:
- capacitiv higrometru bazat pe polimer dielectric-ing;
- capacitiv higrometru bazat pe dielectric alumină.
și
Luați în considerare impedanță de tip rezistiv higrometru.
În unele aplicații concrete, este utilizată structura ca lichid substanță higroscopică TION. Electroliți conduce curentul electric, iar rezistența lor depinde de volum, proporțional cu conținutul de apă în acesta-ing Koto. De asemenea, o modalitate de a converti umiditatea relativă într-un semnal electric tac cunoscut. Relația dintre umiditatea relativă și rezistența poate fi afișată ca izoterma de sorbție. Fig. 2.4 prezintă o curbă tipică a unei co-neascultare elementul sensibil umiditate relativă de higrometru rezistiv-ment. Rețineți că intervalul de rezistență de comutare TION poate include de la mai puțin de 1 până la 80 megohmi. De fapt, rezistența la Rm higrometru depinde-od neous la umiditate și temperatură: influența acesteia din urmă poate fi compensată prin circuitele potențiometrice, în care ra rezistența la secvența comutată, dar Rm și dependența sa de temperatură este aceeași ca și cea din Rm (Figura 2.5.).
Principiul de funcționare și de construcție. [2.3]
Stratul de electrics di- polimerici câțiva microni absoarbe o grosime de moleculele de apă în aerul înconjurător este prezent, astfel Xia stabilește echilibru cu aerul. Acest lucru duce la o schimbare în dielectric constant strat cal și schimbarea în consecință containerul: un condensator, în care este utilizat dielectric.
Experiența arată că această schimbare capacitate depind-ing asupra umidității relative care descrie INDICA-linear lege suficient de bine, iar coeficientul de proporționalitate este dependentă slab de temperatură.
Există diferite metode de fabricare condensatoare cu peliculă subțire. Descrise mai jos structura (fig. 2.6, a)
reprezintă o tehnologie de senzor proiectat de laborator de electroni-ics și informații (LETI) și descărcat brad-mea CORECI.
Procesul de fabricație cuprinde depunerea unui polimer pe primul electrod de tantal și apoi acoperirea polimer subțire (grosime între 100 și 10000 A) un strat de crom prin depunere Waku Înțelept. Acest strat produce fisuri în stratul dielectric (Fig. 2.6,6), care, în special, elimină dependența timpului de întârziere a grosimii acestui al doilea strat. Aici, crom este utilizat pentru a face data-chik nu sunt sensibile la impurități cu sulf. Într-un anumit-ryh higrometre capacitiv ca electrod poros este utilizat foarte subțire (
100A) strat de aur.
strat pe bază de alumină dielectric higrometru capacitive
Principiul de funcționare și de proiectare. [2.3]
dielectric aplicabil este un strat de depunere anodice sprijinit-alumină mijlocul stvom pe o placă de aluminiu pre-resents un prim electrod; ca un alt electron-un fel este un strat metalic depus pe izolator (fig. 2.7, a). Higrometru impedanței de acest tip, așa cum este descris în secțiunea anterioară, variază în funcție de umiditatea relativă a mediului ambiant (fig. 2.7, b).
și
Depunerea anodic se realizează prin electroliza apei TION soluție de acid sulfuric, anodul este realizat din aluminiu. Prinderea la acest electrod de oxigen-conv schaet metale depunere de oxid, care apare atunci când set-puncte ale setului de colaps, rezultând într-o structură de strat poros.
Higrometre bazate pe acest principiu, HN cel mai convenabil pentru a măsura valori de umiditate scăzută. În acest caz, este necesar ca grosimea stratului poros este redus la minimum; după depunerea stratului anod a fost lustruit pentru a reduce grosimea acestuia și de a face detectorul sensibil numai la temperatura mediului ambiant special a punctului de rouă al mediului.
Al doilea electrod metalic este aplicat pe suprafața de alumină; acest lucru poate fi folosit alumino-rice, cupru, aur, argint, platină, paladiu, nicrom. Electrodul trebuie să fie suficient pentru a nu acoperi cuva de deasupra stratului de oxid de aluminiu poros mici mai mult decât non-necesitate.
Principiul de funcționare și de construcție. [2.3]
Electrolitica Higrometre posibil să se determine conținuturile foarte reduse de vapori de apă în aerul care conține gaze Dru-Gie.
Un element senzor al unei astfel de higrometru (fig. 2.8), cu durată din tub de 10 cm lungime, care sunt aranjate răsucite într-un electrozi de platină sau rodiu-spirală LARG cu un strat de phos-Forneys anhidridă (P2 O5) între ele.
Gazul este circulat în tubul de măsurare și cu-ține în ea de vapori de apă este absorbită de fosfor clorura angid-magneziu, care este transformat într-un acid fosforic. Este creat între electrozi o tensiune de curent continuu de aproximativ 70 V, care cauzeaza electroliza apei cu eliberarea oxigenului și hidrogenului și regenerarea anhidridă fosforică. Potrivit Zuko-bine Faraday care definește relația dintre electricitate CMV cantitativă care curge între electrozi și apă cantitativ-stvom, supusă electrolizei la pro-disociere a fost de 1 g echivalent (. E. 9 g) de apă, energia electrică necesară 96500 Kl. Un mol de apă care conține 16 g de tip acru, și 2 g și cuprinde două legături de hidrogen. Dacă notăm masa de divizare a apei în timpul electrolizei pe unitatea de timp, prin dmeldt, puterea valorii curentului electric pentru a
unde este exprimat în amperi, un EMD / dt în kg / s. Notând debitul (m3 / s) care circulă în senzor, prin Qv, iar concentrația vaporilor de apă, exprimată în kg de abur per 1 m3 de aer prin Cv, valoarea EMD / dt poate fi exprimat prin relația
unde a - coeficientul de captare a moleculelor de apă în strat P2 O3. Atunci când o geometrie senzor adecvat și sigur da valoarea FLOW și poate fi adus practic la 1. Cu toate acestea, în orice caz, pentru o anumită geometrie, acest raport rămâne constantă atunci când viteza aerului este constantă și deoarece calibrarea se poate determina valoarea sa reală.
Concluzie: pentru sistemul nostru (uscare cu tambur) este cea mai potrivită, în opinia noastră,
un higrometru capacitiv bazat pe alumină.
2.2 Calculul dispozitivului primar.
