Эти устройства находят применение в простейших метеостанциях, различных системах климат-контроля и концепциях «умного дома», обеспечивая поддержание оптимальной температуры в помещениях, на производственных мощностях и в множестве других областей.
Ремонт и техническое обслуживание автомобилей
Автомобили функционируют в различных климатических условиях и в течение всего года, при этом температура в моторном отсеке может колебаться в пределах -40 до +125 ˚С, а в отдельных узлах автомобиля — от -40 до 1000 ˚С и даже выше. Внутри пассажирского салона температура может варьироваться от -40 до +85 ˚С.
Если в целях сохранения работоспособности механических агрегатов автомобиля допустим широкий температурный диапазон, то для обеспечения комфортной атмосферы для людей, находящихся внутри машины, этот диапазон значительно уже.
Влажность, наряду с температурой, также существенно влияет на комфортные условия внутри автомобиля и на функционирование некоторых его компонент и узлов.
В серийных автомобилях датчики температуры задействуются для контроля температурного режима различных газовых и жидкостных сред, что крайне важно для обеспечения нормальной работы систем управления двигателем, трансмиссией и климат-контролем, а также для диагностических целей (табл. 3).
Измерение температуры жидких сред
В автомобилях с двигателями внутреннего сгорания контроль температуры охлаждающей жидкости является обязательным. Перегрев двигателя может вызвать его внезапный выход из строя, что чревато дорогостоящим ремонтом. Недостаточная температура охлаждающей жидкости также отрицательно сказывается на динамических и экономических показателях работы как двигателя, так и всего автомобиля в целом.
Для преобразования температуры охлаждающей жидкости в электрический сигнал, который затем обрабатывается и анализируется, применяются температурные датчики разных конструкций.
В некоторых более продвинутых и дорогих автомобилях измеряются также температура масла в двигателе и трансмиссии, температура топлива, тормозной жидкости, а также электролита в аккумуляторе. Температурные параметры этих жидкостей подпадают под диапазон -40 до +200 ˚С.
Таблица 3. Обзор устройств автомобиля, в которых производится измерение температуры и влажности.
Виды датчиков влажности
Датчики влажности представляют собой электронные устройства, предназначенные для измерения и передачи информации о содержании водяного пара в воздухе или других газах. Эти устройства находят широкое применение в самых разных областях, начиная от управления промышленными процессами и заканчивая климат-контролем в домах и офисах. Существует несколько типов датчиков влажности, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
Датчики влажности можно классифицировать по разным критериям, таким как механизм работы, принцип действия, конструкция и область применения. Ниже приводятся некоторые из часто встречающихся методов классификации:
Механизм срабатывания
По механизму срабатывания датчики влажности можно разделить на несколько типов, включая:
- Емкостные – измеряют изменения в емкости чувствительного элемента под воздействием влажности;
- Резистивные – фиксируют изменение сопротивления чувствительного элемента в зависимости от наличия влаги;
- Термисторные или психометрические – реагируют на изменения теплопроводности или теплоемкости чувствительного элемента при воздействии влаги;
- Оптические – подвержены влиянию изменения коэффициента преломления или поглощения чувствительного элемента в результате изменений влажности;
- Гравиметрические – регистрируют изменение массы чувствительного элемента в процессе появления влаги.
Принцип действия
Датчики влажности классифицируются также по принципу действия. Некоторые распространенные принципы включают:
- Гигрометрия – измерение абсолютной влажности окружающей среды;
- Точка росы – контроль температуры, при которой водяной пар в воздухе конденсируется в жидкость;
- Психрометрия – измерение относительной влажности окружающего воздуха.
Конструкция
Датчики влажности могут различаться по своей конструкции. Вот некоторые примеры конструктивных решений:
- Тонкопленочные – используют для чувствительного элемента тонкую пленку из определенного материала;
- Объемные – применяют сыпучие материалы в качестве чувствительного элемента;
- Поверхностная акустическая волна (ПАВ) – используют акустические волны для фиксирования изменений влажности;
Микроэлектромеханические системы (MEMS) – в их создании задействованы технологии микрофабрикации для разработки миниатюрных интегрированных датчиков.
Области применения датчиков влажности
Применение датчиков влажности может варьироваться в зависимости от специфики отрасли и ее потребностей. Рассмотрим примеры использования таких датчиков в различных сферах:
- Химическая промышленность – использование датчиков для контроля влажности реагентов и других веществ в ходе химических реакций. Например, в процессе производства кислот, растворов и различных химических соединений.
- Транспортировка топлива – контроль уровня влажности топлива в транспортных средствах и хранилищах позволяет предотвращать коррозию и повреждение топливной системы, а также повышает эффективность сгорания.
- Фармацевтика – контроль влажности в процессе производства и хранения лекарственных средств для обеспечения стабильного качества продукции и защиты от влаги.
- Полимеризация – определение уровня влажности в процессе производства полимеров позволяет улучшать качественные характеристики материалов и предотвращать их деградацию.
- Животноводство – следить за влажностью кормов и питьевых жидкостей для животных, что благоприятно сказывается на их питании и снижает риск заболеваний.
- Хранение продуктов – поддержание необходимого уровня влажности для продовольственных товаров и скоропортящихся изделий. Это помогает предотвратить развитие плесени, гниение и другие формы порчи.
- Обслуживание холодильных и морозильных камер – датчики устанавливаются внутри камер для предотвращения образования льда и повышения эффективности системы охлаждения.
- Лесопереработка – определение уровня влаги в древесных материалах в процессе их переработки и сушки, что критически важно для обеспечения необходимых технологических параметров.
Точность и диапазон измерений
- Определение влажности в диапазоне 20-80% с точностью ±5% RH;
- Определение температуры от 0°C до +50°C с точностью ±2 °C;
- Частота опроса — 1 раз в секунду.
- Определение влажности в диапазоне 0-100% с точностью ±2% RH;
- Определение температуры от -40°C до +125°C с точностью ±0,5°C;
- Частота опроса — 1 раз в 2 секунды.
- Определение влажности в диапазоне 0-100% с точностью ±2% RH;
- Определение температуры от -40°C до +80°C с точностью ±0,5°C.
Цена
Однако, если говорить о ценовых категориях датчиков, то датчик DHT11 выделяется низкой стоимостью, что обычно составляет около 100-200 рублей. Это обусловлено высоким спросом на такие устройства и их простотой в конструкции.
DHT21 и DHT22, в свою очередь, относятся к более дорогостоящим вариантам, их цена колеблется в диапазоне 300-400 рублей, то есть в 2-3 раза выше, чем у DHT11.
Эта разница в стоимости объясняется большей точностью измерений и более широким диапазоном температур, в котором они могут работать. Кроме того, датчик DHT22 защищен специальным корпусом, который защищает его от загрязнения и влаги, что также существенно влияет на ценообразование.
В связи с этим стоит задаться вопросом, насколько целесообразно переплачивать за защитный корпус, если ваш датчик планируется использовать, к примеру, всего лишь в пределах комнатной температуры?
Правила эксплуатации и обслуживания датчика влажности
Важные моменты, которые не следует забывать. К сожалению, датчик температуры и влажности нельзя полностью защитить от негативного воздействия внешних факторов, поскольку в противном случае он утратит способность правильно измерять уровень влаги в воздухе. Поэтому актуальны бережный уход и периодические профилактические мероприятия по обслуживанию данного прибора.
В первую очередь необходимо защищать датчик от попадания на него воды и других жидкостей, а также от конденсации влаги. Если место, где используется датчик, довольно грязное, следует периодически извлекать и очищать защитный колпак. В таких условиях датчик температуры и относительной влажности ДВТ-04.RS.Н1 проявляет свою высокую надежность и долговечность благодаря прочному и герметичному корпусу.
Важно отметить, что если сенсор датчика влажности долгое время остается в среде с высокой относительной влажностью, то чувствительный полимер может впитать лишнюю воду и перестать точно отслеживать уровни влажности. В данном случае можно вернуть сенсор в нормальное состояние, прогрев его в осушенном воздухе (например, с использованием силикагеля) при температуре до 70 ˚С на протяжении нескольких часов.
Сенсор влажности очень чувствителен к загрязняющим веществам, поэтому не рекомендуется прикасаться к нему руками или мыть его различными жидкостями.
Подобным образом, как же проверить, правильно ли он отображает уровень влажности, спросите вы. Этот вопрос абсолютно корректен. Для поддержания точности показаний датчиков температуры и влажности требуется периодически проводить контроль уровня их точности. Лучше всего, если это можно осуществить без извлечения датчика с объекта эксплуатации. Простой и экономичный вариант для этого – использование комплекта солей. Для тестирования вам понадобятся два небольших контейнера с насыщенным раствором соли. С датчика снимается защитный колпак и на его место устанавливается контейнер. Через 20-30 минут можно сравнить показания датчика с показаниями насыщенного раствора выбранной соли. Точность данной методики приближается к 0,1%. Более подробная информация о методе контроля точности измерения относительной влажности представлена в разделе: Набор солей для поддержания постоянной относительной влажности.
Для различных сфер применения вы можете выбрать и приобрести надежные и точные датчики влажности, имеющие разнообразные конструктивные исполнения и выпускаемые отечественными производителями на сайте Relsib.com.
Протокол связи с одной шиной DHT22
Протокол связи с одной шиной предназначен для взаимодействия между датчиком DHT22 и микроконтроллером. Передача пакета данных длится около 4 миллисекунд и состоит из целых и десятичных частей. Общая длина данных составляет 40 бит и имеет формат MSB. Структура данных выглядит следующим образом: 8-битные целочисленные данные RH + 8-битные десятичные данные RH + 8-битные целочисленные данные T + 8-битные десятичные данные T + 8-битная контрольная сумма. В случае успешной передачи контрольная сумма должна совпадать с последними 8 битами, образованными из суммы 8-битных целочисленных данных RH + 8-битных десятичных данных RH + 8-битных целочисленных данных T + 8-битных десятичных данных T.
Когда микроконтроллер (например, плата Arduino) посылает сигнал для запуска, датчик DHT22 переключается из режима низкого энергопотребления в рабочий режим и начинает передавать все 40 бит данных на микроконтроллер, который в свою очередь считывает информацию и вычисляет температуру и влажность на основе полученных двоичных данных.
Пример передачи данных между микроконтроллером и датчиком DHT22 представлен на следующем рисунке.
Схема проекта
На следующем рисунке показана схема подключения датчика DHT22 к плате Arduino.
Соединения в данной схеме просты и требуют всего лишь трех проводов. Подключите VCC и GND модуля к контактам 5V и GND платы Arduino. Для передачи данных соедините контакт DATA с цифровым контактом 2 на Arduino. Именно через этот контакт будет осуществляться связь с DHT22.
Общий вид собранной конструкции проекта представлен на следующем изображении.
