برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

سنسورهای نم و رطوبت

سنسورهای مقاومتی نقطه شبنمDewpoint  مانند سنسورهای رطوبت Humidity و نم Moisture در زمره سنسورهای شیمیایی محسوب شده واغلب بر اساس تکنولوژی فیلم ضخیم یا نازک ساخته میشوند. این سنسورها براساس میزان بخار آب جذب شده در لایه متخلخل غیررسانایی که بین دو لایه رسانا بصورت ساندویچ درآمده و برروی یک زیرلایه سرامیکی قرار دارد کار میکنند. در این حالت ظرفیت خازنی بین دو صفحه با توجه به میزان رطوبت محیط تغییر میکند. در حالتی که تغییرات مقاومتی سنسور مد نظر باشد لایه متخلخل روی ساختاری الکترود شکل (IDT) قرار داده میشود و در نتیجه سنسور به سرعت به تغییرات نم موجود در لایه متخلخل واکنش نشان داده و مقاومت بین دو لایه رسانا را تغییر میدهد (مقاله ای از ساینس دایرکت در مورد سنسور رطوبت مقاومتی با ماده متخلخل از جنس ZnCr2O4-LiZnVO4 را از اینجا دانلود کنید).

فایده اصلی تکنیک فیلم ضخیم سادگی، ارزانی، قابلیت ساخت سیستم الکترونیکی بهمراه سنسور، و امکان توسعه مواد با خواص الکتریکی متفاوت مانند پیزورزیستیو، پیزوالکتریک، مگنتورزیستیو، ترموالکتریک، و پیروالکتریک و ...  برروی سابستریت یا زیر لایه است.

بطور کلی سه گروه از مواد برای ساخت سنسورهای نم و رطوبت استفاده میشوند: الکترولیتها، پلیمرهای ارگانیکی، و سرامیکها. سنسورهای تجاری رطوبت اغلب از فیلمهای پلیمری و سرامیکهای متخلخل ساخته میشوند. از طرفی سنسورهای پلیمری رطوبت و نم از مشکلات هیسترزیس، زمان پاسخ آهسته، رانش و افت در پاسخ بویژه هنگام تماس طولانی مدت با بعضی از حلالها رنج میبرند.

با توجه به اینکه سنسورهای رطوبت و نم از خانواده سنسورهای شیمیایی می باشند، مکانیزم حسگری در این سنسورها نیز وابسته به خواص bulk و سطح ماده سرامیکی دارد. خواص الکتریکی و حساسیت سنسور در نهایت توسط میزان تخلخل، متوسط اندازه ذرات ماده حساس به رطوبت، فاصله دو لایه رسانه، ابعاد سنسور و ... تعیین میشود.

این مطلب در روزهای آینده کاملتر خواهد شد.

هر گونه نقل قول یا اقتباس از مطالب این وبلاگ تنها با ذکر منبع مجاز میباشد.

مراجع:

 Thick-film humidity sensors

Thick-film humidity sensor based on porous MnWO4 material

 


لیست انواع سنسورها
در این پست انواع سنسور ها را نام می بریم که همگی در ایران (تهران)به راحتی پیدا می شود.در این بخش فقط نام انها نوشته شده است و شما باید در صورت نیاز کاتالوگ انها را خودتان دانلود کرده واز ان استفاده نمایید.

لیست سنسور های رطوبت را در ادامه مطلب میتوانید مشاهده کنید .اما در کل سنسور های رطوبت به چند دسته تقسیم میشوند .

١- آنالوگ ٢- دیجیتال ٣- خازنی ۴- کالیبره شده

سنسور رطوبت

سنسور رطوبت

در این بخش هرکدام از سنسور ها با توجه به نوع آن با شماره تفکیک شده است .

١- آنالوگ ٢- دیجیتال ٣- خازنی ۴- کالیبره شده

۱-۱-      NS بدون نیاز به مدار ۰۶
۲-۱-      SBH-2H آنالوگ
۳-۱-      SBH- آنالوگ ۲
۴-۱-      SBH- آنالوگ ۱
۵-۱-      SBH-1H آنالوگ
۶-۱-      RUH- به همراه مدار درایور ۲۰۷
۷-۱-     RUH- سه سیم به همراه سنسور دما (ژاپنی) ۲۰۱
۸-۱-     SY-SH-220
1-9-     SHT 11 (SMD) دما و رطوبت دیجیتال

۲-۱-    SHT 11 (SMD) دما و رطوبت دیجیتال

۲-۲-    SHT 15 (SMD) دما و رطوبت دیجیتال
۳-۲-    SHT دما ورطوبت دیجیتال ۷۱
۴-۲-    SHT دما و رطوبت دیجیتال ۷۵
۵-۲-   SMT-HS- رطوبت دیجیتال ۱۰
دیجیتال  ۱۱۰۱    -۶-۲
۰۲   -۷- ۲A دما و رطوبت دیجیتال

۳-۱-    خازنی ۱۱۰۱

۳-۲     خازنی ۸۱۸

۴-۱-     HIH- کالیبره شده ۳۶۱۰
۲-۴-     HIH- کالیبره شده برای سیلوها ۳۶۰۲
۳-۴-     S کالیبره شده خروجی خطی ۳۰

منبع : یزد کیت
سنسورهای رطوبت به سه دسته تقسیم میشن
1- مقاومتی ( پیشنهاد من اینه که اصلا سراغ این نری )
2 خازنی ( این یکم راه اندازی ش سخته ، برای افزایش 1 درصد رطوبت فکر کنم چند دهم پیکو فاراد ظرفیتش تغییر میکنه . اما میشه راه انداختش . نمونش سنسور hs1101
3 - دیجیتالی ( این سنسورها یکم گرون هست اما هم از نظر دقت و هم راه اندازی از اون دو مدل راحت تر دکود میشه مثل سری sht ، در ضمن این سری سنسور دما با رطوبت داخل یک پکیج هست . )


دوست عزیز سلام شما اگه میخوای یه سنسور رطوبت با استاندارد های روز دنیا داشته باشی بهتره از سنسور رطوبت sxt11  یا SHT71  محصول کمپانی SENSIRION استفاده کنی یک سنسور کاملا دیجیتال و بدون خطا با خروجی سریال 12 بیتی برای رطوبت و 14 بیتی برای دما دقت دما در حد دهم درصد و دقت رطوبت در حد یکی دو رصد که در مقایسه با سنسورهای مشابه فوق العاده است

به نظر من برای پروژه دانشجویی همون سنسور خوبه . ولی اگر برای کار صنعتی می خواهید این سنسور جواب کار شما را نمی دهد.
شما سنسور روطوبت را باید بسته به جایی که می خواهید استفاده کنید انتخاب کنید مثلا برای مرغداری ها نمی تونید از سنسور های معمولی بدون کاور استفاده کنید چون در مرغداری ها گاز متان وجود دارد وهمین باعث خرابی سنسور بعد از چند روز می شود.
این پست مربوط به سنسور رطوبت خازنیه که در مورد و طرز کار باهاش تو نت خیلی خیلی کم بحث شده
می دونیم که خازن دو صفحه رسانا هست که بینش عایقه
حالا اگر این عایق هوا باشه، وقتی هوا مرطوب میشه این خاصیت عایقی تغییر می کنه و بالطبع خاصیت خازنی هم تغییر می کنه و متوجه تغییر رطوبت محیط می شویم
الان میخوام فایل پروتیوس و بسکام (برنامه به زبان بیسیک است) رو براتون قرار بدم.




فرکانس خونده شده تبدیل به رطوبت میشه:
(humidity=(-0.075872)*(in_freq-7351
فقط نمیدونم این عدد 0.075872 رو از کجا گیر اورده که خودم هم جویا هستم تا بفهمم از کجا بدست اومده
زیر آدرس فایل با شبیه ساز رو که خودم هم بستمش رو قرار میدم:

http://www.uppp.ir/uploads/13334502911.zip

یا

http://mehrdadbarari.persiangig.com/document/Rotobat%20%20sanj.zip

یا

http://www.4shared.com/zip/h6W7TZNN/Rotobat__sanj.html

البته چون از کریستال خارجی استفاده نکردم برای اینکه زمان یک ثانیه درست کنم یه خورده مجبور به جمع و ضرب شدم که یه خورده پیچیده شده
اگه شما میتونی از کریستال خارجی استفاده کنی یه برنامه دیگه هست که ساده تره
در کل طبق فرمول بالا:
فرکانسه که میکرو از طریق آی سی 555 بدست میاره رو منهای 7351 کن و ضرب در عدد مخوف 
منفی 0.075872 کن.


برای زیر زمبن HS11XX ها جواب نمیده .من باهاشون کار کردم .برنامه اش هم نوشتم
میتونی از سنسورای مقاومتی استفاده کنی .جمهوری نیوکیت CD DATA SHEET ها شو میده
سنسور رطوبت مقاومتی

یا فرض کنید یک مدار داریم که قسمتی از آن یک کاغذ ذغالی گذاشته ایم با مرطوب شدن کاغذ، مقاومت تغییر می کند و شدت جریان تغییر می کند



رطوبت خاک
 

 

روش های متعددی وجود داره و این که کدوم روش مناسبتره بستگی به شرایط و امکانات شما داره.
اگه بخواین به شیوه بدوی اقدام کنید باید بیل کشاورزی رو مثل اجدادتون واد خاک کنید و میزان رطوبت خاک رو به طور نسبی مشاهده کنید البته به جای بیل امروزه از یه شاخص مثل یه قطعه چوب باریک استفاده میکنن. درک میزان رطوبت در این روش با لمس کردن خاک ممکنه و صد البته تجربه! (که فکر نکنم شما داشته باشین!)
اما راه های جدید تری هم وجود داره:
الف- روشهای اندازه گیری مستقیم: در این روشها رطوبت خاك به روش وزنی یا حجمی و از طریق خشك كردن نمونه در دستگاه اتوو با درجه حرارت 105 درجه سانتیگراد تعیین میشه.
ب- روشهای غیر مستقیم: در این روشها با استفاده از دستگاههای مختلف ، میزان رطوبت خاك تعیین میشه. مهمترین این روشها عبارتند از: نوترونمتر، تابش گاما، بلوك گچی، تانسیومتر، TDR، تتاپروب

بعضی از این روشها رو برای شما به طور مختصر شرح میدم:
روش مستقیم:
روش وزنی (ثقل سنجی) = یه روش وقت گیر که در اون نمونه خاک (عموما 200 گرمی) رو جمع میکنن و در یک گرمخانه اون رو خشک میکنن (معمولا تا 24 ساعت زمان لازمه). البته امروزه به جای گرمخانه از حرارت مادون قرمز استفاده میشه ولی خوب باز هم خسته کننده است.
البته توی این روش از بلوکهای متخلخل هم ساتفاده میشه. یعنی یه بلوک متخلخل رو داخل حفره ای در خاک مورد نظر قرار میدهند و وقتی بلوک با خاک هم رطوبت شد اون رو بیرون میارن و با وزن قبلی بلوک مقایسه می کنند و به این ترتیب مقدار رطوبت خاک رو میفهمن. البته کار به این سادگی ها نیست. زمان زیادی برای هم رطوبت شدن خاک و بلکو لازمه و وزن کردن اون هم دقت خوبی رو میخواد. تازه هر حفره ای هم به درد این کار نمی خوره و پیدا نمیشه.

روش غیر مستقیم:
روش نوتورمتر = اول باید دستگاه را با توجه به نوع خاك منطقه تنظیم کرده و رابطه بین درصد رطوبت و تعداد نبضهای اندازه گیری شده در هر دقیقه را به صورت منحنی یا معادله به دست آورد. به این کار واسنجی دستگاه میگویند. منحنی واسنجی دستگاه نوترون متر غالبا به شكل خط مستقیم است. معمولا قرائت استاندارد در همان محل اندازه گیری و در وضعیتی كه میله نوترون متر هنوز از داخل محفظه خود خارج نشده است به دست می آید. بدین ترتیب كه با روشن كردن دستگاه و انجام شمارش در همان دوره زمانی استاندارد یك دقیقه صورت گرفته و عدد به دست آمده به عنوان شمارش استاندارد در نظر گرفته می شود . توصیه می شود قرائت استاندارد ، یك بار قبل از آزمایش و بار دیگر پس از آزمایش تعیین و میانگین آنها در محاسبات لحاظ شود . پس از به دست آوردن قرائت استاندارد میله از داخل دستگاه بیرون آورده شده و در داخل خاك در موقعیت مورد نظر ، شمارش نوترونی صورت می گیرد ... ( حتمامتوجه شدید كه هر چند این روش سرعت بهتری داره ولی دستگاهش گرون قیمته و خطرات احتمالی ناشی از نشت تابشهای رادیواكتیو هم تامل برانگیزه)
دستگاه تابش گاما : یكی دیگه از روشهای تابشی برای تعیین رطوبت خاك استفاده از دستگاههایی است كه گاما رو به داخل خاك گسیل میدن . اگر نمونه ای از خاك را انتخاب و از یك طرف تابش گاما وارد آن كنیم ، خاك باعث میشه كه از شدت تابش كاسته بشه. اگر در طرف دیگر نمونه شدت تابش را اندازه گیری كنیم ملاحظه میشه كه از مقدار آن كاسته شده. كاهش شدت تابش بستگی به چگالی و رطوبت خاك و فاصله ای دارد كه تابش در خاك طی می كنه دارد و اگر چگالی خاك ثابت باقی بمونه میشه بگیم که تغییرات شدت تابش بستگی به رطوبت خاك دارد . از مزایای روش رطوبت سنجی با تابش گاما این است كه بر خلاف روش نوترونی كه در آن متوسط رطوبت خاك در حجم كره ای به شعاع تقریبی 20 سانتی متر اندازه گیری می شد ، با این روش می توان رطوبت را در هر مقطعی از خاك تعیین كرد . البته این روش بیشتر در كارهای تحقیقاتی استفاده شده و كاربرد آن در كارهای صحرایی كم است. در روش رطوبت سنجی گاما معمولا از یك چشمه رادیواكتیو 25 میلی كوری سزیوم 137 استفاده می شود كه انرژی آن كم و در حدود 661/0 میلیون الكترون ولت است . چشمه رادیواكتیو در داخل محفظه سربی قرار گرفته تا در حالت عادی خطرات ناشی از آن به حداقل برسد . پس از آنكه تابشهای تولید شده توسط چشمه از داخل خاك عبور كرد در طرف دیگر به وسیله حساس تابشهای مستهلك شده را دریافت و ثبت میشه.
بلوك گچی= یكی دیگر از روشهای ساده برای اندازه گیری رطوبت خاك استفاده از قالب یا بلوكهای گچی است كه به نام بلوكهای مقاومت نیز معروفند . برای ساختن بلوك گچی قالب مكعبی شكل به ابعاد 5/1*3*4 سانتی متر را تهیه كنید ، سپس دو قطعه تور سیمی از فولاد ضد زنگ به ابعاد 2*1 سانتی متر انتخاب كرده و به هر كدام یك سیم را لحیم كنید . این صفحات را كه الكترود می نامیم به فاصله كمی از هم به طور موازی در داخل قالب قرار دهید و با قاب یا بست پلاستیك آنها را محكم كنید . پس از آماده شدن قالب و الكترودها گچ دندان پزشكی را به نسبت 1 به 1 با آب مقطر مخلوط كرده و خوب به هم زده و آن را یك دفعه اما به آرامی داخل قالب بریزد . با ضربه زدن به قالب سعی كنید هوای محبوس شده را خارج كنید . پس از آن گچ به اندازه كافی سفت شده و می توان آن را از قالب خارج كرد . بلوكها را حداقل به مدت یك شبانه روز در سایه خشك كنید آنگاه آنها را داخل آب قرار دهید تا به مدت 5/0 ساعت اشباع شوند و در همین وضعیت مقاومت دو سر الكترود را با دستگاه مقاومت سنج اندازه گیری كنید ، اگر عدد قرائت شده در بعضی از بلوكها از 5 درصد متوسط قرائت ها تجاوز كرد از آنها استفاده نكنید . بلوكهای آماده شده را داخل خاك گلدان قرار داده و پس از آبیاری مقاومت را در زمانهای مختلف اندازه گیری كرده و همزمان با برداشت نمونه رطوبت خاك را به دست آورید . با رسم منحنی تغییرات مقاومت بلوك و درصد رطوبت خاك بلوكها واسنجی می شوند . حال اگر این بلوكها را در خاك نصب كنیم كافی است فقط مقاومت را اندازه گیری كرده و از روی این منحنی ها می توان درصد رطوبت خاك را به دست آورد . در هنگام آزمایش بلوكهای گچی پس از آنكه آنها را داخل آب قرار دادید تفاوت قرائت بلوكها نباید از 50 اهم بیشتر باشد . در اینصورت بلوكها یكنواخت نخواهد بود . اگر قرائت بلوكها در داخل آب همگی صفر باشند ایده آل است اما اگر قرائت ها اعدادی تا حدود 400 اهم را نشان دهند باز هم می توان با اعمال ضریب اصلاحی از آنها استفاده كرد ولی اگر قرائت بلوك در آب بسیار زیاد بود حتما توصیه می شود كه از آن استفاده نشود . در حد ظرفیت زراعی باید قرائت بلوك حدود 500 تا 600 و در حد پژمردگی 50000 تا 75000 اهم باشد . البته بلوك گچی باید قادر باشد تا مقاومت 1000000 و 200000 اهم را هم اندازه گیری كند . برای جلوگیری از پلاریزه شدن الكترودها و امكان بروز اشتباه در اندازه گیری رطوبت توصیه می شود از مقاومت سنجهایی استفاده شود كه در آنها جریان برق مستقیم باطری به جریان متناوب تبدیل می شود . برای این منظور معمولا مقاومت سنج های 1000 سیكلی به كار برده می شود ، زیرا با انجام این كار از عمل قطبی شدن جلوگیری شده و در اندازه گیریها كمتر اشتباه بروز می كند . مهمترین مزیت بلوكهای گچی علاوه بر سرعت اندازه گیری درجه دقت آنها در رطوبت های كم است . علاوه بر این بلوكها ارزان بوده و می توان تعداد زیادی از آنها را با هزینه كم در داخل خاك نصب كرد . بزرگترین مشكل در بلوكهای گچی حساسیت آنها به شوری محلول خاك است . وجود نمك در آب باعث می شود كه هدایت الكتریكی بلوك افزایش یافته و این امر باعث اشتباه در تخمین رطوبت گردد . زیرا اساس اندازه گیری رطوبت با بلوك گچی این است كه وقتی یك بلوك خشك در خاك قرار می گیرد به دلیل خشك بودن بلوك هدایت الكتریكی بین دو سر الكترود صفر یا بسیار اندك است . اما چون بلوك از گچ با دانه های ریز درست شده است بلافاصله به لحاظ پتانسیلی با خاك تبادل رطوبت كرده و از این نظر با آن متعادل می شود . جذب آب توسط بلوك باعث افزایش هدایت الكتریكی می شود . حال اگر خاك شور باشد آبی كه جذب بلوك می شود حاوی نمك بوده و لذا هدایت الكتریكی بیشتر افزایش می یابد . به طوریكه در دو خاك مشابه با رطوبت یكسان ، اگر یكی شور بود و دیگری شور نباشد ، عدد قرائت شده با بلوك یكسان نخواهد بود . با توجه به نیاز تعادل پتانسیلی بین بلوك و خاك لازم است كه پس از نصب بلوك به مدت چندین ساعت صبر كرد تا این تعادل برقرار شود . برای این منظور بلوكها قبل از آبیاری در خاك قرار داده می شوند و معمولا در تمام فصل رشد در خاك باقی مانده و فقط سیمهای متصل شده به الكترودها از خاك خارج می باشد كه در موقع اندازه گیری به دو سر مقاومت سنج وصل شوند . گرچه در خاكهای معمولی بلوك می تواند تا 5 سال مورد استفاده واقع شود ولی در خاكهای شور یا آلی و خاكهای مرطوب بیش از یك سال عمر نخواهند كرد . در استفاده از بلوكهای گچی توصیه می شود فاصله آنها از یكدیگر در خاك كمتر از 30 سانتی متر نباشد بلوكها نسبت به درجه حرارت حساس بوده و در هنگام واسنجی آنها باید مساله در نظر گرفته شود .
TDR = تعیین رطوبت خاك به طریق این تكنولوژی براساس اندازه گیری سرعت انتشار موج الكترومغناطیسی (Electromagnatic Wave) با دستگاه TDR در خاك است. دستگاه TDR از یك قسمت مرکزی گیرنده و یك سنسور میله­ای تشكیل شده است . برای اندازه گیری رطوبت خاک میله­های سنسور در داخل پروفیل و ترجیحا به تفکیک افقها قرار می­گیرد. سنسور معمولا از 4 یا 5 میله مسی یا فلزی مشابه و هم اندازه تشكیل شده است که بصورت دایره یا کنار یکدیگر قرار گرفته است. اساس كار دستگاه TDR براین اصل استوار است كه دستگاه گیرنده علایمی را به داخل سنسور میله­ای ارسال كرده كه از میله­ای اصلی(كه معمولا میله وسطی است) این علایم خارج شده و توسط میله­های كناری دریافت میشوند. هنگامی كه سنسور در داخل خاك قرار دارد و بین میله­ها را خاك فرا می­گیرد بسته به میزان رطوبت خاك، زمان عبور موج الكترومغناطیس تغییر میكند و دستگاه برحسب واحدهای مختلف (بسته به تنظیم دستگاه بر روی كدام واحد) كه معمولا میلی ولت، درصد رطوبت و یا مجموع هر دو است میزان رطوبت را مستقیما قرائت میكند. در هنگام استفاده از دستگاه مذكور باید موارد زیر را رعایت كرد:
1- در خاكهای سخت قبل از فرو كردن سنسور در خاك با استفاده از میله­های هم اندازه سنسور اقدام به ایجاد سوراخ در نیمرخ خاك كرده تا سنسور به راحتی داخل خاك شود.
2- تمام سطح میله­ها را خاك فرا بگیرد زیرا اگر قسمتی از میله­ها با هوا در تماس باشد دستگاه به اشتباه رطوبت هوا را برای آن قسمت قرائت میكند.
3- میله­های سنسور با زاویه 20 درجه به داخل خاك فرو برده شوند.
4- در خاكهای سنگریزه دار بعلت عدم امکان فرو بردن سنسور میتوان قسمتی از خاك افق مربوطه را كند و در یكجا جمع كرده وسپس سنسور را داخل خاك فرو برده و اندازه­گیری انجام شود.
5- برای یك افق حداقل 3 بار اندازه­گیری و معدل گیری شود.
معمولا برای خاكهای مرتعی اندازه­گیری رطوبت خاك بعد از 24 ساعت پس از بارندگی نشاندهنده میزان آب قابل دسترس برای گیاهان است. مزیت اصلی تكنولوژی TDR بر بی نظیر بودن رابطة برای خاكهائی كه از یك منشاء هستند میباشد و آن تحت تأثیر بافت خاك, درجه حرارت و شوری قرار نمیگیرد. بنابراین در استفاده از این روش نیاز به كالیبره كردن قرائت ها بطور جداگانه برای هر خاك به خصوص در محل به خصوص نیست. این روش تقریباً شامل تمام مزیت های اندازه گیری رطوبت خاك با استفاده از پرتوهای نوترون و گاما (Neutron & gamma rays) را دارا بوده و علاوه بر آنها نیاز به كالیبراسیون مجدد در خاكهای مختلف و ضررهای ناشی از پرتوهای نوترون و گاما را ندارد و رطوبت خاك با دقت در حدود یك درصد قابل اندازه گیری میباشد.

موفق باشین

imansariri.com

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :