Зміст:
- Гігростат – прилад, оцінює рівень вологості
- Принцип дії гігрометра на термисторах
- Гігрометр своїми руками
- Канальні датчики вологості
Датчик вологості для вентилятора називається гігростатом. У деяких моделях вони вже дбайливо вбудовані заздалегідь, і ось такі-то і рекомендується брати в будинок. Що стосується інших гігростатів, то вони бувають кімнатними і канальними в залежності від того, де відбувається вимірювання параметрів. Перші просто вішаються на стіну і служать своєрідними реле для того, щоб управляти вентилятором, другі – мають довгий щуп, який повинен проникати всередину повітроводу для контролю середовища. Ми допускаємо, що де-то можна і окремо дістати датчик вологості, щоб на його основі зібрати гігростат самостійно, але це скоріше дивина, ніж реальність. Будь-яка фірма хоче сама забрати прибуток від виготовлення приладу.
Гігростат – прилад, оцінює рівень вологості
Гігростат мало чим відрізняється від термостата. Але в його завдання входить змикати і розмикати контакти реле залежно від кількості парів у повітрі. Ми вже згадали, що гігростати бувають кімнатними і канальними, а ще вони поділяються за кількістю контурів:
Цей ряд можна продовжувати до нескінченності. Суть в тому, що кожен контур являє собою реле, яке може керувати окремим пристроєм. Тобто допускається підключити не тільки один вентилятор до цього приладу, але і зволожувач повітря саморобної конструкції. (Див. також: Які купити запчастини для вентилятора)
Таким чином реалізується повна схема контролю мікроклімату в приміщенні. З точки зору вологості, природно. Вентилятор витяжний з датчиком вологості в парі дають можливість включення обладнання в повністю автоматичному режимі. Гігростати зазвичай налаштовуються на поріг спрацьовування з деяким гістерезисом. Тобто при збільшенні вологості прилад дає сигнал, але не прибирає його, поки значення параметру не опуститься нижче порога на деяку величину, яка називається шириною петлі гістерезису.
Ось можливі схеми роботи гігростата (не факт, що вони на практиці де-небудь реалізуються):
- Зміна діелектричної проникності середовища між обкладками конденсатора призводить до варіацій ємності. Є шкільна формула, де ця залежність простежується безпосередньо. Від вмісту в повітрі парів діелектрична проникність змінюється, що і фіксує вимірювальний прилад.
- Резистивний метод фіксує зміну опору спеціального матеріалу, який контактує з вологим повітрям. Наприклад, це може бути оксид алюмінію.
- Оптичні вимірювання ґрунтуються на прозорості повітря і годяться для визначення наявності в повітрі багатьох газів, диму, а також і пара.
- Зміна довжини синтетичного волокна часто використовується для визначення відносної вологості. Деякі сорти тканин володіють специфічними властивостями, і це використовується у багатьох гигрометрах. Вентилятор з зволожувачем повітря буде працювати до тих пір, поки довжини ниток не досягнуть заданих, потім відключається живлення приладу.
- Термісторний міст з врівноважених плечей також здатний фіксувати наявність парів води в повітрі. Один елемент поміщений в колбу з чистим азотом, другий – контролює параметри середовища. Щоб не вводити читача в оману, згадаємо, що термістор – той самий терморезистор. Вони розігріваються струмом до високої температури, а потім починають віддавати тепло. Але у вологому повітрі це процес проходить простіше. Поговоримо про це докладніше.
Термісторний міст утворюється двома резистивними дільниками. Одне плече складається з реостата (потенціометр) і звичайного резистора. У цьому сегменті відбувається налаштування на потрібне значення. На друге плече входять два згаданих термістора, один в колбі, інший на повітрі. Середини з’єднані мостом, звідки знімається результуючий ефект роботи системи. У початковий період схема знаходиться в рівновазі, і вихідний струм дорівнює нулю. Але як тільки пари води змінюють умови охолодження чутливого термістора, баланс порушується. Цей ефект використовується для перемикання стану реле, щоб запускати вентилятори для вологих приміщень.
Принцип дії гігрометра на термисторах
Суть в наступному. Азот в колбі і зовнішнє повітря спочатку знаходяться при однаковій температурі. Потім терморезистори починають нагріватися. Азот трохи швидше, а повітря трохи повільніше наближаються до робочої температурі 200 С.
Скляну колбу обрали з кількох міркувань:
У результаті всіх зусиль ми отримуємо те, на чому заснований принцип дії психрометра. У вологому повітрі умови охолодження чутливого термістора краще, ніж того, що знаходиться в сухому азоті. Це і викликає спрацьовування реле вологості для вентилятора, що призводить до поступової нормалізації атмосфери. Гістерезис також обумовлений багато в чому інерційність приладу.
Гігрометр своїми руками
Ми розуміємо, що багато жадають зібрати датчик вологості вентилятора своїми руками. З цією метою їм може знадобитися сучасна цифрова апаратура, а саме:
Arduino – це мікропроцесорний комплект, який не тільки базується на дешевих мікроконтролерах, але і має повністю відкриті схемні реалізації. Тобто кожен може з’ясувати в інтернеті, з яких комплектуючих зібрати друковану плату, як це зробити і скільки це буде коштувати. Підключити вентилятор з датчиком вологості до цієї зв’язці вже не буде становити праці. Самим цікавим моментом є можливість взаємодії цієї системи з звичайними персональними комп’ютерами. Є цілі бібліотеки драйверів, які покликані виконувати ті чи інші операції. Розумний будинок своїми руками? Саме так… якщо розуму вистачить. (Див. також: Ремонт підлогового вентилятора своїми руками)
Що сказати? Враховуючи сучасні ціни на гігростати, є велика спокуса зібрати вентилятор витяжний з датчиком вологості своїми руками. Але ми б порекомендували це робити для більш складних завдань. Наприклад, для інтеграції декількох видів обладнання в єдину мережу. Справа в тому, що та ж Soler&Palau часто встановлює датчик вологості вентилятора на своє обладнання, тому великого сенсу винаходити велосипед не є. А ось якщо зібрати домашній зволожувач і спробувати змусити його працювати спільно з вентиляцією, то ситуація буде зовсім іншою. Для цього випадку не зашкодить і пару схем розробити.
Можна підібрати і аналоговий датчик вологості повітря для вентилятора. Прикладом такого роду може служити обладнання фірми Honeywell:
Принцип дії їх заснований на конденсаторном методі. Лякають такі слова, як «платинові електроди» і «спеціальна полімерна ізоляція». Таке обладнання чи коштує дешево, але з нього можна почати вивчення питання в разі потреби. Зібрати схему для вимірювання аналогового параметра і тарировать датчик теж завдання не з легких.
До комбінованих сенсорів температури і вологості належать вироби фірми Regeltechnik:
- RFF для внутрішніх приміщень;
- AFF для зовнішнього середовища.
Зауважте, ні про які термисторах мови не йде. Можливо це якийсь рідкісний метод.
Канальні датчики вологості
Ми вже згадали, що існують канальні гидростаты, але як їх застосовувати, залишається неясним. У промисловості ще можна було б знайти пояснення. Будь-яка електростанція контролює купу параметрів, навіть ph-фактор стічних вод. Там підвищена вологість у каналі вентиляції може розцінюється системою автоматизованого управління, як неправильне функціонування якогось обладнання. Але вдома, в приватному котеджі? Вентилятор канальний з датчиком вологості просто не потрібен. Він не зможе контролювати параметри середовища.
А ось якщо канальний вентилятор працює одночасно на кілька кімнат, і з’являється волога в каналі, то це може слугувати сигналом для підвищення оборотів двигуна. Наприклад, це відбувається тоді, коли вся система працює в режимі, близькому до неодруженому. Тоді підключення вентилятора з датчиком вологості укупі являє собою потужний тандем для економії енергії. Робота системи на повну котушку починається тільки при виникненні необхідності.
Також можна керувати за таким принципом роботою рекуператора і подібного обладнання. Сенс в тому, що звичайний режим функціонування економить енергію.
Рекомендується підтримувати відносну вологість у межах від 40 до 60%. У цьому випадку іноді виникає завдання зворотна осушення. Вентилятор з зволожувачем здатний довести до норми параметри у цілком автоматичному режимі. Він має власний вбудований гігростат, генератор пари на ультразвуковому елементі і лопаті, які ганяють повітря по кімнаті. Такі гарні влітку в сухому кліматі. За допомогою потенціометра або цифрової системи управління вентилятори здатні поодинці боротися з недоліками природи. Погоди-то поганий, як відомо, не буває, а ось мікроклімат часто залишає бажати кращого.
На цьому все на сьогодні про датчики вологості. Коли у вітчизняних виробників і дилерів пропаде манія шпигунства, і вони розкриють докладніше свої технології, ми обіцяємо повернутися до теми і обговорити її більш докладно.