Senzorji relativne vlažnosti (RH) so specializirani senzorji z odprto votlino za merjenje vodne pare, ki je prisotna v zraku. Relativna vlažnost je kritična meritev, saj ima lahko vlaga v zraku neposreden vpliv na zanesljivost sistema (korozija) ali na dolgo življenjsko dobo izdelka, saj ima lahko vlaga v skladiščnem okolju neposreden vpliv na pokvarljive snovi.
Texas Instruments
Avtor: Phillip Luu, TI
2021-300-13
Eden od izzivov RH senzorjev je, da se njegov izpostavljeni senzorski element sčasoma stara. Nenehna izpostavljenost vlažnemu zraku in hlapnim organskim spojinam v okolju, kot sta benzen ali etilen glikol, ki se nalagata na materialu senzorja, bo povzročila, da natančnost senzorja odstopa od njegovih specifikacij. To zahteva razgradnjo sistema za zamenjavo ali kalibracijo senzorja, kar poveča skupne stroške lastništva. V tem članku bom razpravljal o natančnosti in dolgotrajnem premiku senzorjev relativne vlažnosti ter o tem, kako ti parametri vplivajo na zmogljivost in življenjsko dobo končne opreme.
Senzorji vlažnosti z najvišjo zanesljivostjo
Dolgoročni premiki in natančnost so nekatere najpomembnejše specifikacije za senzorje vlažnosti. V današnjih senzorjih vlažnosti, zlasti na kapacitivnih senzorjih, se šteje točnost med 2% in 3% RH in največ 3% do 4% RH. Ta natančnost je tako imenovana časovno ničta natančnost – preden se senzor dejansko uporabi na terenu – in izključuje dolgotrajno drsenje.
Dolgoročno drsenje kapacitivnega senzorja je običajno približno 0,25% do 0,5% RH na leto. Čeprav je to drsenje v primerjavi z uporovnimi senzorji precej majhno (približno 1% relativne vlažnosti na leto), v 10 letih še vedno predstavlja 5-odstotni premik relativne vlažnosti in postane pomemben vir napak, ki vpliva na opremo, kot so naprave ali avtomobili, ki so zgrajeni tako, da delujejo dlje kot 10 let.
Slika 1 prikazuje, kako lahko natančnost in dolgotrajno drsenje v 10 letih privede do 8% relativne vlažnosti. Pokažimo to na primeru hladilnika.Če drsenje povzroči napačno odčitavanje z visoko vlažnostjo, se kompresor po nepotrebnem vklopi, kar povzroči manj učinkovito delovanje, da ne omenjam skrajšanja življenjske dobe kompresorja.
Natančnost meritve vlage postaja vse pomembnejša tudi pri aplikacijah s hladno verigo, kot so pokvarljiva hrana, znanosti o življenju in skladiščenje ter prevoz farmacevtskih izdelkov. Brezžični sledilniki na baterijski pogon in zapisovalniki podatkov senzorjem omogočajo, da poleg vrtnarjenja in surovin v prahu neprekinjeno beležijo podatke o temperaturi in vlažnosti pošiljk. Zapisovalniki podatkov napovedujejo dolgo življenjsko dobo izdelka, zato morajo biti zelo zanesljivi in imeti natančnost, ki jo je mogoče izslediti do merilnih standardov Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo (NIST), obenem pa upoštevati strogo Mednarodno organizacijo za standardizacijo (ISO) in Mednarodno elektrotehnično komisijo (IEC) uredba 17025.
Druga pomembna specifikacija je poraba energije; v aplikacijah na baterije, kot so zapisovalniki podatkov v realnem času in senzorji parametrov okolja, lahko poraba energije pomeni razliko med uporabo večje in dražje baterije v primerjavi z manjšo, kar lahko pripomore k zmanjšanju stroškov. Nizka poraba energije omogoča, da aplikacije na baterije delujejo dlje, vendar natančnost sčasoma postane bolj kritična in zahteva natančno kalibracijo, če se natančnost spremeni.
TI je zasnoval HDC3020 senzor relativne vlage, s čemer omogoča daljšo življenjsko dobo sistema in hkrati zmanjšuje porabo energije. Njegova arhitektura ponuja natančnost v celotni napajalni napetosti za temperaturo in vlago: 1,5% relativne vlažnosti zraka in največ 2% RH z dolgotrajnim premikom manj kot 0,21% RH na leto. Ti parametri pomagajo podaljšati življenjsko dobo naprav in drugih vrst sistemov tako, da se dolgoročne napake po 10 letih zmanjšajo za kar 50% iz 8% na 4% RH, kot je prikazano na sliki 1.
HDC3020 ponuja integrirano tehnologijo za odpravo drsenja, ki ga povzročajo naravno staranje, okoljski stres ali interakcije s kontaminanti. Predhodno delovanje te tehnologije je mogoče oceniti z uporabo HDC3020 EVM. Za več informacij o obremenitvah okolja preberite belo knjigo: kako 85 ° C / 85% pospešeni življenjski test vpliva na senzorje relativne vlažnosti na osnovi polimerov.
HDC3020 vključuje tudi zelo natančen temperaturni senzor 0,1 ° C (običajno) in 0,4 ° C (največ) z izjemno nizko porabo energije. Tako vlažnost kot temperatura sta sledljivi po NIST, preizkušeni po standardih v skladu s postopki ISO 9001: 2015 v skladu z NIST ter v skladu s politikami ISO in IEC 17025. Možnosti odstranljivega traku in IP67 trajnega pokrova filtra omogočajo pranje tiskanih vezij in konformno prevleko ter zaščito pred prahom in vodo v težkih pogojih.
Zaključek
Pri izbiri senzorja vlažnosti upoštevajte ne le natančnost, temveč tudi dolgoročne premike in dejavnike okolja, saj bo izpostavljena odprta votlina na senzorju vlage pospešila staranje senzorja. Sledljivost NIST za temperaturo in vlago je dober način za zagotavljanje natančnosti ob prvi sprostitvi sistema, vendar ne upošteva drugih vidikov, kot so odmik senzorjev zaradi staranja ali onesnaženja, kar zahteva minimalno dolgoročno drsenje in popravljanje drsenja, da se ohrani natančnost nad življenjska doba senzorja brez ponovne kalibracije. Izbira visoko zanesljivega senzorja neposredno pomeni bolj učinkovite in zanesljive izdelke.
Povzeto po: https://bit.ly/3wcvg1V
http://www.ti.com
