Fatti interessanti sui sensori di umidità

• Che cosa è l'umidità?

• Cosa è un sensore di umidità, Moisture Sensor?

• Come funziona un sensore di bagnato?

• Il nostro caso pratico: Misurazioni semplici con Arduino e Co

• Aree di applicazione per sensori di acqua e umidità

   

Che cosa è l'umidità?

Il termine umidità indica la misura della presenza di acqua in un altro supporto.
In caso di umidità relativa, il grado di umidità indica, ad esempio, quanto l'aria è arricchita con vapore acqueo. Al 100% l'aria è completamente saturata con vapore acqueo. Se questo valore viene superato, l'umidità in eccesso liquefa. La capacità di assorbimento dell'acqua dell'aria dipende a sua volta dalla temperatura.

L'umidità assoluta è una misura diretta della quantità di vapore acqueo contenuta in un dato volume d'aria. Con questo valore è possibile determinare la quantità di acqua che deve evaporare per ottenere un livello di umidità desiderato.
L'umidità relativa è indicata in percentuale RF (anche rH, inglese: Relativa humidity) e in assoluto in grammi per metro cubo.

 

Cosa è un sensore di umidità, Moisture Sensor?

Un sensore di umidità rileva il contenuto di umidità di una sostanza. Possono essere l'aria dell'ambiente, gli alimenti, i materiali da costruzione o qualsiasi altro prodotto industriale. Anche il verificarsi di nebbia o precipitazioni può essere registrato tramite misuratori di umidità, in modo che, ad esempio, le aperture degli edifici o gli accessi ai sistemi di salvataggio dell'acqua piovana possano essere controllati automaticamente. Il sensore di umidità reagisce alle variazioni di umidità con una modifica delle sue proprietà elettriche, che a sua volta viene valutato elettronicamente e porta a processi di commutazione a valle.

 

Come funzionano i sensori di umidità?

Per la determinazione dell'umidità sono disponibili metodi diretti e indiretti. I sensori di umidità offerti nel nostro negozio online lavorano indirettamente su base elettrica. Il principio di base della misurazione è che le proprietà elettriche di un elemento sensore cambiano in caso di esposizione all'umidità. Il sensore applicato al supporto di misurazione reagisce con una variazione della sua capacità o del suo valore di resistenza.

In questo modo il sensore può avere due modalità di funzionamento fondamentali:

Per i sensori di umidità capacitivi, tra le piastre del condensatore viene introdotto uno strato igroscopico come dielettrico. Quando si modifica il contenuto di umidità di questo strato, la capacità tra gli elettrodi cambia. I valori del condensatore si muovono nella gamma Pico-Farad durante la misurazione capacitiva dell'umidità.
Per i sensori di umidità con impedenza viene utilizzato uno strato igroscopico tra due elettrodi di corrente continua. Con la variazione dell'umidità, la resistenza elettrica (ohmica) cambia.

Entrambi i metodi di misurazione possono essere utilizzati come forma mista. Quando viene utilizzata corrente alternata, i sensori misurano la variazione della resistenza e della capacità. Molti sensori offrono anche una funzione per la misurazione della temperatura.

Per un lavoro preciso di questi sensori, devono essere calibrati con un'umidità di riferimento per ottenere un'elevata precisione della misurazione dell'umidità. In caso contrario, è possibile misurare solo le variazioni relative. Per la calibrazione sono disponibili le cosiddette celle di riferimento.

Per la valutazione del risultato della misurazione sono necessari componenti elettronici su misura. Per questo sono disponibili kit di valutazione per la misurazione precisa di temperatura e umidità. Questi consentono di visualizzare, valutare e salvare i risultati di misurazione tramite interfaccia USB con PC. I kit sono sempre progettati per sensori specifici. Il software in dotazione consente la visualizzazione delle serie di misurazioni e l'esportazione in formati dati comuni. Con questi kit è possibile sviluppare applicazioni di sensori impegnative.

Per i locali con carichi di umidità sono disponibili regolatori di umidità per il controllo dell'umidità relativa. Sono dotati di un'uscita di commutazione e vengono utilizzati in essiccatori d'aria e umidificatori.

 

Il nostro caso pratico: Misurazioni semplici con Arduino e Co

Con ambienti di sviluppo come Raspberry e Arduino è possibile realizzare piccole applicazioni di misurazione in modo semplice e conveniente per monitorare valori quali umidità dell'aria o umidità del suolo. Il rispettivo sensore è integrato in un circuito e fornisce continuamente valori di misura. Nella variante più semplice, i valori vengono solo acquisiti e visualizzati in digitale su un display. Il circuito successivo lascia spazio a soluzioni individuali.

Ad esempio, un segnale acustico di allarme può essere emesso o un lampeggio può essere acceso quando si superano determinati intervalli di misurazione. Ma anche i circuiti più complessi sono ipotizzabili, ad esempio quando a partire da un determinato valore viene attivato uno scambiatore di calore e aria.

 

Aree di applicazione per sensori di acqua e umidità

Le possibilità di utilizzo per i sensori di umidità sono molto ampie. La registrazione e il controllo delle condizioni climatiche sono ampiamente diffusi, ad esempio in uffici, ospedali, laboratori e piscine. Il contenuto di umidità di materiali da costruzione come mattoni, piastrelle o pannelli in fibra di gesso è importante nel settore edile. Nell'industria alimentare vengono utilizzati sensori di umidità per misurare il contenuto di umidità, ad esempio, di chicchi di caffè o di cacao, sale, tabacco o cereali.

I dati rilevati dai sensori di umidità vengono utilizzati per reagire successivamente al rispettivo valore di umidità, cioè per aumentare l'umidità o controllare un processo di asciugatura o essicazione e per ridurre l'umidità.