CHƢƠNG 2 : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3 Độ ẩm tƣơng đối và cảm biến đo nhiệt độ tƣơng đối
2.3.2 Cảm biến đo độ ẩm tƣơng đối
Để đo đƣợc độ ẩm tƣơng đối ta có thể sử dụng biến tử với điện dung hoặc điện trở thay đổi phụ thuộc vào độ ẩm khơng khí. Sau đó sử dụng các phƣơng pháp khác để xác định giá trị điện dung hoặc điện trở đó. Trong hệ thống này, biến tử đƣợc dùng là loại điện dung HS1100[12] đƣợc sản xuất bởi Humirel.
Hình 2.6 cảm biến độ ẩm tương đối HS1100
Biến tử này đã đƣợc nhà sản xuất đƣa ra hàm phụ thuộc của giá trị điện dung vào độ ẩm tƣơng đối của khơng khí [29].
7 3 5 2 3
0* 1, 25.10 1,36.10 2,19.10 0.90
C C RH RH RH
Trong đó:
C là điện dung của biến tử ở độ ẩm hiện tại RH % là độ ẩm khơng khí hiện tại
C0 là điện dung của ứng với độ ẩm tƣơng đối là 55%
Và biểu đồ phụ thuộc điện dung vào độ ẩm tƣơng đối của cảm biến cho bởi nhà sản xuất:
Hình 2.7Biều đồ sự phụ thuộc điện dung của biến tử vào độ ẩm tương đối
Từ biểu đồ ta thấy sự phụ thuộc điện dung của biến tử vào độ ẩm tƣơng đối từ 0% tới 100% là gần tuyến tính. Và trong thực nghiệm ta có thể coi là tuyến tính.
Để đo đƣợc độ ẩm tƣơng đối RH trong cơng thức trên thì cần biết đƣợc C. Tuy nhiên điện dung C là đại lƣợng điện khó đo trực tiếp, do đó ta sử dụng mạch điện dao động có tần số phụ thuộc vào điện dung C này. Mạch điện có chức năng này ta sử dụng IC LM555.
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý đo độ ẩm sử dụng HS1100 và LM555
Khi đó ta có sự phụ thuộc của tần số lối ra vào giá trị độ ẩm nhƣ sau:
4 2 1 2 ln 2 F C R R Trong đó: F là tần số lối ra
C là điện dung của biến tử ứng với độ ẩm tƣơng ứng
Từ cơng thức trên ta có đồ thị sự phụ thuộc của độ ẩm vào tần số (hình 2.10). Từ đồ thị ta thấy dạng đồ thị gần là một đƣờng thẳng, độ ẩm là một hàm gần tuyến tính theo tần số.
Trong hệ thống nhúng ta có thể đếm đƣợc tần số của xung do mạch phát ra. Và do đó ta có thể tính đƣợc giá trị độ ẩm tƣơng đối tƣơng ứng.
Hình 2.9 Sơ đồ khối miêu tả hoạt động của hệ đo độ ẩm tương đối
Trong luận văn hệ mạch thực hiện với R2=470k R4=68k từ datasheet của nhà sản xuất ta có: 12 7 3 5 2 3 1 ln(2)182.3 (1.25 1.36 2.19 0.90)(68000 2 * 470000) f RH RH RH Độ ẩm tƣơng đối RH% của mơi trƣờng (khơng khí) Biến tử HS1101
Điện dung của cảm biến theo độ ẩm C=k*RH+Co Xung dao động có tần số (chu kỳ) phụ thuộc vào độ ẩm tƣơng đối IC LM555 Đếm tần số (đo chu kỳ) ,Tính đƣợc độ ẩm tƣơng đối %RH Đ ế m tầ n Xử lý , Lƣu trữ truyền số liệu, (hiển thị) xử lý Thu thập xử lý và
Hình 2.10 Biều đồ sự phụ thuộc của tần số của mạch dao động theo độ ẩm khơng khí Đánh giá cảm biến độ ẩm tương đối HS1100:
HS1100 là cảm biến độ ẩm khá nhỏ gọn hoạt động trên cơ sở biến đổi điện dung theo độ ẩm tƣơng đối. Nó có giá thấp và khá phổ biến trên thị trƣờng và có độ nhạy, độ chính xác khá cao, đáp ứng đƣợc các cơng việc đo độ ẩm tƣơng đối của mơi trƣờng thơng thƣờng (phịng, kho). Tuy nhiên do phải đo gián tiếp điện dung qua việc đếm tần số của mạch dao động nên việc chuẩn hóa, và đánh giá phẩm chất của hệ cịn gặp nhiều khó khăn. Độ chính xác bị ảnh hƣởng bởi phẩm chất của mạch dao động, chƣa có bù nhiệt, và chƣa có cơ cấu chống ngƣng tụ hơi nƣớc quá bão hòa trên cảm biến (có thể làm sai, hỏng cảm biến).