Датчики влажности воздуха для управления вентиляцией

Высокая влажность в помещении практически неизбежно приведет к появлению в нем грибка и плесени. Для борьбы с такими явлениями существуют автоматизированные системы вентиляции, запускающиеся по срабатыванию специальных сенсоров. Сердце такого комплекса — датчик влажности. Существуют и отдельно устанавливающиеся в вытяжку или просто в комнату вентиляторы с датчиком влажности.

Что такое датчик влажности

Как следует из названия, это сенсор, улавливающий уровень влажности в помещении и сообщающий о нем владельцу. Иначе такое устройство называется гигрометром. Некоторые гигрометры способны не просто фиксировать уровень влажности, но и выполнять определенные действия — например, включать вентилятор или вытяжку через исполнительные приспособления или напрямую.

В зависимости от места размещения они делятся на внутренние и наружные. Первые предназначены для домов, квартир (к примеру, датчик влажности в ванную), цехов так далее, а вторые устанавливаются на улице и регистрируют параметры наружного воздуха. Их второе название — атмосферные датчики.

Бывают как встроенные в вентиляторы устройства, так и сенсорные блоки внешнего исполнения, соединяющиеся с ведомым оборудованием посредством проводного или беспроводного интерфейса. Существуют аналоговые варианты, но большинство выпускаемых сегодня представителей этого семейства относятся к цифровым.

Принцип работы похож на функционирование термостата. В отличие от последнего, устройство срабатывает при изменении влажности, а не температуры. Порог срабатывания, как правило, выставляют на 40 %. Включившись, чувствительный элемент сенсора воздействует на встроенное реле. Оно замыкает цепь, подающую питание на двигатель вентилятора, и автоматизированная вытяжка запускается.

Где купить

Приобрести необходимое оборудование можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Разновидности

Гигрометры делятся на несколько видов.

• Резистивные. Их принцип действия — измерение влажности внутри активной среды прибора. Основной чувствительный элемент — полимерные детали и подложки. Конструктив типичного резистивного гигрометра подразумевает наличие особой подложки, несущей фоторезистор и пару электродов. Сверху они прикрыты токопроводящим слоем. Такой прибор срабатывает примерно через 30 секунд после изменения влажности, что подходит для жилого помещения или ванной комнаты.
  

  Важный плюс этого типа – взаимозаменяемость и отсутствие необходимости в калибровке. Также они долговечны и служат, в среднем, около пяти лет.

  Но срок службы снижается при работе в неблагоприятных средах, например, в парах химических веществ, технических масел и так далее.

  

• Емкостные. Главный их элемент — конденсатор. При изменении параметров окружающего воздуха меняется емкостная характеристика конденсатора, вызывая срабатывание датчика. Принцип действия такого гаджета называется «конденсатор с воздушным зазором. Влажность воздуха влияет на его диэлектрическую проницаемость. С изменением уровня водяных паров изменяется и емкость конденсатора. Существуют и более сложные варианты, где воздух заменен диэлектрической прослойкой; они несколько точнее, но плохо работают с уровнями влажности менее 0.5 %. Хотя в бытовом использовании такие значения возникают редко, поэтому недостаток малозначителен.Весьма популярны тонкопленочные гигрометры с несколькими дополнительными датчиками температуры для более точных измерений и компенсации отклонений.
• Термостатные. Они имеют иной принцип работы. Термостатный гигрометр несет в себе соединенные друг с другом термисторы. Рост влажности приводит к прямо пропорциональному увеличению значения напряжения. Внутри прибора имеются два резистора — открытый и изолированный. Разница температур порождает разность сопротивлений на термисторах, что служит индикатором влажности.
  В основном такие модули используются в промышленной и бытовой технике наподобие микроволновых печей и сушильных машин.

Возможные дополнительные функции:

• включение по датчику движения, чтобы вентиляция запускалась только во время присутствия человека;
• проветривание — запуск вентилятора в «тихом» режиме;
• таймер — работа несколько минут после приема ванной для быстрого высушивания воздуха;
• оснащение обратным клапаном. Он предотвращает проникновение неприятного запаха, пыли и прочих частиц;
• дополнительное декоративное освещение;
• настройка мощности;
• часы на передней панели, и другие.

Преимущества гигрометров

Плюсы таких приборов весьма значительны:

• они быстро выводят наружу влажный воздух и не дают ему застояться;
• экономия электричества. Если обычную вытяжку или вентилятор в условиях колебаний влажности приходится держать постоянно включенными, то датчик включит и выключит прибор только при изменении характеристик выше/ниже заданных;
• автоматизация. Не нужно вручную включать вытяжное и вентилирующее оборудование.

Единственный минус — издаваемый вентилятором шум во время работы.

Рекомендуем к прочтению: как подключить датчик влажности воздуха к Ардуино и считать с него данные.

Применение

По направленности применения гигрометры можно разделить на виды:

• для управления отдельным вентилятором;
• для контроля над системой вентиляции.

Во встроенных системах вентиляции

Датчики широко применяются в оборудовании кондиционирования зданий. Их срабатывание на повышение влажности включает принудительную вентиляцию. Термозащищенный канальный сенсор в прочном корпусе можно разместить в вентиляционной шахте, оперативно отслеживать через него изменения характеристик среды и соответствующим образом менять режим работы. Так, например, промышленные ультразвуковые увлажнители при использовании подобного решения задействуются и деактивируются автоматически, что помогает экономить энергию и повышает общий ресурс приборов.

В вентиляторах

Бытовые вытяжные вентиляторы часто успешно функционируют под контролем гигрометров, помогая поддерживать нормальную влажность в 40–60 %. Сенсоры оперативно реагируют на смену характеристик воздуха и не позволяют влажности подняться выше определенного уровня. Такой подход радикально уменьшает шансы появления грибка или плесени, а подконтрольное помещение всегда будет обеспечено свежим воздухом.

Особенно актуально это для ванн, банных комплексов и подобных мест, где происходит постоянное взаимодействие с водой и высокой температурой.

Датчик влажности воздуха для управления вентиляцией, как уже говорилось, помогает экономить электричество. Кроме того, некоторые модели дооснащаются детекторами углекислого газа и помогают поддерживать свежий воздух. Встречаются образцы с таймером, запускающие вентилятор по расписанию.

Пример автоматизированной вытяжки для ванной комнаты

Обычно ванные снабжаются естественной вытяжкой или простыми вентиляторами, включающимися при зажигании света или отдельным выключателем. Все эти подходы обладают недостатками:

• «естественной» мощности может не хватать для поддержания достаточной сухости, и ванная превращается во влажную горячую баню, в ней заводится грибок, плесень и так далее;
• активирующаяся вместе со светом система постоянно потребляет ток, даже когда не нужна. Кроме того, она шумит, что может раздражать;
• для отдельного варианта в ванную комнату понадобится поставить дополнительный выключатель, манипулировать которым каждый раз придется вручную.

Автоматизация поможет решить эти вопросы. К обычной вытяжке добавляется электронный контроллер с сенсором влажности, запускающий вентилятор только по необходимости (а также по таймеру и с пульта, если такие функции предусмотрены). Как только влажность превысит заданное пороговое значение — управляющая плата задействует вытяжку и быстро приведет характеристики воздуха к норме. Существуют качественные фабричные варианты, такие, как вытяжной вентилятор с датчиком влажности Soler&Palau Silent 100 CHZ или устройство Xiaomi Mi Temperature and Humidity Sensor (последний при этом интегрируется в экосистему «умного дома» Сяоми), но прибор можно сделать и своими руками.

Типичная система состоит из следующих компонентов:

• цифровой датчик влажности для вентилятора (в данном случае это MP590);
• контрольно-защитный блок с измерительной функцией. В примере используется плата с АЦП MP8037ADC;
• корпус BOX-BM8037;
• импульсный источник питания, подходящий к прочим компонентам. Чаще всего это блок питания на 0.5 А и 12 В. В нашем примере это PW1245.

MP590 представляет собой работающий по интерфейсу 1WIRE цифровой сенсор. Главная плата работает в трех режимах:

• «триггер»;
• «гистерезис»
• «защита».

Такое решение универсально и способно стать основой почти любого проекта автоматизации. Внешний вид в корпусе:

Схема подключения вентилятора будет выглядеть следующим образом:

Для оптимальной чувствительности сенсор выносится за корпус.

Важно правильно выбрать место установки. Оно должно находиться рядом с вытяжкой, чтобы обойтись без прокладки длинного жгута проводов. Один из вариантов расположения приведен ниже:

После установки может понадобиться небольшая калибровка, в каждом случае она выполняется согласно инструкции для конкретного прибора. В работе с MP590 понадобятся следующие шаги:

• предположим, что модуль измерил 40 % влажности;
• необходимо зажать правую кнопку на 5 секунд, попасть в меню включения и задать там значение 100;
• через три секунды гаджет принудительно закроет меню;
• далее 5 секунд удерживается уже левая кнопка. Появится меню отключения. В нем следует задать 50. Еще через 5 секунд после этого устройство вернется в рабочий режим.

Заключение

Измеритель влаги — функциональное и простое устройство, которое помогает поддерживать комфортную атмосферу с минимумом затрат. Существуют домашние и промышленные варианты, для обычных вентиляторов и мощных вытяжек, но все датчики влажности выполняют единственную функцию — информировать, помогать сохранять сухость воздуха на заданном уровне и не допускать заплесневения поверхностей, появления грибка и прочих симптомов слишком высокой увлажненности воздуха.

В выборе датчика необходимо руководствоваться:

• типом вентиляционной системы, которой он будет управлять (отдельный вентилятор, встроенная);
• объемом обслуживаемого помещения;
• характеристиками последнего — насколько велик в нем уровень влажности, которую понадобится контролировать. В крупных зданиях и на производствах все устройства и контроллеры вентиляции обычно объединяются в единый комплекс, централизованно управляемый специальной контрольной системой.

Энтузиасты могут попробовать своими руками собрать решение на базе любого понравившегося контроллера или микрокомпьютера, например, Arduino и Raspberry Pi, все устройства и компоненты для этого свободно продаются в любом магазине радиоэлектроники.

Видео по теме