Домашний термометр с датчиком влажности -

Содержание страницы

Датчик влажности воздуха для домашней метеостанции.

Данный материал является продолжением темы создания домашней метеостанции, которая была начата в авторской разработке Универсальный цифровой термометр. В этой статье я расскажу, как можно самостоятельно сделать датчик измерения влажности вместо относительно дорогих емкостных датчиков, например, HIH-4000.

Вопрос измерения влажности в помещении является довольно актуальным. Влажность имеет большое влияние на организм человека. Согласно санитарных норм, в жилом помещении оптимальной величиной является влажность в интервале 30-45% в холодное время года и 30-60% в тёплое время. Существует несколько методов измерения влажности. Основными являются гигроскопический и психометрический методы.

Гигроскопический метод основан на свойстве некоторых материалов изменять свои линейные размеры в зависимости от изменения влажности воздуха. Такой метод позволяет измерять влажность воздуха в пределах от 30% до 100%. Обычно для этих целей используют обезжиренный человеческий волос. Волос закрепляют на основании и соединяют его с подвижной стрелкой. При измерении влажности длина волоса изменяется, а стрелка перемещается по шкале, проградуированной в относительных единицах влажности (процентах). Такие приборы называются гигрометры (рис.1). Так же существуют гигрометры на основе органической плёнки, электролитический, керамический, конденсационный гигрометры.

Рис.1 Гигрометр

Классические гигрометры, построенные на использовании волоса, применяют в основном для измерения влажности при отрицательных температурах, где остальные методы неэффективны, поэтому данный метод для контроля влажности в помещении нам неинтересен. Более точным способом, по сравнению с гигрометрическим, является психометрический способ определения влажности.

Психрометрический метод основан на измерении разности двух температур. Прибор, который работает на этом принципе, называется психрометр и состоят из двух термометров. Один термометр «сухой», другой – «влажный». Для того, что бы второй термометр был влажным, он оборачивается в хлопчатобумажную ткань, которая опускается в воду и является постоянно влажной за счёт капиллярного эффекта. Испаряясь, вода охлаждает влажный термометр. В результате этого получается разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров. Исходя из разницы температур «влажного» и «сухого термометров», и температуры «сухого» термометра – т.е. температуры в помещении, по специальным таблицам, которые называются психометрическими (табл.1) определяют относительную влажность воздуха.

Таблица 1

В качестве примера выпускаемого промышленностью психрометрического гигрометра, можно назвать прибор ВИТ-1 (рис.2). Он имеет два спиртовых термометра с пределом измерения 0…. +24 градуса. Один из термометров постоянно находится во влажном состоянии – для этого существует специальная емкость, которая заполняется водой. В емкость опускается трубка из хлопчатобумажной материи и надевается на колбочку термометра. На корпус психрометра нанесены таблицы, по которым сразу определяется влажность в помещении.

Рис.2. Психрометр ВИТ-1

По моему мнению, психрометрический способ, как наиболее точный, является хорошей альтернативой емкостному датчику для измерения влажности в помещениях – т.е. при температурах выше нуля. Естественно, мы не будем для этого использовать спиртовые термометры, а пойдём более интересным путём.

В основе нашего самодельного датчика остаётся тот же принцип психрометра – измерить температуру «сухого» и «влажного» датчиков и на основании их показаний извлечь из таблицы нужное значение. Такую обработку можно выполнить на микроконтроллере, что собственно мы и будем делать, модернизировав универсальный термометр, снабдив его функцией измерения влажности — психрометром.

Итак, первая «часть» психрометра у нас уже есть – как Вы видите, в термометре применяются датчики температуры DS18B20, один из которых измеряет температуру внутри помещения. Он как раз и будет «сухим» термометром. Второй (влажный) термометр, необходимо добавить в схему (рис.3. — вводимые новые элеметы выделены красным цветом). Он подключается к выводу 5 микроконтроллера. Этот датчик необходимо обернуть тканью, которая постоянно должна быть во влажном состоянии. Для обеспечения надёжной влагозащиты, необходимо на каждый вывод датчика, а затем на его корпус, одеть термоусаживающую трубку.

Рис.3. Модернизированная принципиальная схема универсального термометра с функцией психрометра.

В микроконтроллере запрограммированы значения, занесенные в таблицу 1. – диапазон температур сухого термометра 15….30 градусов и разность показаний между сухим и влажным термометром 0…9 градусов. При желании, корректировкой таблицы, прошитой в микроконтроллере, этот диапазон рабочих температур градусов можно сдвинуть в ту или иную сторону.

При выходе за пределы 15….30 градусов и при разности температур свыше 9 градусов, на дисплей выводится сообщение об ошибке. Так же показывается ошибка, если температура «влажного» датчика становится больше температуры «сухого» датчика.

В режиме психрометра, на дисплей постоянно выводится значения «сухого» и «влажного» датчиков и в случае, если температура выйдет за указанные пределы и будет выведено сообщение об ошибке, всё равно исходя из этих значений по расширенной психометрической таблице можно вычислить значение влажности. Если, разумеется, она лежит в области определения таблицы. А вообще планируется расширить таблицу значений влажности в микроконтроллере на диапазон 1…30 градусов.

Может случится ситуация, когда показания «сухого» и «влажного» датчиков одинаковы. А это возможно в двух случаях – когда влажность воздуха 100% или отсутствует вода в емкости «влажного» датчика. Поэтому, при показаниях влажности 100% нужно проверить, что «влажный» датчик действительно смочен водой.

Проверка работоспособности и корректности показаний. Для этого нам понадобиться контрольный термометр, а ещё лучше – психрометр, например, тот же ВИТ-1. Подключите «влажный» датчик DS18B20 к универсальному термометру, в микроконтроллер которого была залита прошивка версии 1.1. Оберните датчик влажной хлопчатобумажной тканью. «Сухой» (комнатный) датчик, тоже, разумеется, должен быть подключен. Включите режим психрометра (для перехода в этот режим необходимо кратковременно нажать кнопку S4) и минут через 15 запишите, показания температуры и влажности, которые отображаются на дисплее. Сравните по контрольному прибору показания «сухого» и «влажного» датчиков. Вычислите по таблице психрометра ВИТ-1 (или по таблице 1) значение влажности воздуха. Если показания температуры «сухих» и «влажных» датчиков на нашем устройстве и приборе ВИТ-1 совпадают, то на дисплее должно отображаться именно вычисленное по психометрической таблице показание. Если, например – показания «сухого» датчика +22 градуса, влажного +16 градусов, то влажность должна быть 54 % (рис.4). Если одна из температур измениться, то соответственно, изменяться и показания влажности. Удобство нашего электронного психрометра по сравнению с ВИТ-1 состоит в том, что значение влажности воздуха сразу отображается на дисплее и его не нужно вычислять по психрометрической таблице.

Рис.4. Режим психрометра в универсальном термометре

Конструктивное исполнение психрометрического датчика может быть любым. Главное условие, что бы «сухой» и «влажный» датчики находились в одной температурной зоне и в тоже время нужно избежать влияния влаги на «сухой» датчик.

Сравним достоинства и недостатки нашего психометрического датчика влажности воздуха по сравнению с емкостным датчиком HIH-4000:

Достоинства:
— доступность, т.к. HIH-4000 относительно «дефицитная». Например, у нас, их можно приобрести только под заказ
— стоимость двух температурных датчиков DS18B20 существенно ниже стоимости одного датчика HIH-4000
— упрощение программного кода микроконтроллера — все датчики HIH-4000 поставляются с уникальным паспортом значений, что требует введения в программу специальной корректирующей функции под конкретный датчик

Недостатки:
— большие, по сравнению с HIH-4000 размеры, особенности конструктивного исполнения
— необходимость использования емкости с водой для «влажного» датчика и слежения за её наличием.
— невозможно измерять значение влажности при температуре ниже +5 градусов

По измерениям влажности так же рекомендую почитать вот эти статьи:

Теперь рассмотрим, как конструктивно реализовать датчик влажности, построенный по психрометрическому методу. Для этой конструкции нам понадобиться корпус от компьютерной розетки (RJ-45), неисправная одноразовая зажигалка, хлопчатобумажная ткань, соединительный кабель не менее четырёх жил, два датчика DS18B20, термоусаживающая трубка. Конечно, подойдёт любой подходящий по размеру корпус. Вместо корпуса зажигалки так же можно задействовать какую-либо небольшую «емкость». Например, был опробован вариант с крышкой корпуса от реле РЭС-22. Небольшой фотоотчёт последовательности изготовления датчика влажности.

Зажигалку (она обязательно должна быть пустой) разбираем и обрезаем по размеру так, что бы она плотно входила в корпус компьютерной розетки:

Немного стачиваем сверху надфилем перегородку, делаем небольшой боковой паз под температурный датчик в корпусе зажигалки и заправляем в её кусочек ткани, как показано на фотографии:

На перегородку, в сделанный надфилем паз, укладываем датчик DS18D20 и фиксируем его термоклеем:

Аналогичным способом, как и ранее, укладываем второй кусочек ткани. При этом температурный датчик окажется между двух полосок:

Закрепляем получившуюся конструкцию в корпусе розетки и фиксируем её термоклеем. «Влажный» датчик готов:

Далее закрепляем в корпусе «сухой» (он же комнатный) термодатчик. Он устанавливается на крышке розетки с помощью термоклея напротив небольшого окошка:

Выполняем соединения датчиков (выводы питания соединяются вместе, а сигнальный вывод датчика индивидуальный – всего четыре провода) и подключаем их к соединительному кабелю:

Можно было бы уже собирать корпус. Но это мы пока делать не будем. Для начала нужно убедиться в работоспособности датчиков и их корректной работе. Установите емкость с водой вертикально, заполните её водой (обе половинки корпуса зажигалки) при помощи шприца. Подключите кабель к нашему универсальному термометру, в микроконтроллер которого была залита прошивка версии 1.1. Включите режим психрометра и минут через 20-30 запишите, показания температуры и влажности, которые отображаются на дисплее.

Соберите корпус и примерно через полчаса опять снимите показания. Если они приблизительно соответствуют предыдущим, значит, всё нормально. Если показания влажности сильно возросли, то это значит, что на «сухой» датчик воздействует влага от «влажного» датчика. В этом случае, «сухой» датчик придётся выдвинуть через окошко из корпуса. Проверить корректность показаний «сухого» датчика очень просто – они должны соответствовать показаниям температуры контрольного термометра, т.е. комнатной температуре. Если показания «влажного» датчика вызываю сомнения, то для проверки его необходимо извлечь из корпуса и завернуть во влажную ткань. А ещё лучше такую проверку провести до установки датчика в корпус. В любом случае, для сравнения можно воспользоваться контрольным термометром или психрометром со спиртовыми термометрами, например, тем же ВИТ-1. Учтите, что на увлажнение датчика существенно влияет материал ткани – она должна иметь очень хорошую пропитывающую способность.

Если всё нормально, показания на дисплее соответствую контрольному психрометру, то осталось только вертикально закрепить датчик в нужном месте и наш электронный психрометр готов:

Термометр TA 318 + выносной датчик температуры, Цифровой термометр с гигрометром, Метеоприбор домашний

Цифровой термометр гигрометр TA 318 + выносной датчик температуры

Домашняя метеостанция TA 318 представляет собой компактный электронный прибор с двумя термодатчиками и встроенным гигрометром. Такая многофункциональность гарантирует данному устройству полезное применение в любом помещении, жилом или рабочем. Вы можете разместить метеоприбор на стене в своей комнате, или в детской, чтобы всегда быть в курсе температурных и гигрометрических данных помещения, в котором Вы и Ваши дети живете. Зная влажность воздуха, ее можно регулировать различными приспособлениями, чтобы избежать слишком сухого либо слишком влажного воздуха, потому что они могут способствовать простудным заболеваниям.

Термометр / гигрометр оснащен наружным датчиком температуры. Он расположен на конце длинного, полутораметрового провода, размещается снаружи помещения, выводится через окно, например. Этот датчик измеряет и передает данные о температуре воздуха на улице. Таким образом, даже не выглядывая за окно, Вы будете всегда точно знать, одеваться теплее перед выходом на улицу, или полегче. Температурные показатели на экране прибора могут отображаться в двух системах единиц: градусах Цельсия и по Фаренгейту.

Данный метеоприбор способен запоминать минимальное и максимальное значение температуры за весь период его эксплуатации. Эти данные можно просмотреть в любой момент.

• Легкочитаемые цифры на большом 3-уровневом LCD дисплее.

• Выносной датчик измерения температуры (длина 1,5 метра)

• Возможность измерения температуры внутри и снаружи помещения

• Индикация значения относительной влажности

• Запоминание и воспроизведение максимального и минимального значения температуры и влажности

• Одновременное отображение значения температуры и влажности

• Переключение °C и °F

• Возможно крепление на стену, либо установка прибора на горизонтальной поверхности

• Диапазон измерений температуры внутри: 0°C

• Диапазон измерений температуры снаружи: -40°C

• Диапазон измерений относительной влажности: 25%RH — 90%RH

• Цена деления: Температура — 0.1°C. Влажность — 1%RH.

• Погрешность: ±1°C, RH ±5%

• Питание: 1 батарейка типа AAA 1.5 В (не идет в комплекте)

Часы Термометр Гигрометр с выносным датчиком HTC-2

Влажность, при которой человек чувствует себя наиболее комфортно летом — это 60-75%, зимой это 55-70%. В наших домах весной и летом (в сухую погоду) влажность не превышает 40%, а осенью и зимой, в отопительный период, она падает до 25-30%, при этом страдают люди, особенно, дети. При низкой влажности ускоряется процесс старения кожи, она теряет свою упругость и эластичность, что приводит к возникновению заболеваний кожи (например дерматитов) и влияет на обмен веществ целого организма, а нам так хочется продлить свою молодость! При нормальной влажности воздуха снижается риск заболеваний органов дыхания (ОРЗ).

С помощью этого гигрометра Вы сможете контролировать влажность в помещении и при необходимости повысить её подручными средствами (распыляя воду из брызгалки, или же просто поставить какие либо открытые ёмкости с водой), конечно в данном случае бытовой увлажнитель будет наиболее лучшим решением.

Цифровой гигрометр может быть установлен на столе или прикреплен к стене. Крупный цифровой дисплей — одновременно показывает время, температуру и влажность.

Особенность этой модели — выносной датчик, который поможет измерить температуру в нужном вам месте.

Характеристики прибора:
— Отображение температуры, влажности и времени одновременно.
— Огромный ЖК-дисплей.
— Цифровой термометр внутри помещения и выносной термометр.
— Цифровой датчик влажности.
— Температурный диапазон измерения: -50

+70 C.
— Диапазон измерения влажности: 20%

95% .
— Погрешность измерения: температура: 1 C, влажность: 5% RH.
— Выбор показа времени 12-hour/24-hour.
— Функция будильника.
— Календарь (месяц и дата).
— Размещение на рабочем столе или на стене.
— Размеры: 105 x 98 x 24 мм.
— Вес: 160 г.
— Страна производства: Китай.

В комплект входит:
— Гигрометр-термометр;
— 1 батарейка 1,5 В, типа ААА;
— Инструкция

Термометр TA 318 + выносной датчик температуры, Цифровой термометр с гигрометром, Метеоприбор домашний

Цифровой термометр гигрометр TA 318 + выносной датчик температуры

• Легкочитаемые цифры на большом 3-уровневом LCD дисплее.

• Выносной датчик измерения температуры (длина 1,5 метра)

• Возможность измерения температуры внутри и снаружи помещения

• Индикация значения относительной влажности

• Запоминание и воспроизведение максимального и минимального значения температуры и влажности

• Одновременное отображение значения температуры и влажности

• Переключение °C и °F

• Возможно крепление на стену, либо установка прибора на горизонтальной поверхности

• Диапазон измерений температуры внутри: 0°C

• Диапазон измерений температуры снаружи: -40°C

• Диапазон измерений относительной влажности: 25%RH — 90%RH

• Цена деления: Температура — 0.1°C. Влажность — 1%RH.

• Погрешность: ±1°C, RH ±5%

• Питание: 1 батарейка типа AAA 1.5 В (не идет в комплекте)

ЭЛЕКТРОННЫЙ ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР / ГИГРОМЕТР KT-908

Цена: $6,88

Перейти в магазин

Если ищите электронный домашний термометр, то KT908 будет неплохим выбором. Устройство “честное”, свою цену отрабатывает.

Надо сказать, что оно вполне успешно выполняет свои функции: часы отсчитывают минуты, календарь листает дни, наружный и комнатный термометры показывают температуру, можно оценить влажность в комнате. Цифры на дисплее достаточно крупные и читаются легко. Кроме того, в электронный термометр встроен будильник (впрочем, эта функция мне не потребовалась).

Хмурым ноябрьским утром 2012 года я выглянул в окно. Дождь. Довольно сильный юго-восточный ветер. А вот температуру “за бортом” я узнать не смог – ночной ливень отклеил от стекла оконный термометр и сбросил его на землю.

Это был уже четвертый “градусник” за последние полгода, который стал “жертвой стихий”. С таким положением вещей надо что-то делать. XXI век, а я скоро стану спецом по ассортименту жидкостных и биметаллических градусников ближайшего хозмага?!

Цифровой термометр с выносным датчиком вещь достаточно обыденная. Но те устройства, что я видел в продаже в моем городе не устраивали меня ценой (дизайн
и функционал тоже были довольно спорными). Однако я вспомнил, что на моем счете PayPal лежит небольшая сумма (

), и проще всего потратить ее на Интернет-шоппинг.

После недолгих поисков мой выбор пал на KT908 Indoor Outdoor Digital Humidity Temperature with Clock 1 x AAA в магазине www.banggood.com. Этот цифровой термометр обошелся мне примерно в 200 рублей (Кстати, это меньше, чем сумма, которую я потратил на “аналоговые градусники” за осень).

Итак, что же пообещали наши трудолюбивые азиатские соседи за 200 с небольшим рублей?

“Это – отличное устройство, комбинация внутреннего / наружного гигрометра и термометра. Наружный датчик расположен на 6-футовом длинном и тонком проводе.
Он может легко быть пропущен через оконную раму, чтобы измерить наружные условия. Отличный способ удостовериться, что кондиционер выставлен на комфортную температуру. Также может быть использован для научных проектов или террариумов.”

Для тех кто предпочитает творчеству китайских маркетологов “сухой язык цифр” привожу спецификацию устройства:

+ 122 ° F)
— Диапазон измерения температуры (выносной датчик): -50 ° C (

+ 158)
— Точность измерения: ±1°C
— Диапазон измерения влажности: 20 to 99%
— Работает от 1 AAA батареи.
— Электронный дисплей диагональю 7,5 см отображает 3 строки информации.

Описание этого термометра на сайте www.banggood.com правдивое. Я убедился в этом, когда распаковал полученную на почте посылку и включил устройство. Кстати, посылка с заказом пришла довольно быстро: 30 ноября 2012г она была поступила на Почту Швеции, а уже 18 декабря я забрал пакет в своем почтовом отделении. Китайцы дали трек-номер к заказу, поэтому я почтальону даже не пришлось нести уведомление о посылке.

Однако вернемся к нашему сегодняшнему гаджету. Он добрался в Россию в целости и сохранности. Был упакован в конверт и пупырчатую пленку.

Внутри пакета блистерная упаковка самого термометра-гидрометра. Надписи только на английском, но особой беды в этом нет. В упаковке находились: сам
термометр-гидрометр, выносной датчик и короткая инструкция на английском языке.

Когда я вынул устройство из упаковки и снял крышку батарейного отсека, то был приятно удивлен. Китайцы вложили элемент питания AAA в термометр, хотя в описании на сайте магазина было указано, что батарейки не будет. Само устройство выполнено и собрано достаточно качественно. Литье без заусенцев, сборка без перекосов. Дизайн чем-то напоминает советскую электронику конца 80-х.

Ниже фото устройства на посту. Надо сказать, что оно вполне успешно выполняет свои функции: часы отсчитывают минуты, календарь листает дни, наружный и комнатный термометры показывают температуру, можно оценить влажность в комнате. Цифры на дисплее достаточно крупные и читаются легко. Кроме того, в электронный термометр встроен будильник (впрочем, эта функция мне не потребовалась).

Инструкция к гаджету без картинок, но “программируется” он легко. Достаточно минимального знания английского языка и вы не заблудитесь в трех кнопках.

Каких-то явных недостаток у термометра KT908 Indoor Outdoor Digital Humidity Temperature with Clock нет. Но все же скажу о тех моментах, по которым у меня есть претензии к этому
устройству:

— Во-первых, хотелось бы иметь больше возможностей для монтажа и установки термометра. Например, нет никаких штатных средств, чтобы прикрепить устройство на стене. Штатная ножка довольно хлипкая и ставить термометр можно только на ровную поверхность.

— Во-вторых, провод выносного датчика длинной всего 2 метра, поэтому далеко от окна термометр поставить не получиться.

— В-третьих, дизайн у термометра простоват и немного старомоден. Но я боюсь, что “хай-тек”, “хохлома” или “имперский стиль” в исполнении китайцев устроили бы меня меньше.

Подведем итог
Если ищите электронный домашний термометр и вам не нужны “космический корабль” или “малахитовая шкатулка”, то KT908 будет неплохим выбором. Устройство “честное”, свою цену отрабатывает.