Увлажнитель воздуха

December 14, 2010 by admin Комментировать »

Устройство для поддержания влажности воздуха.

В практике часто возникает задача измерения и поддержания влажности воздуха. Известны следующие методы измерения влажности газов: абсорбционно-массовый, конденсационный, психрометрический, электрический и по точке росы. Наибольшее применение нашел психрометрический метод — благодаря своей простоте и достаточно высокой точности измерения.

Психрометрический метод основан на зависимости между скоростью испарения влаги в окружающую среду и влажностью самой среды. В этом методе измеряется разность температур — температуры tc, измеренной обычным термометром, и температуры tm, измеренной термометром с увлажненной поверхностью термочувствительной части. Приборы, работающие на этом принципе, называют психрометрами. Они имеют два термометра. Термочувствительная часть одного из них непрерывно увлажняется водой из специального резервуара. Вследствие испарения влаги с поверхности мокрого термометра, он покажет более низкую температуру, чем сухой термометр, показывающий действительную температуру газа. Чем меньше относительная влажность газа Ф, тем интенсивнее испарение влаги с мокрого термометра и тем ниже температура tm мокрого термометра. Следовательно, тем больше разность

U = tc – tm.

Имеется зависимость между относительной влажностью воздуха ф и психрометрической разностью U. Относительную влажность с достаточной для практических целей точностью можно определить по показаниям сухого и мокрого термометров с помощью психрометрической номограммы, приведенной на рис.1.

Как видно из номограммы, один из возможных вариантов поддержания определенной относительной влажности ф заключается в том, чтобы при данной температуре воздуха tc, которая измеряется сухим термометром, поддерживать температуру tm, измеренную мокрым термометром.

Другими словами, в качестве сухого термометра можно использовать терморезистор. В качестве мокрого термометра удобно использовать аналогичный терморезистор (в защитном кожухе), на который можно надеть “чулок” из хлопчатобумажной ткани, один конец которого опущен в сосуд с водой. Считаем, что оба термометра находятся в замкнутом воздушном объеме.

На рис.2 показана схема терморегулятора, который используется для поддержания температуры tm и может включить устройство, увеличивающее влажность воздуха (водяной насос, пульверизатор и т.п.), а затем отключить его по достижении заданной tm. Температура выключения (tm выкл.) Регулируется подстроечным потенциометром RP1, а температура включения (tm вкл.) — потенциометром RP2. Разность между двумя этими величинами tm пропорциональна диапазону, в котором изменяется относительная влажность воздуха. С помощью предлагаемого устройства можно достичь диапазона порядка 5… 10% в воздушном объеме около 15 м3.

Схема терморегулятора реализована на основе компаратора напряжения DA (К521СА3), который через транзистор VT управляет реле К. Со своей стороны, реле с помощью контакта К1-1 включает и выключает устройство регулирования влажности. На неинвертирующий вход DA с помощью делителя, образованного R2 и R3, подается опорное напряжение, равное половине напряжения питания (6 В). Термодатчик RK типа ТРН-22000 вместе с подстроечным потенциометром RP1 подключены к инвертирующему входу DA. Очевидно, что при комнатной температуре необходимо с помощью RP1 задать на выводе 3 напряжение, на 2…3 В превышающее напряжение на выводе 2 (6 В); тогда, при подаче питания на терморегулятор, реле К срабатывает. Это приводит к включению через контакты К1-1 исполнительного устройства, которое начинает увеличивать влажность воздуха. Оно работает до тех пор, пока относительная влажность воздуха не достигнет максимального значения, пропорционального температуре tm выкл. При этой температуре напряжения на выводах 2 и 3 DA одинаковы, так как сопротивление термодатчика RK при нагревании уменьшается. Компаратор DA переключается, VT запирается, и реле К выключается. Это приводит к уменьшению влажности и продолжается до тех пор, пока температура tm не падает до значения tm вкл, которое пропорционально минимальной величине влажности. Реле К снова включается, и влажность воздуха начинает увеличиваться. Индикация работы реле К осуществляется светодиодом “Влага”.

Настройка. Прежде чем размещать датчик RK в защитном кожухе, нужно проверить срабатывание реле К при выбранных температурах — tm выкл. и tm выкл. Это можно сделать, поместив датчик в подходящую термокамеру, температура в которой измеряется термометром, или в воздушный объем, в котором будет поддерживаться необходимая влажность. В крайнем случае, если не требовать точного соответствия заданной температуре, проверку можно осуществить, приближая RK к зажженной электрической лампочке. В этом случае при нагревании датчика до определенной температуры реле К должно выключиться, а при удалении его от лампочки — снова включиться. Между общим проводом и выводом 3 компаратора DA желательно включить цифровой вольтметр. Выключение реле К должно произойти в тот момент, когда напряжение на выводе 3 приблизится к напряжению на выводе 2 DA. С помощью RP1 напряжение на выводе 3 устанавливается при комнатной температуре примерно равным 8…9 В. Окончательная настройка осуществляется после того как датчик RK устанавливается в защитном алюминиевом кожухе, заполненном теплопроводящей пастой, конструкция которого подобна резервуару ртутного термометра. На датчик одевается влажный хлопчатобумажный “чулок”, второй конец которого опускается в воду, налитую в миниатюрную ванночку. Ванночка закрепляется возле датчика. Рядом размещается второй “чулок”, натянутый на ртутный термометр, принятый за эталонный. Ванночка, датчик RK и резервуар эталонного термометра должны находиться в том воздушном объеме, влажность которого необходимо стабилизировать. В этом же объеме можно установить сосуд с водой и исполнительный механизм устройства, которое будет увеличивать влажность. По номограмме рис.1 определяются величины температур tm выкл. и tm выкл., пропорциональные минимальной и максимальной влажностям.

Проводники от термодатчика обязательно должны быть экранированы. В процессе настройки может оказаться, что нет необходимости в установке tm вкл., поскольку если требуется поддержание влажности с высокой точностью, температуры tm выкл. и tm вкл. будут отличаться всего лишь на 0,5…1°С. В этом случае между выводами 2 и 7 DA включается резистор с сопротивлением 1…1,5 МОм, точная величина которого определяется в процессе настройки. Чем больше это сопротивление, тем больше сближаются температуры tm выкл. и tm вкл., — вплоть до разумного минимума диапазона регулирования.

Для поддержания постоянной температуры tc в замкнутом воздушном объеме необходим вентилятор, который перемешивает воздух в нем.

Обязательным условием точного измерения влажности является обдувание влажного термометра воздухом с постоянной скоростью (в психрометре типа 1470 требуется скорость 2,4 м/с).

В нашем конкретном случае обдув производится вентилятором, который перемешивает воздух. При эксплуатации этого устройства необходимо контролировать наличие воды в резервуаре исполнительного механизма, регулирующего влажность, и уровень воды в ванночке, обеспечивающей увлажнение корпуса датчика RK.

Источник: И.Христов, журнал “Радиолюбитель”.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты