Датчик влажности воздуха: принцип работы, типы и применение

Что такое датчик влажности воздуха. Как работают различные типы датчиков влажности. Где применяются датчики влажности. Как подключить датчик влажности.

Принцип работы датчика влажности воздуха

Датчик влажности воздуха — это устройство, которое измеряет содержание водяного пара в воздухе. Принцип работы основан на преобразовании физической величины влажности в электрический сигнал. Существует несколько основных типов датчиков влажности, различающихся по принципу действия:

• Резистивные
• Емкостные
• Термисторные
• Оптические
• Электронные
• Механические

Каждый тип имеет свои особенности работы и области применения.

Резистивные датчики влажности

Резистивные датчики влажности работают на принципе изменения электрического сопротивления чувствительного элемента при поглощении влаги. Как устроен такой датчик?

• На подложку между двумя электродами наносится пористый материал, например, оксид алюминия
• При увлажнении воздуха материал поглощает влагу
• Электрическое сопротивление материала уменьшается
• Измеряется протекающий ток или падение напряжения
• По изменению электрических параметров определяется влажность

Резистивные датчики недороги и просты, но имеют невысокую точность. Их часто используют в бытовой технике.

Емкостные датчики влажности

Принцип работы емкостных датчиков основан на изменении диэлектрической проницаемости среды между обкладками конденсатора при изменении влажности. Как это происходит?

• Датчик представляет собой конденсатор с воздушным диэлектриком
• При увлажнении воздуха меняется его диэлектрическая проницаемость
• Это приводит к изменению емкости конденсатора
• Измеряется изменение емкости
• По изменению емкости определяется влажность

Емкостные датчики более точны, чем резистивные. Их часто применяют в промышленных системах контроля влажности.

Термисторные датчики влажности

Термисторные (психрометрические) датчики определяют влажность по разнице температур сухого и увлажненного термисторов. Как работает такой датчик?

• Используются два одинаковых термистора
• Один термистор помещен в герметичную камеру с сухим воздухом
• Второй термистор находится в контакте с измеряемым воздухом
• При испарении влаги со второго термистора он охлаждается
• Измеряется разница сопротивлений термисторов
• По разнице определяется влажность воздуха

Термисторные датчики отличаются высокой точностью, но требуют калибровки и чувствительны к загрязнениям.

Оптические датчики влажности

Оптические датчики работают на принципе измерения точки росы — температуры конденсации водяного пара. Как происходит измерение?

• Зеркальная поверхность охлаждается до точки росы
• На поверхность направляется луч света
• При появлении конденсата луч рассеивается
• Фотодетектор фиксирует изменение отраженного света
• По температуре точки росы определяется влажность

Оптические датчики наиболее точны, но дороги и требуют регулярной очистки поверхности.

Электронные датчики влажности

Электронные датчики измеряют влажность по изменению электрических свойств чувствительного элемента. Как они функционируют?

• Используется чувствительный элемент с электролитом
• При изменении влажности меняется концентрация электролита
• Это приводит к изменению электропроводности
• Измеряется сила тока через элемент
• По изменению тока определяется влажность

Электронные датчики компактны и хорошо подходят для автоматизированных систем управления.

Механические датчики влажности

Механические датчики основаны на свойстве некоторых материалов изменять размеры при поглощении влаги. Как работают такие датчики?

• Используются гигроскопичные материалы (волос, ткань)
• При увлажнении материал удлиняется
• Изменение длины преобразуется в перемещение стрелки
• По положению стрелки определяется влажность

Механические датчики просты и не требуют питания, но имеют низкую точность и инерционность.

Области применения датчиков влажности

Датчики влажности находят широкое применение во многих сферах:

• Метеорология и климатический контроль
• Сельское хозяйство и тепличные комплексы
• Пищевая и фармацевтическая промышленность
• Системы вентиляции и кондиционирования
• Бытовая техника (осушители, увлажнители воздуха)
• Научные исследования и лаборатории
• Складское хранение
• Производство электроники

Выбор конкретного типа датчика зависит от требуемой точности, условий эксплуатации и стоимости.

Подключение датчиков влажности

Способ подключения датчика влажности зависит от его типа и назначения. Рассмотрим несколько схем подключения:

Подключение к вытяжке

Простая схема для автоматического включения вытяжки при повышении влажности:

• Фазный провод подключается через контакты датчика
• При достижении заданной влажности контакты замыкаются
• Включается вентилятор вытяжки

Подключение к микроконтроллеру

Схема для считывания данных с цифрового датчика влажности:

• VCC датчика подключается к питанию микроконтроллера
• GND — к общему проводу
• Выход данных — к цифровому входу микроконтроллера
• Микроконтроллер считывает и обрабатывает данные

Такая схема позволяет создавать автоматизированные системы контроля микроклимата.

Выбор датчика влажности

При выборе датчика влажности следует учитывать следующие факторы:

• Диапазон измерения влажности
• Требуемая точность измерений
• Быстродействие
• Условия эксплуатации (температура, агрессивная среда)
• Долговременная стабильность
• Тип выходного сигнала
• Энергопотребление
• Стоимость

Правильный выбор датчика обеспечит надежный контроль влажности в конкретных условиях применения.

Датчик измерения влажности воздуха: принцип работы (действия), виды (типы), применение, схема подключения, настройка и установка.

Главная

>

Поддержка

>

Публикации

>

Датчик измерения влажности в воздухе

Гигрометр необходим для измерения соответствующих показателей, причем не только в быту, но и в сельском хозяйстве и в промышленности (например, для измерения влажности почвы или для измерения остаточной влажности в древесине в процессе сушки).

В быту датчик контроля влажности воздуха обеспечивает контроль микроклимата, на предприятиях – точность технологических процессов и сохранность оборудования, в сельском хозяйстве – оценку качества почв, их плодородности. Конечно, настройка комнатного датчика от промышленного отличается. Кроме того, отличается и сам способ измерения. Чтобы сделать какие-то выводы или настроить оборудование для совместной работы, важно понимать, какой именно величиной измеряется влажность.

И здесь возможно несколько вариантов:

• Абсолютное значение, в граммах на кубометр;
• Относительное значение, в единицах RH;
• В процентах от массы исследуемых образцов, если речь идет о твердых телах, материалах;
• В частях воды на 1000000 частей веса образца или ppm.

Абсолютная влажность или влагоемкость может варьироваться от 0 до 100% (то есть до полного насыщения, теоретически). Большинство бытовых гигрометров измеряют именно ее.

Принцип работы (действия) датчика измерения влажности воздуха

Существует 5 типов гигрометров, различающихся по принципу действия:

• Емкостные. Это простые модели, представляющие собой конденсаторы с воздухом как диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость воздуха напрямую связана с влажностью, а при изменении влажности меняется и емкость воздушного конденсатора. Также есть модели с содержанием диэлектрика в воздушном зазоре: они срабатывают лучше, чем «просто воздушные». Такими устройствами уже можно измерять содержание воды в твердых веществах (позволяет измерить влажность исследуемого образца, помещенного между обкладками конденсатора, в том случае, если она превышает 0,5%).к этой категории относятся и тонкопленочные гигрометры с гребенчатыми электродами вместо обкладок. В них также присутствуют термодатчики, обеспечивающие компенсацию.
• Резистивные. Конструкционно эти датчики влажности представляют собой два электрода на подложке, причем поверх электродов наносится материал с малым сопротивлением (величина сопротивления сильно меняется в зависимости от влажности). Часто в качестве покрытия используют оксид алюминия, который хорошо поглощает влагу из окружающей среды. Резистивные датчики измеряют величину протекающего тока и стоят недорого.
• Термисторные или психометрические. Устройства представляют собой пару одинаковых термисторов (нелинейных электронных компонентов с сопротивлением, сильно зависящим от температуры). Работает следующим образом: один термистор размещают в герметичной камере, заполненной сухим воздухом, второй – в камере с отверстиями, через которые проходит воздух для измерений. Термисторы соединены по мостовой схеме: если на выходе получается нулевое напряжение, то влажность в камерах одинакова, если нет – то разность показателей влажности в камерах можно измерить в соответствии со значением полученного напряжения.
• Оптические, также носят название конденсационные. Это – самый точный тип устройств, основанный на таком физическом понятии как «точка росы». В процессе определяется температура, при которой на поверхности материала выпадает конденсат. В зависимости от температуры точки росы измеряется влажность окружающей среды. В простейшем случае такие конструкции представляют собой светодиод, подсвечивающий зеркальную поверхность, после чего луч света меняет направление и попадает на фотодетектор. Зеркало подогревается или охлаждается высокоточным температурным регулятором (термоэлектрическим насосом), а в момент выпадения конденсата температуру фиксируют соответствующим датчиком. Для работы важно, чтобы зеркало было чистым: в конденсированных каплях воды световые лучи преломляются, и величина тока в цепи фотодетектора падает.
• Электронные. Основной принцип действия этого устройства – измерение концентрации электролита, которым покрыт электроизоляционный материал. Часто используют концентрированный раствор хлорида лития, высокочувствительного к изменениям влажности. Электронные гигрометры зачастую дополнены еще и термометром, что позволяет производить замеры с высокой точностью. Для замеров влажности почвы тоже используют электронные гигрометры, представляющие собой 2 электрода, погружаемые в грунт. Влажность измеряется в зависимости от уровня токопроводимости земли.

Виды и типы датчиков измерения влажности воздуха

При выборе конкретного типа датчика, исходя из его принципа работы, следует учитывать основные факторы:

• Какую величину влажности понадобится измерять – относительную или абсолютную;
• Где будет замеряться влажность – в воздухе, в почве, в образце материала;
• Имеет ли значение гистерезис, с какой точностью необходимы измерения и в каком диапазоне они будут проводиться.

Так, самыми точными датчиками считаются оптические, но они же и самые дорогие. Емкостные часто применяются в бытовой технике и в промышленном оборудовании. Их ключевое преимущество – устойчивость к высоким температурам и химическим испарениям. В быту чаще всего применяют резистивные детекторы, работающие с относительно малым временем отклика, от 10 до 30 секунд. Они могут работать в температурном диапазоне от -40 до +100 градусов, но чувствительны к химическим и масляным испарениям. Электронные хороши тем, что благодаря компьютерной калибровке работают с высокой точностью.

У всех этих моделей есть преимущества и недостатки, а также факторы, влияющие на точность измерений.

Применение датчиков измерения влажности воздуха

В промышленных условиях, для определения относительной влажности почв, материалов или помещений чаще используются гигрометры, измеряющие относительную влажность. Они оснащены встроенными преобразователями сигналов и легко интегрируются в соответствующую измерительную систему. Также эти приборы могут иметь встроенный датчик температуры, чтобы проводить комплексный контроль микроклимата и устанавливать реальную связь между уровнями температуры и влажности.

Для измерения относительной влажности воздуха наиболее доступны несколько типов датчиков: психрометрические, аспирационные, емкостные и резистивные. Рассмотрим более детально каждый вид датчика.

Датчики емкостного и резистивного типа часто используют в офисных системах климат-контроля, где показатели влажности могут варьироваться от 30 до 70%.

Для агропромышленных комплексов (теплиц, грибоводческих хозяйств, овощехранилищах) такие модели не подойдут, так как в условиях повышенной влажности и при возможном выпадении конденсата дают сбой и могут показывать значения с погрешностью до 6%. В этом случае рекомендуется использование психрометрических датчиков.

Если замеры производятся в зонах с воздушным потоком, то стоит применять аспирационный датчик, то есть психрометрический, дополненный вентилятором. За счет работы электровентилятора на мокром термометре создается нормированный воздушный поток. При измерении высокой относительной влажности воздуха такой прибор дает погрешность 1%, не более.

В целом область использования датчиков влажности воздуха очень широка и включает в себя:

• Поддержание микроклимата в заданных пределах на производстве, оборудованном чувствительными к влажности электронными приборами;
• Контроль за показателями влажности в офисных помещениях, в быту;
• В сфере ЖКХ – в котельных и на водоочистных станциях позволяют не допустить образование конденсата;
• Периодический контроль помогает предотвратить появление грибка, плесени на стенах здания или в складе.

Схема подключения датчика измерения влажности воздуха, его настройка и установка

В большинстве случаев такие датчики монтируются на твердую поверхность. Корпус может закрепляться на стене винтами (он твердый, прочный и выполнен из огнеупорного пластика). Внутри корпуса гигрометра расположен клеммник с контактами, который используется для подключения (задействуется схема, предоставленная производителем).

Подключение производится кабелем через кабельный ввод, при этом соответствующую гайку обязательно затягивают до упора, чтобы сохранить герметичность корпуса (в большинстве моделей он соответствует классу защиты от внешних воздействий IP65). Также можно использовать экранированный кабель, если предполагается, что устройство будет работать в зоне с высоким уровнем электромагнитных помех. Настройка и калибровка производятся после подключения в «рабочих» условиях.

В компании «Измеркон» можно приобрести датчики влажности, преобразователи температуры и влажности с релейными выходами, с цифровым интерфейсом, с внешними зондами, а также WEB-датчики. Есть модели гигрометров с подключением по Wi-Fi, способные передавать данные через интернет.

Датчик влажности — T1110 Выход: 4-20 мА Точность измерения относительной влажности: 5 до 95% Диапазон рабочей температуры: -30 to +80°C
Преобразователи температуры и влажности h4020 Выходной сигнал: 2х Реле Точность измерения относительной влажности: 0 до 100 %RH Диапазон рабочей температуры: -30 до +105°C
Преобразователи температуры и влажности h4021P Выходной сигнал: 2х Реле Точность измерения относительной влажности: 0 до 100 %RH Диапазон рабочей температуры: -30 до +80°C

типы и принцип работы, схемы подключения

Повышенная влажность в помещении может привести к раскисанию обоев, создает благоприятную среду для образования грибков и плесени, размножения насекомых и т. д. При недостатке влаги в воздухе пересыхают стены, ухудшается самочувствие жильцов, происходит преждевременное растрескивание материалов. Для предотвращения негативных последствий из-за несоблюдения микроклимата в помещении производится постоянный контроль концентрации воды в воздухе. Неоценимую помощь в решении данной задачи оказывает датчик влажности.

Типы и принцип работы

Количество влаги в окружающем пространстве вычисляется как масса воды в кубометре воздуха и определяется, как процент насыщения. В основе работы любого датчика влажности лежит перевод физического количества влаги в электрический сигнал. По способу определения количества воды датчики влажности могут использовать прямой или косвенный метод измерения.  В зависимости от принципа действия все устройства условно подразделяются на шесть типов, которые мы и рассмотрим более подробно.

Резистивный

Рис. 1. Устройство резистивного датчика влажности

Представляет собой один из наиболее дешевых типов датчиков влажности. В основе его работы лежит свойство некоторых проводящих материалов впитывать влагу, за счет чего изменяется омическое сопротивление элемента.

В качестве таких материалов применяются порошковые пористые структуры, чаще всего, оксид алюминия. Порошок наносят на плату между двумя электродами, выполненными в виде дорожек, и запекают до состояния пленки. Наличие пленочной поверхности предотвращает последующее растворение керамического порошка и образование конденсата в его структуре. Однако  при взаимодействии с молекулами воды, содержащимися в воздухе, пленка меняет физические свойства.

Так, в  относительно сухом состоянии проводимость датчика влажности характеризуется номинальной величиной. Но, по мере накопления влаги на поверхности пленки сопротивление такого резистора пропорционально уменьшиться, проводимость возрастет, как и величина протекающего в цепи тока. За счет измерения тока или падения напряжения на резистивном элементе осуществляется контроль влажности.

Емкостной

Рис. 2. Принцип действия емкостного датчика влажности

Емкостной датчик влажности функционирует по принципу классического конденсатора, обкладки которого взаимодействуют с воздухом окружающего пространства. Всего выделяют три основных вида емкостных сенсоров, отличающихся конструктивными особенностями:

• Первый тип представляет собой две пластины, между которыми находится воздушное пространство. В сухом состоянии воздух является диэлектриком, поэтому емкость конденсатора максимальная. По мере насыщения воздуха влагой повысятся его проводящие свойства и емкость пропорционально уменьшиться.  
• Второй тип – представляет собой тот же конденсатор, между пластинами которого находится чувствительный диэлектрик, активно реагирующий на влагу. К выводам конденсатора подаются импульсы установленной частоты, что позволяет точнее вычислять степень влажности.
• Третий тип – представляет собой пластины на плате, изготовленные в форме гребенки. Такие модели требуют дополнительной температурной компенсации в ходе измерений.

Термисторный

В основе работы такого датчика влажности лежит термистор – нелинейный резистор, чье сопротивление напрямую зависит от температуры окружающей среды. Термистор обладает нелинейной вольтамперной характеристикой, при малейшем изменении температуры элемента омическое сопротивление также меняется.

Рис. 3. Термисторный датчик влажности

Принцип действия термисторного датчика влажности основывается на сравнении показаний двух термисторов. Один из них размещается в герметичной капсуле с сухим воздухом и является базисным параметром. Второй термистор устанавливается в перфорированную капсулу, которая взаимодействует с воздушными массами. Оба термистора располагаются в плечах измерительного моста для сравнения показаний.

При увлажнении воздушного пространства термистор в перфорированной капсуле покрывается влагой. Слой жидкости начинает испаряться с поверхности резистора, благодаря чему он быстрее остывает, в результате чего меняются характеристики устройства. В виду наличия разницы сопротивления двух термисторов мост выйдет из состояния равновесия. Чем больше влажность, тем сильнее изменится электрическая величина, по мере изменения тока или напряжения будет определяться степень влажности.

Оптический

Рис. 4. Принцип действия оптического датчика влажности

Оптический датчик влажности работает по принципу определения точки росы – состояния среды, при котором парообразная влага из воздуха оседает в виде капель на поверхности. Принцип действия такого устройства основан на такой последовательности операций:

• С одной стороны зеркало нагревается или охлаждается для получения точки росы на его поверхности.
• С другой стороны на него подается луч света, излучаемый, как правило, отдельно установленным светодиодом.
• Свет отражается от зеркала и попадает на фотодиод или другой светочувствительный элемент, реагирующий на интенсивность светового потока.
• При появлении капель на поверхности зеркала свет будет преломляться, интенсивность потока снизится и величина тока, пропускаемом фотодиодом изменится.

Оптический датчик влажности считается наиболее точным, но и наиболее дорогим. Основной сложностью в эксплуатации такого устройства является необходимость содержания поверхности в чистоте, иначе точность измерений существенно снизится.

Электронный

В основу работы электронного датчика влажности заложен принцип изменения состояния электролита, в зависимости от фактора влажности. Такое устройство оснащается зондом, как правило, с двумя разнесенными электродами. Электроды помещаются в  контролируемое пространство и при подаче напряжения начинают проводить электрический ток. По мере увлажнения промежутка между электродами проводимость увеличится и возрастет сила тока.

Таки модели отлично подходят для электронных систем в качестве измерительного органа, анализирующего уровень влажности. Они могут подключаться к простейшим микроконтроллерам или реле.

Механический

Рис. 5. Механический датчик влажности

В отличи от предыдущих типов датчиков  осуществляют измерение влажности посредством механических перемещений. Наиболее популярными являются весоизмерительные и волосные.

Первый тип включает в себя трубки, наполненные гигроскопичным веществом, как правило, хлоридом кальция или перхлоратом магния. Которое впитывает влагу из окружающей среды и увеличивает свою массу. По мере увеличения веса механически перемещается стрелка весов.

Волосные функционируют по принципу удлинения человеческого волоса по мере воздействия на него влаги. Механические датчики отличаются низкой себестоимостью, им не требуется дополнительный источник питания, но они имеют относительно большую погрешность.

Схемы подключения

Датчик влажности может иметь самое различное назначение, от чего и будет зависеть схема его подключения. В качестве простейшего примера рассмотрим вариант подключения к вытяжке.

Рис. 6. Пример подключения датчика влажности к вытяжке

Как видите на схеме, фазный проводник L подключается через коммутатор сенсора. При насыщении воздуха влагой до установленного предела контакты замкнуться и питание будет подано в цепь питания вентилятора. Что приведет к принудительному проветриванию помещения.

Рис. 7. Схема подключения датчика влажности к микроконтроллеру

Как видите, на данной схеме представлен принцип работы датчика влажности через аналоговый сигнал. Здесь подключение производится подключение выводов сенсора к клеммам микроконтроллера Ардуино:

• VCC к разъему 7 Arduino;
• GND к разъему GND;
• A0 к одноименному A0.

Также рекомендую ознакомиться с проектом метеостанции на Ардуино.

Особенности датчиков влажности

В повседневной жизни человеку приходится решать ряд как производственных, так и бытовых задач. И для каждой из них необходимо подбирать соответствующий тип датчика влажности. Наиболее существенным критерием для  измерения является контролируемая среда.

Для почвы.

Рис. 8. Использование датчика влажности для почвы

За счет установки датчика влажности можно обеспечивать автоматический полив грядок или горшков с рассадой. Для этого чаще всего используют электронные датчики, зонд которых устанавливаются в грунт растения.

При поливе содержание влаги в земле повышается, что существенно увеличивает проводимость грунта. Как только вода испарится, почва высохнет, и сопротивление между электродами датчика снова увеличится.

Для воздуха.

Для воздуха отлично подходят емкостные, резистивные, термисторные и оптические датчики. Внутри которых или вокруг чувствительных элементов легко обеспечивается циркуляция газа с измеряемой влагой.

Датчики с закрытыми или герметичными зондами обладают меньшей реакцией на изменения влажности. Поэтому подойдут для той среды,  где концентрация влаги изменяется плавно без резких перепадов.

Сферы применения

Вода играет немаловажную роль не только в жизни человека, но и в ряде технологических процессов. Поэтому сфера применения датчика влажности достаточно обширна:

• Производство химических реагентов и сырья;
• При транспортировке горюче-смазочных материалов;
• В соответствии с п.5.7.2 ГОСТ Р 54082-2010 датчики влажности используются в испытательных камерах для определения концентрации паров воды;
• Для фармацевтических целей производства и хранения препаратов;
• В целях обслуживания холодильных установок;
• На фабриках по переработке бумажной и целлюлозной продукции;
• В сфере производства и переработки продуктов питания;
• Для контроля микроклимата в лабораториях, хранилищах, жилых помещениях и т. д.;
• Для сельского хозяйства и отраслей легкой промышленности.

Список использованной литературы

1. Берлинер М. А. «Измерения влажности»  1973
2. Виглеб Г.  «Датчики» 1989
3. Фрайден Дж. «Современные датчики. Справочник» 2005
4. РМГ 75-2014 ГСИ

Датчик влажности WS-2, 2м Netping

Описание

Наименование	Статус	Рекомендованная розничная цена, руб
Датчик влажности WS-2, 2м	В продаже	5493

Устройство не предназначено для бытового применения.

Датчик влажности WS-2 предназначен для измерения влажности воздуха в помещении. Выполнен в виде платы, установленной в пластмассовом корпусе.

Датчик относительной влажности воздуха подключается к устройствам UniPing v3, NetPing 2/PWR-220. Информация о подключении датчика влажности находится в документе «Руководство пользователя» на устройство NetPing/UniPing, к которому он подключается. Информация о конфигурировании датчика находится в документе «Описание встроенного ПО» на устройство NetPing/UniPing, к которому вы подключаете датчик влажности.

К одному устройству NetPing/UniPing можно подключить только один датчик влажности WS-2.

Шлейф датчика представляет собой четыре провода, передающих в цифровом виде информацию о влажности и температуре. Неразрывно связанный с датчиком шлейф имеет длину 2 метра. При необходимости можно удлинить шлейф датчика влажности до 10 метров при помощи включенных друг в друга удлинителей шлейфа датчика RC-4.

Датчик влажности построен на чипе HIH6031-021 (технические параметры датчика).

Подробнее об относительной влажности воздуха в статье: Относительная влажность.

Спецификация

Физические параметры

Размеры устройства	35 x 23 x 15
Длина шлейфа датчика	2 м.
Диапазон температур	-40°C .. 100°C
Влагозащищённый корпус	Нет
Вес	40 г.
Чип	HIH6031-021
Диапазон измерения влажности	0% .. 100%
Точность измерения влажности	±4,5%
Точность измерения температуры	±1°C
Комплект поставки	Датчик, пакет зип

Документация и файлы

Руководства пользователя

Сертификаты

Где купить?

Дилеры в России

ООО «ФЕНИКСПАРК» Адрес: 109444, Россия, г. Москва, Сормовский проезд д. 5 к. 1  Телефон: +7 (495) 222-33-00 многоканальный E-mail: sales@fenixpark. ru Сайт: fenixpark.ru netping.su

ООО «НАГ» Адрес: 620110, Россия, г. Екатеринбург, ул. Краснолесья 12а, ТЦ «Краснолесье», 4-й этаж 107023, Россия, г. Москва, Семёновская площадь, 1А, БЦ Соколиная гора, 13 этаж (м. Семёновская) 344092, Россия, г. Ростов-на-Дону, пр-т Ворошиловский, 2, офис 208 194100, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, 10, оф. 2204 630112, Россия, г. Новосибирск, ул. Гоголя, 51 Телефон: +7 (343) 379-98-38, +7 (343) 328-05-16 E-mail: [email protected] Сайт: shop.nag.ru

ООО «АМАДОН» Адрес: 125476, Россия, г. Москва, ул. Василия Петушкова, 3, офис 401 Телефон: +7 (495) 221-64-57 многоканальный E-mail: [email protected] Сайт: termoshkaf.com/brand/netping/

ООО «Термошкаф»  Адрес: 127254, Россия, г. Москва, ул. Добролюбова, д. 8А  Телефон: +7 (495) 649-20-03 многоканальный E-mail: [email protected] Сайт: termoshkaf.ru

ООО «ПЛКонтроллер» Оплата по счету банковскими картами для физ. и юр. лиц Адрес: 644058, Россия, г. Омск, ул. Константина Заслонова, д. 1, офис 25  Телефон: +7 (905) 942-03-94 E-mail: [email protected] Сайт: plcontroller.ru

ООО «Коммсвич» Адрес: 197101, Россия, Санкт-Петербург, Кронверкская ул., д. 23 офис 201 Телефон: +7 (812) 325-90-33, 380-53-16 Факс: +7 (812) 438-17-78 E-mail: [email protected] Сайт: www.lenobl.com

Дилеры в Украине

«Allure-Group» LLC Адрес: Проспект Курбаса Леся 14-A, Киев, Украина, 03162 Телефон: +38044 284 04 12  E-mail: info@allure. com.ua Сайт: www.allure.com.ua/ netping.at.ua/ netping.com.ua

Дилеры в Республике Беларусь

ООО «Статиба Бел»  Адрес: 220056, г. Минск, ул. Стариновская 37, офис 13Н  Телефон: +375 17 224 02 26  E-mail: [email protected]  Сайт: www.statiba.by

Дилеры в Казахстане

ТОО «Gain Technology» Адрес: индекс A21D0F4, 050050, Казахстан, г. Алматы, ул. Щорса 18 Телефон: +7 (727) 382-99-02, +7 (727) 390-85-85 E-mail: info@gtech. kz Сайт: netping.asia  gtech.kz

Дилеры в Азербайджане

LLC N-LINK Адрес: Gurban Khalilov 3, Baku, Azerbaijan, AZ1006 Телефон: +994 12 510 55 88 E-mail: [email protected] Сайт: n-link.az

Дилеры в Кыргызстане

LTD «Light Systems» Адрес: 720080, Kyrgyzstan, Bishkek city, Toktogula str., 210 (warehouse VsePRO100) Телефон: +996-312-900-433, +996-553-900-710 E-mail: ashimkan@light. kg Сайт: light.kg

Совместимые устройства

Датчик влажности 1-wire, (HS), 2м Netping

Описание

Наименование	Статус	Рекомендованная розничная цена, руб
Датчик влажности 1-wire, (HS), 2м	В продаже	6224

Устройство не предназначено для бытового применения.

Датчик относительной влажности воздуха подключается к устройствам NetPing, поддерживающим интерфейс 1-wire. Датчик подключается при помощи вилки RJ12, у которой задействованы все 6 контактов. Электрически все 1-wire датчики подключаются параллельно друг другу, поэтому не имеет значения, в какую из розеток 1-wire на корпусе устройства подключается датчик.  

Для увеличения длины кабеля датчика используйте специальные 1-wire удлинители кабеля. В комплект удлинителя кабеля входит также сплиттер 1-wire, позволяющий разветвлять сеть датчиков в любом месте. Общая длина кабелей 1-wire сети не должна превышать 50 метров. При необходимости можно самостоятельно удлинять провода датчиков, используя 6-ти жильный провод не менее AWG24. Для обжима розеток RJ12 необходимо пользоваться специальным интструментом. Для подключения к датчику используйте сплиттер 1-wire.

Датчики 1-wire содержат уникальные внутренние номера, позволяющие устройству идентифицировать каждый датчик. При подключении нового датчика 1-wire к устройству необходимо выполнить процедуру чтения устройством внутреннего номера. Подробнее о подключении датчика смотрите в документе «Описание встроенного ПО» на то устройство, к которому вы подключаете датчик.

Датчик влажности построен на основе однокристального датчика HIh5000 (технические параметры датчика). Встроенный в датчик влажности датчик температуры выполнен на основе чипа DS2438 (технические параметры).

Подробнее об относительной влажности воздуха в статье: Относительная влажность.

Спецификация

Физические параметры

Размеры устройства	35 x 23 x 15
Длина шлейфа датчика	2 м.
Вес	74 г.
Диапазон температур	-40°C .. 85°C
Влагозащищённый корпус	Нет
Комплект поставки	Датчик, пакет зип

Документация и файлы

Руководства пользователя

Сертификаты

 

Где купить?

Дилеры в России

ООО «ФЕНИКСПАРК» Адрес: 109444, Россия, г. Москва, Сормовский проезд д. 5 к. 1  Телефон: +7 (495) 222-33-00 многоканальный E-mail: sales@fenixpark. ru Сайт: fenixpark.ru netping.su

ООО «НАГ» Адрес: 620110, Россия, г. Екатеринбург, ул. Краснолесья 12а, ТЦ «Краснолесье», 4-й этаж 107023, Россия, г. Москва, Семёновская площадь, 1А, БЦ Соколиная гора, 13 этаж (м. Семёновская) 344092, Россия, г. Ростов-на-Дону, пр-т Ворошиловский, 2, офис 208 194100, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, 10, оф. 2204 630112, Россия, г. Новосибирск, ул. Гоголя, 51 Телефон: +7 (343) 379-98-38, +7 (343) 328-05-16 E-mail: [email protected] Сайт: shop.nag.ru

ООО «АМАДОН» Адрес: 125476, Россия, г. Москва, ул. Василия Петушкова, 3, офис 401 Телефон: +7 (495) 221-64-57 многоканальный E-mail: [email protected] Сайт: termoshkaf.com/brand/netping/

ООО «Термошкаф»  Адрес: 127254, Россия, г. Москва, ул. Добролюбова, д. 8А  Телефон: +7 (495) 649-20-03 многоканальный E-mail: [email protected] Сайт: termoshkaf.ru

ООО «ПЛКонтроллер» Оплата по счету банковскими картами для физ. и юр. лиц Адрес: 644058, Россия, г. Омск, ул. Константина Заслонова, д. 1, офис 25  Телефон: +7 (905) 942-03-94 E-mail: [email protected] Сайт: plcontroller.ru

ООО «Коммсвич» Адрес: 197101, Россия, Санкт-Петербург, Кронверкская ул., д. 23 офис 201 Телефон: +7 (812) 325-90-33, 380-53-16 Факс: +7 (812) 438-17-78 E-mail: [email protected] Сайт: www.lenobl.com

Дилеры в Украине

«Allure-Group» LLC Адрес: Проспект Курбаса Леся 14-A, Киев, Украина, 03162 Телефон: +38044 284 04 12  E-mail: info@allure. com.ua Сайт: www.allure.com.ua/ netping.at.ua/ netping.com.ua

Дилеры в Республике Беларусь

ООО «Статиба Бел»  Адрес: 220056, г. Минск, ул. Стариновская 37, офис 13Н  Телефон: +375 17 224 02 26  E-mail: [email protected]  Сайт: www.statiba.by

Дилеры в Казахстане

ТОО «Gain Technology» Адрес: индекс A21D0F4, 050050, Казахстан, г. Алматы, ул. Щорса 18 Телефон: +7 (727) 382-99-02, +7 (727) 390-85-85 E-mail: info@gtech. kz Сайт: netping.asia  gtech.kz

Дилеры в Азербайджане

LLC N-LINK Адрес: Gurban Khalilov 3, Baku, Azerbaijan, AZ1006 Телефон: +994 12 510 55 88 E-mail: [email protected] Сайт: n-link.az

Дилеры в Кыргызстане

LTD «Light Systems» Адрес: 720080, Kyrgyzstan, Bishkek city, Toktogula str., 210 (warehouse VsePRO100) Телефон: +996-312-900-433, +996-553-900-710 E-mail: ashimkan@light. kg Сайт: light.kg

Датчики влажности. Виды и работа. Применение и особенности

Приборы, измеряющие влажность, называют гигрометрами. Их можно также назвать и датчики влажности. В обыденной жизни влажность – это немаловажный параметр. Она важна для сельхозугодий, техники.

От процента влажности зависит здоровье человека. Метеозависимые люди очень чувствительны к этому параметру. Также от нее зависит здоровье больных астмой, гипертонией. Когда воздух сухой здоровые люди чувствуют сонливость, раздражение кожи, зуд. Излишне сухой воздух провоцирует болезни дыхания.

На заводах и фабриках влажность оказывает влияние на сохранность сырья и выпускаемой продукции, и станков. В сельскохозяйственных угодьях влажность оказывает влияние на почву, ее плодородие. Чтобы владеть информацией о влажности применяют гигрометры (датчики влажности).

Некоторые приборы изготавливают калиброванными под определенную влажность, но для точной настройки нужно знать точное значение этого параметра в воздухе.

Влажность измеряется по параметрам:

• Воздух и газы определяются по влажности в г*м³ при абсолютной величине, или при относительной величине в RН.
• Твердые предметы, жидкости, измеряют в % от веса образца.
• Жидкостей не смешиваемых, влажность меряют частями воды (ррm).

Емкостные датчики влажности

Эти чувствительные элементы можно представить, как элементарные конденсаторы с двумя пластинами, между которыми находится воздух. Это наиболее простая конструкция. Воздух не проводит электрический ток в сухом состоянии. При ее изменении, меняется и емкость конденсатора.

Конструкцией более сложной является емкостный датчик с диэлектриком, который значительно изменяется от влажности. Такой способ повышает качество датчика, по сравнению с воздушным типом.

Второй тип лучше применять для измерений на предметах твердых. Предмет размещается между пластинами конденсатора, который подключается к контуру колебаний, к генератору. Делается замер частоты контура колебаний, по результату рассчитывается емкость образца.

Такой способ измерения содержит негативные стороны. При влажности материала менее 0,5 процента, точность будет низкой, материал должен быть чистым от веществ с высокой проницаемостью. Важнейшим также является геометрическая форма предмета, которая не должна меняться в опыте по измерению влажности.

Третий тип датчика представляет собой тонкопленочный гигрометр, включающий подложку с двумя электродами в виде гребенки. Они являются обкладками. Для компенсации температуры в 1 датчик включены 2 термоэлемента.

Резистивные датчики влажности

Резистивные датчики влажности состоят из 2-х электродов. Они нанесены на подложку. На электроды наложен слой токопроводящего материала. Но этот материал значительно меняет значение сопротивления в зависимости от влажности.

Подходящим по чувствительности материалом стал оксид алюминия. Он поглощает влагу извне, его сопротивление значительно меняется. В итоге полное сопротивление сети датчика имеет большую зависимость от влажности. Значение проходящего тока будет показывать о значении влажности. Преимуществом таких датчиков стала их небольшая стоимость.

Термисторный вариант датчика

Гигрометр на термисторах включает два однотипных термистора. Это нелинейные компоненты. Их сопротивление прямо пропорционально температуре. Один из термисторов расположен в герметичной камере с сухим воздухом. 2-й термистор находится в камере с отверстиями. Через них поступает влажный воздух. Эту влажность нужно определить. Термисторы подключены по мостовой схеме. Разность потенциалов подается на одну диагональ, показания снимают с другой.

При нулевом напряжении на выходе термисторов, их температура одинакова, поэтому влажность обоих термисторов также равна. При нулевом напряжении влажность разная. Поэтому, по измеренному напряжению рассчитывают влажность.

Возникает вопрос, почему при изменении влажности меняется температура термистора. Ответить можно так. При повышении влажности с поверхности термистора испаряется вода, и температура термистора снижается. Чем больше показатель влажности, тем эти процессы протекают более стремительно, термистор остывает быстрее.

Оптические датчики влажности

В его основе действия определения влажности стоит точка росы. Когда достигается это состояние точки росы, то жидкость и газ приобретают равновесие термодинамики.

Если стекло расположить в газовой среде с температурой, находящейся выше точки росы, далее снижать температуру стекла, то на стекле возникнет конденсат. Это процесс перехода воды в жидкое состояние. Температура такого перехода и называется точкой росы. Температура этой точки зависит от давления и влажности среды. В итоге, если мы сможем определить температуру и давление, то легко вычислим и влажность. Такой метод является основным.

Простая цепь датчика включает светодиод, испускающий свет на поверхность зеркала, отражающего и изменяющего его направление. В нашем случае есть возможность изменять температуру зеркала путем подогрева или охлаждения устройством регулировки температуры особой точности. Можно использовать термоэлектрический насос. На зеркало монтируют датчик температуры.

Перед началом замеров температуру зеркала устанавливают так, чтобы его значение было больше точки росы. Затем охлаждают зеркало. На зеркале будут образовываться водяные капли, вследствие этого луч света, поступающий от светодиода, будет преломляться и рассеиваться, что приведет к снижению тока в фотодетекторе.

Владея информацией от фотодетектора, регулятор будет поддерживать температуру на зеркале, а термодатчик определит температуру. Зная давление и температуру, определяют влажность.

Оптический датчик имеет максимальную точность, по сравнению с другими аналогами. Из недостатков можно выделить повышенную стоимость и немалый расход энергии, а также обслуживание, которое заключается в поддержании поверхности зеркала в чистом виде.

Электронный гигрометр

Его принцип действия заключается в изменении электролита, которым покрыт изоляционный материал. Имеются устройства с автоподогревом, поддерживающие температуру точки росы.

Замер температуры точки росы проводится над раствором хлорида лития. Этот раствор очень чувствительный к самым малым изменениям влажности. Для наибольшего удобства к гигрометру прикрепляют термометр. Такой гигрометр имеет повышенную точность, небольшую погрешность. Он может измерить влажность при любой температуре среды.

Большую известность имеют обычные электронные гигрометры с двумя электродами. В почву втыкаются два электрода. По степени проводимости тока определяют влажность. Перед приобретением датчика нужно определиться, для чего он будет применяться, диапазон замеров, точность и т. д. Наиболее точным прибором является оптический датчик. В зависимости от условий нужно обратить внимание на класс защиты, интервал температур измерения.

Датчики влажности своими руками

Многие умельцы хотят собственными руками сделать гигрометр для вентилятора. Для такой работы им понадобятся современные цифровые устройства:

• Сенсорные датчики и температуры (DНТ 11, DНТ 22).
• Устройство обработки данных на основе Ардуино.

Arduino – устройство, состоящее из комплекта микропроцессоров, собранных на недорогих микроконтроллерах. Оно имеет открытые понятные схемы. Любой желающий может узнать в интернете, какие составные части входят в схему, какая будет у него цена. Подключение вентилятора к такому устройству не составит труда. Интересным фактом является взаимодействие такого устройства с компьютером. Существует множество драйверов и специальных программ, с помощью которых можно работать и выполнять разные операции.

Если учесть стоимость в настоящее время, то хочется сделать своими руками вытяжной вентилятор в комплекте с датчиком влажности. Но такие устройства рекомендуется изготавливать для задач сложнее. Можно, например, соединить в одну сеть множество разного оборудования. Многие фирмы монтируют датчики влажности на выпускаемое оборудование. Вследствие этого не имеет серьезного смысла этим заниматься, и делать то, что уже давно сделано.

Если сделать увлажнитель для дома и попытаться подключить его к вентилятору, то это совсем другое дело. Для таких целей необходимо разработать несколько схем.

Можно найти и подобный датчик влажности для вентилятора. Такие имеются на оборудовании компании Honeywell. Их действие основывается на способе работы конденсатора. Могут отпугнуть такие понятия, как «особая полимерная изоляция», или «электроды платиновые». Эти устройства стоят не дешево. Сначала нужно изучить этот вопрос и определиться, нужно это или нет. Довольно сложной работой окажется и сборка схемы замера аналогового значения, и градуировка датчика.

Компания Regeltechnik производит сенсоры совмещенного типа для измерения влажности и температуры, как для внешней среды, так и для внутри зданий и помещений.

Канальные датчики влажности

Существуют гидростаты канального вида. Применение их пока остается не очень понятным. В заводских условиях это можно как-либо объяснить. На электростанции имеется контроль множества параметров. Там высокая влажность в вентиляционном канале системой автоуправления может определиться, как нарушение функций оборудования.

Для домашнего хозяйства канальный вентилятор с датчиком влажности нигде не пригодится, так как он не предназначен для контроля значений среды. Если канальный вентилятор эксплуатируется сразу на множество помещений, и образуется влага в канале, то это является командным сигналом для увеличения скорости работы электродвигателя вентилятора. Это возникает при близком к холостому ходу режиме. В этом случае датчик влажности с вентилятором станут мощной системой экономии электричества. Эксплуатация этой системы на полную мощность осуществится только при необходимости.

Можно также сделать управление действием рекуператора и аналогичного оборудования. Его смысл заключается в том, что при нормальном режиме происходит экономия электричества.

Влажность рекомендуется создавать в пределах 40-60 процентов. Иногда появляется в таких случаях задача по увлажнению. Вентилятор с устройством увлажнения может достичь номинальных параметров автоматически, так как в его составе имеется встроенный гигростат, другими словами генератор пара. Эти приборы востребованы в летний период в сухих климатических условиях. Вентиляторы могут при помощи цифровой управляемой системы бороться с капризами природы. Плохой погоды не бывает, но микроклимат всегда можно оптимизировать.

Похожие темы:

• Датчики Холла. Виды и применения. Работа и подключения
• Датчики давления. Виды и работа. Как выбрать и применение
• Датчики температуры. Виды и принцип действия, Как выбрать
• Индуктивные датчики. Виды. Устройство. Параметры и применение
• Тензометрические датчики (Тензодатчики). Виды и работа. Устройство
• Емкостные датчики. Виды и устройство. Работа и применение
• Датчик утечки газа. Виды. Работа. Установка. Устройство. Применение

Портативный прибор для измерения влажности воздуха / Хабр

У меня есть друг, который говорит, что если посчитать количество часов потраченное на изготовление этого прибора, то дешевле купить самый дорогой. Я конечно с ним не согласен, но не буду долго останавливаться на этой провокационной теме. Скажу лишь, что по времени, разработка и изготовление этого прибора заняла около 30 часов. Я использовал детали которые были у меня в наличии, в том числе датчик влажности, был куплен только аккумулятор. Для меня подобные проекты нужны ещё за тем, чтобы прокачать навыки, узнать что-то новое, и получить прибор на свой вкус.

Прибор нужен был автономный,  с временем автономной работы около 12 часов. Соответственно схема питания USB-> контроллер заряда -> повышающий преобразователь до +5 В. Питание выбрал 5 В, так как датчик влажности, имеющийся в наличии (HIH-4010-004), калиброван при питании 5 В. При покупке к датчику прилагалась распечатка, со всеми константами для расчета RH% по выходному напряжению, для достижения точности измерения влажности ±3.5%.

Тема датчиков влажности — это отдельная тема. Если коротко, оказалось, что они очень нежные. На HIH-4010-004 в datasheet есть запись, что долгая эксплуатация при влажности более 90% может привести к сдвигу показаний на 3% . А вот для более новых датчиков HDC2080 от TI указано, что рекомендуемый диапазон влажности для работы, от 20% до 80% при температуре воздуха от 0° до 60°.  Если долго эксплуатировать датчик за пределами этого диапазона, то используемый в датчике полимер будет деградировать, и показания будут сдвигаться с долгим временем восстановления. 

В 2014 году Cypress устроил промо, на микроконтроллеры. PSOC 4200 можно было купить за $1 с бесплатной доставкой, в том числе и в Россию. И я не устоял и прикупил пару десятков в QFP корпусе и десяток в SSOP.

Микроконтроллеры примечательны тем, что помимо Cortex-M0, 32KB EEPROM и 4K RAM, у них на борту присутствовало четыре  UDB блока (вариант программируемой логики), в каждом из которых было два PLD (Programmable Logic Device) и 8 битное ALU с возможностью выполнять до 8 команд в цикле,  работающее на тактовой частоте процессора 48 МГц. Так как в своих прошлых проектах часто надо было городить мелкую логику вокруг контроллера, тема UDB меня привлекла.

Также на борту микроконтроллера был необычный контроллер LCD, он позволяет управлять мультиплексными LCD индикаторами, не как обычно, используя для формирования напряжения смещения резистивные делители, а используя ШИМ. Для LCD с количеством разрядов до 4 есть еще более экономичный режим Цифровой Корреляции.

Как оказалось, изображение получается достаточно контрастным. В данном приборе применил регулировку контрастности в зависимости от температуры. Всего 3 ступени, меньше 0°, от 0° до 30° и больше 30°.

Схема и печатная плата разработаны с помощью программы Eagle. Плата разрабатывалась для изготовления дома, поэтому такие огромные переходные отверстия.

По программе, работа с датчиком DS18B20 организована через UART в прерывании, поэтому пришлось тактовую частоту микроконтроллера сделать 24 МГц, чтобы получить целые делители для скоростей 9600 и 115200. Разница в потреблении на 6 МГц и 24 МГц — 4 мА. Наверное можно было как то выкрутиться и сделать минимальную тактовую частоту, но я не стал возиться, так как для данного прибора не предполагалось долгой автономной работы.

Преобразование измеренного напряжения датчика влажности в RH% сделано в целых числах, с учетом напряжения питания и температурной компенсацией. В моем случае напряжение на выходе повышающего преобразователя оказалось 5.16 В. По этой причине, и по причине того, что у каждого датчика HIH-4010-004 свои калибровочные константы, прошивка для микроконтроллера на Git не размещена. Так как среда разработки PSOC Creator абсолютно бесплатная, а скомпилировать прошивку можно с помощью GCC компилятора, это не должно стать проблемой.

В приборе не предусмотрен тумблер включения питания, поэтому я старался предусмотреть все возможные отказы, в том числе замыкал пинцетом выход DS18B20 на землю. В программе сделал как обработку ошибок в прерывании, так и перезапуск UART по тайм ауту и естественно использовал Watch Dog таймер на случай непредвиденных зависаний самого микроконтроллера.

Напряжение батареи отображается угловым знаком подчеркивания под каждым разрядом, диапазон 3 — 4.2 вольта по 0. 15 вольта на каждый сегмент.

Кнопка в приборе используется только для включения и выключения, думал сделать меню настроек, менять период автоотключения, контрастность, сделать контроль напряжения батареи цифрами. Но когда сделал регулировку контрастности по температуре, понял, что меню не особо и нужно, время отключения сделал фиксированное 60 минут. 

При длительном нажатии единственной кнопки или спустя 60 минут после включения, микроконтроллер уходит в режим «STOP» . Микроконтроллер потребляет в режиме «STOP» всего 80 нА. Так как в режиме «STOP» у микроконтроллера выходы «замораживаются» , контроллер LCD заранее отключаем, а на выводе ENABLE импульсного стабилизатора устанавливаем 0, тем самым отключаем стабилизатор и датчики.

И немного техно обнаженки.

Сразу хочу сказать, что я чистюля, и мою платы в изопропиловом спирте по нескольку раз. Но с этой платой случай особый, во-первых стекляшка LCD не любит растворители, во вторых начитался про датчик влажности HDC2080, что ни в коем случае, ни в чем, нельзя отмывать плату после пайки. Только безотмывочные флюсы и паяльные пасты. Поэтому наблюдаются остатки флюса на плате после отладки. Один проводок на обратной стороне — это косяк в разводке платы (косяк устранен). Второй был припаян на момент отладки без датчика DS18B20, так как ножки датчика служили соединителями дорожек между слоями, да так и был оставлен.

Корпус датчика нарисован в Компас 3D и распечатан на 3D принтере. До сих пор не придумаю, как сделать нормальные защелки для соединения двух половинок корпуса, поэтому просто засверливаю с торцов и креплю маленькими шурупами. 

Сверловка платы на CNC станке, программы для сверловки и фрезеровки сделаны в FlatCam из Gerber файлов, сгенерированных Eagle. Фотошаблон напечатан на лазерном принтере, выдержан в парах ацетона 20 минут, после чего стал достаточно чёрным для изготовления печатной платы с помощью фоторезиста.

Вообще тема домашнего изготовления сейчас не очень актуальна, но когда надо сделать одну не сложную плату, а ждать посылки из Китая не хочется, очень выручает данный навык. У меня способ отработан уже годами, делаю походя, занимаясь параллельно другими делами, если есть интерес, пишите в комментариях, напишу отдельную статью на эту тему. 
Файлы вместе с исходниками на GitHub

Влажность

Характеристики

Благодаря максимальной производительности, высокой надежности и лучшим ценам наши датчики влажности устанавливают стандарты на рынке.

Преимущества

Собственная инфраструктура калибровки и тестирования датчиков Sensirion позволяет проводить эффективные процедуры в соответствии с установленными стандартами качества (например, автомобильным стандартом AEC-Q100).

Технологии

Принцип емкостного измерения основан на технологии CMOSens®. Он обеспечивает точные и надежные измерения относительной влажности.

Технология CMOSens®

Рекомендуемые продукты

4-е поколение лучших в своем классе датчиков влажности

• Доступно несколько вариантов с различной точностью
• Широкий диапазон напряжения: от 1,08 до 3,6 В
• Сверхнизкое энергопотребление

3

Товары

Цифровой датчик влажности и температуры

2

Товары

Легкая замена благодаря штыревому соединению

• Простота конструкции и заменяемость
• Подходит для самых высоких требований к точности
• Надежная работа в суровых условиях

Следите за своим окружением

• ЖК-дисплей для RH/T и точки росы в градусах Цельсия и Фаренгейта
• Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) для iOS и Android
• Возможности регистрации данных

Надежный датчик влажности 5 В для промышленного применения

• Предназначен для промышленного применения
• Высочайшая надежность в суровых условиях
• Прочный корпус и повышенная защита от электростатических разрядов

3

Товары

Новый

Высоконадежные датчики влажности автомобильного класса

• Сенсорная платформа, соответствующая стандарту AEC Q100, для автомобильных приложений
• Конструкция с высокой надежностью, включая возможности диагностики
• Доступен дополнительный пакет смачиваемых боковых сторон

5

Товары

Установленный стандарт в измерении влажности

• Сертификация AEC-Q100 для автомобильных приложений
• Защитные опции для эксплуатации в агрессивных средах
• Доступна версия с аналоговым выходом

13

Товары

Защитный колпачок для датчиков влажности

• Легко монтируется
• Защищает от различных загрязнений
• Водонепроницаемое монтажное решение

2

Товары

Сопутствующие товары

Обнаружение формальдегида стало проще

• Надежные измерения формальдегида в реальных условиях
• Отличная долговременная стабильность и срок службы 6 лет
• Встроенная компенсация RH и T, дополнительный выход RH и T

Все-в-одном датчик качества воздуха

• Интегрированные алгоритмы для надежных и достоверных измерений
• Проверенные примеры проектирования позволяют быстро проектировать аппаратное обеспечение
• Защита от пыли и долгий срок службы

3

Товары

Преодолевая размерный барьер в определении CO₂

• Наименьший форм-фактор: <10,1 мм x 10,1 мм x 6,5 мм
• Пайка оплавлением (SMT) для компактной и экономичной сборки
• Режим пониженного энергопотребления для приложений с батарейным питанием

3

Товары

Ультрасовременное определение CO₂ NDIR

• Высочайшая точность: ± 30 частей на миллион + 3%
• Двухканальное обнаружение для превосходной долговременной стабильности
• Встроенный датчик влажности и температуры

Предстоящие

±2,5% Аналоговый датчик влажности для промышленного применения

Датчик влажности ±2% для автомобильных применений / смачиваемые боковые поверхности

Датчик влажности ±2% для автомобильных приложений / интерфейс I2C

Датчик влажности ±3% для автомобильных приложений / смачиваемых боковин

Датчик влажности ±3% для автомобильных приложений / ШИМ-интерфейс

Датчик влажности ±3% для автомобильных приложений / интерфейс I2C

±2% / макс.

2,5% Цифровой датчик влажности и температуры

±2% Цифровой датчик влажности и температуры

±3% Модуль цифрового датчика влажности и температуры

±1,0% относительной влажности / ±0,1°C Цифровой датчик влажности и температуры

±1,8% / макс. ±2,5% относительной влажности Цифровой датчик влажности и температуры

±2% (20-80% относительной влажности) Цифровой датчик влажности и температуры

±3% Цифровой датчик влажности и температуры

±1,5% Цифровой контактный датчик влажности и температуры

±1,5% Цифровой датчик влажности и температуры, фильтрующая мембрана

±1,5% Цифровой автомобильный датчик влажности и температуры

±1,5% (0-80% относительной влажности) Цифровой датчик влажности и температуры

±2% Цифровой датчик влажности и температуры, сертифицированный по стандарту ISO17025

±2% Цифровой датчик влажности и температуры с защитным кожухом

±2% Цифровой датчик влажности и температуры с фильтрующей мембраной

±2% (0-100% относительной влажности) Цифровой датчик влажности и температуры

±2% Аналоговый датчик влажности и температуры

±2% Цифровой автомобильный датчик влажности и температуры

±2% Цифровой датчик влажности и температуры с фильтрующей мембраной

±2% (10-90% относительной влажности) Цифровой датчик влажности и температуры

±3% Аналоговый датчик влажности и температуры

±3% Цифровой автомобильный датчик влажности и температуры

±1,8% / макс.

±3,5% относительной влажности Цифровой датчик влажности и температуры

Основы, использование, параметры и приложения

— Реклама —

Иногда после дождя воздух кажется влажным. Вода как бы зависла в воздухе. Однако в некоторых кондиционерах вы нажимаете несколько кнопок, и атмосфера становится ярче. Как и почему все это происходит? В воздухе образуется влага, что приводит к влажности. Однако датчик влажности в вашем кондиционере улавливает его и очищает за вас. Разве это не прекрасно? Давайте посмотрим, как это делается.

Датчик влажности (или гигрометр) определяет, измеряет и сообщает о влажности и температуре воздуха. Отношение влажности воздуха к наибольшему количеству влаги при определенной температуре воздуха называется относительной влажностью. Относительная влажность становится важным фактором при поиске комфорта.

Датчик влажности образца

Датчики влажности работают, обнаруживая изменения, которые изменяют электрические токи или температуру воздуха.

— Реклама —

Существует три основных типа датчиков влажности:

• Емкостный
• Резистивный
• Тепловой

Все три типа датчиков отслеживают мельчайшие изменения в атмосфере, чтобы рассчитать влажность воздуха. Давайте подробно обсудим эти типы:

Емкостный

Емкостный датчик влажности измеряет относительную влажность, помещая тонкую полоску оксида металла между двумя электродами. Электрическая емкость оксида металла изменяется в зависимости от относительной влажности атмосферы. Погода, коммерция и промышленность являются основными областями применения.

Датчики емкостного типа являются линейными и могут измерять относительную влажность от 0% до 100%. Загвоздка здесь в сложной схеме и регулярной калибровке. Однако для проектировщиков это меньше хлопот по сравнению с точными измерениями, и, следовательно, они преобладают в атмосферных и технологических измерениях. Это единственные типы полнодиапазонных устройств измерения относительной влажности до 0% относительной влажности. Этот низкотемпературный эффект часто приводит к тому, что они используются в широком диапазоне температур без активной температурной компенсации.

Резистивные

Резистивные датчики влажности используют ионы в солях для измерения электрического импеданса атомов. По мере изменения влажности меняется и сопротивление электродов по обе стороны от соляной среды.

Тепловой

Два тепловых датчика проводят электричество в зависимости от влажности окружающего воздуха. Один датчик заключен в сухой азот, а другой измеряет окружающий воздух. Разница между ними измеряет влажность.

Советы по работе датчика влажности Кулонометрический: Электролит образуется путем поглощения воды, в результате чего уровень тока пропорционален содержанию влаги в воздухе. Гравиметрический: Осушитель подвергается воздействию влажного воздуха, что приводит к увеличению веса осушителя. Увеличение веса соответствует количеству влаги. Микроволновый/инфракрасный: Передаваемый сигнал изменяется по мере увеличения влажности. Затухание является показателем содержания влаги в среде.

Итак, как только вы узнаете, что это такое и как оно работает, следующим шагом, вероятно, будет проверка его работы. И как вы это делаете? Работая с некоторыми из нижеперечисленных параметров.

Точность

Каждый датчик имеет собственную калибровочную кривую, основанную на 9-точечной системе. Это в основном противопоставляет плюсы и минусы конкретного датчика.

Линейность

Указывает отклонение напряжения от значения BFSL и измеренное значение выходного напряжения, преобразованное в относительную влажность.

Надежность

Измерения часто вызывают рассинхронизацию датчика. Однако, чтобы датчик был полезным, он должен обеспечивать надежные измерения.

Повторяемость

Измерения датчика должны быть такими, чтобы они не расходились. Повторяемость — это измерение дрейфа среди измерений одной величины.

Время отклика

Обычно время, необходимое датчику для повышения до 66 % (время нарастания) или падения до 33 % (время спада) от максимального выходного напряжения, называется временем отклика.

Область применения датчика влажности очень широка. Люди с заболеваниями, пострадавшие от влажности, контроля и профилактики в домах используют датчики влажности. Датчик влажности также используется в системах домашнего отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (систем HVAC). Они также используются в офисах, автомобилях, хьюмидорах, музеях, промышленных помещениях и теплицах, а также на метеорологических станциях для сообщения и прогнозирования погоды.

Мы перечисляем некоторые проекты ниже для справки:

Индикатор влажности

Здесь представлен простой индикатор влажности и контроллер. В таких отраслях, как текстильная, изменение содержания влаги оказывает непосредственное влияние на свойства ткани, такие как прочность на растяжение, эластичность, диаметр волокна и трение. Для хлопка и льна требуется высокий уровень относительной влажности (RH) около 70–80 процентов, поскольку они очень ломкие. Шерсть требует уровня относительной влажности около 65 процентов. В то время как для шелка требуется от 65 до 70 процентов. С помощью этой схемы вы можете не только контролировать уровень влажности от 30 до 90 процентов относительной влажности, но также контролировать его.

Индикатор температуры и влажности в холодильнике

Небольшой датчик температуры, описанный в этом проекте, измеряет температуру и влажность внутри холодильника и передает данные по радиоканалу на ближайший приемник. Блок приемника проверяет полученный код, идентифицирует правильное снифферное устройство и отображает текущую температуру и влажность. Зачем нам это нужно, скажете вы? Мы можем измерить температуру и влажность внутри холодильника с помощью обычного индикатора температуры и влажности, но относительная влажность в этом случае может быть неточной.

Мониторинг влажности и температуры с помощью Arduino с IoT

В этой статье информация о влажности и температуре от датчика DHT-11 анализируется графически на платформе ThingSpeak с использованием микроконтроллера Arduino и модуля Wi-Fi ESP8266.

Индикатор влажности и контроллер

Здесь представлен простой индикатор влажности и контроллер. В таких отраслях, как текстильная, изменение содержания влаги оказывает непосредственное влияние на свойства ткани, такие как прочность на растяжение, эластичность, диаметр волокна и трение. Поэтому процесс выполняется только в пределах допустимой влажности окружающей среды. В зависимости от типа ткани и выполняемого процесса требования к определенному уровню влажности различаются. Хлопок и лен должны обрабатываться при очень высокой относительной влажности (RH) около 70-80 процентов, поскольку они очень хрупкие. Шерсть требует уровня относительной влажности около 65 процентов. Шелк должен быть обработан на 65-70 процентов. С помощью этой схемы вы можете не только контролировать уровень влажности от 30 до 90 процентов относительной влажности, но также контролировать его.

Измеритель загрязнения воздуха с поддержкой IoT и цифровой приборной панелью на смартфоне

Здесь представлен измеритель загрязнения воздуха с поддержкой IoT для мониторинга качества воздуха на вашем смартфоне с использованием приложения Blynk и платы Arduino. Blynk — это платформа Интернета вещей (IoT) для управления Arduino, Raspberry Pi и другими устройствами через Интернет. В этом проекте Blynk предоставляет цифровую приборную панель на вашем смартфоне, которая отображает показания качества воздуха в реальном времени для ближайшего окружения.

Вы можете прокомментировать свои запросы в разделе комментариев ниже.

Хотите посмотреть видео о датчике влажности: Работа с датчиком влажности

Еще одно видео, показывающее создание собственного монитора температуры и влажности менее чем за 5 минут

Краткое руководство по датчикам влажности в виде слайд-шоу, представленное ниже:

Датчик влажности от Никита Гупта

---

Эта статья была впервые опубликована 9 июня 2017 г. и недавно обновлена ​​15 декабря 2020 г.

Беспроводные датчики контроля влажности и температуры

  Пример применения беспроводного датчика влажности в теплице

Дело не в тепле, а во влажности % процентов может быть разницей между правильной сохранностью и необратимой потерей.

Датчики влажности Monnit ALTA® дистанционно контролируют относительную влажность с точностью +/- 3 % (относительная влажность между 10–90 %), температуру и точку росы в помещениях или ограждениях. Если влажность превышает указанные вами пределы, эти датчики научного уровня мгновенно предупредят вас с помощью текстового сообщения, электронной почты или вызовут быструю коррекцию.

Датчик влажности для любого бизнеса

Датчики влажности ALTA®, являющиеся одним из самых широких (и наиболее популярных) решений для удаленного мониторинга Monnit, доступны в беспроводных коммерческих, корпоративных и промышленных моделях. Также доступен датчик влажности Power over Ethernet (PoE). В зависимости от выбранной модели пользователи могут дополнительно адаптировать свои датчики с помощью опций, включая выводы от 3 до 25 футов, семимесячную сертификацию NIST и солнечную энергию.

Глубина и широта датчиков влажности Monnit делают их предпочтительными для музеев Лиги плюща, центров обработки данных, производителей, медико-биологических наук, предприятий пищевой промышленности, сельского хозяйства и художественных галерей. Выберите ниже датчик производства США, чтобы отслеживать условия, связанные с критически важными системами, важными запасами и бесценными активами.

801-561-5555
Позвоните нам, если у вас есть вопросы.




Беспроводные датчики

Посмотреть другие изображения Снимок данных

Корпоративная беспроводная связь

• Питание от батарейки АА
• Срок службы батареи до 10 лет
• Технические характеристики

купить сейчас

Предыдущий Следующий

Посмотреть другие изображения Снимок данных

Коммерческая беспроводная связь

• Питание от батарейки типа «таблетка»
• Срок службы батареи до 2 лет
• Технические характеристики

купить сейчас

Предыдущий Следующий

Посмотреть другие изображения Снимок данных

Промышленная беспроводная связь

• Питание от промышленных батарей
• Срок службы батарей до 7 лет
• Технические характеристики

купить сейчас

Предыдущий Следующий

Датчики PoE

Посмотреть другие изображения Снимок данных

PoE•X — питание через Ethernet

• Питание от PoE
• Питание от сети Дополнительно
• Технические характеристики

купить сейчас

Предыдущий Следующий

Датчики Wi-Fi

Больше изображений Снимок данных

МоВи — Wi-Fi

• Идеально подходит для небольших компаний
• Использует существующую сеть Wi-Fi
• Технические характеристики

купить сейчас

Предыдущий Следующий

• Контроль температуры и влажности в теплице
• Контроль влажности в теплице
• Мониторинг окружающей среды в сельском хозяйстве
• Мониторинг окружающей среды в художественных галереях и музеях
• Мониторинг хьюмидора Walk-in

Какой датчик мне подходит?

• Корпоративный Питание от батареек AA: наш самый популярный тип идеально подходит для типичных коммерческих и корпоративных сред, таких как серверные комнаты. Диапазон 1200+ футов легко покрывает большинство объектов.
• Питание от батареек CC: компактный датчик отлично подходит для помещений с ограниченным пространством, таких как шкафы управления или холодильные камеры.
• Промышленный: защищенный от атмосферных воздействий корпус датчика, соответствующий стандарту NEMA, выдерживает жесткие условия эксплуатации внутри и вне помещений, например, на складах и в производственных помещениях.
• PoE•X: датчики Power over Ethernet интегрируются в сеть PoE здания; его также можно использовать со стандартной инфраструктурой Ethernet и питать от дополнительного адаптера переменного тока.
• MoWi: этот малозаметный датчик использует ваш собственный Wi-Fi для создания сетей и передачи данных, что популярно для небольших предприятий и объектов.

Все еще не знаете, какой тип датчика выбрать? Посетите нашу страницу сравнения датчиков.

Особенности

1200 футов. Соответствие требованиям и анализ данных

Датчики температуры Датчики обнаружения воды Беспроводные датчики открытия/закрытия Беспроводные датчики с сухим контактом Датчики обнаружения газа

Предыдущий Следующий

---

• Руководство пользователя — Беспроводные датчики влажности
• Спецификация — беспроводные датчики влажности
• Руководство пользователя — Датчик влажности PoE•X
• Быстрый старт — датчик влажности PoE•X
• Технический паспорт — датчик влажности PoE•X
• Спецификация — Датчик влажности Wi-Fi
Часто задаваемые вопросы Позвоните сегодня, чтобы получить консультацию эксперта в прямом эфире и сэкономьте 10% на первом заказе!

801. 561.5555

Или введите свой номер телефона или почту и мы свяжемся с вами.

* Положения и условия Применить

Подпишитесь на наши информационные бюллетени, чтобы получать последние обновления удобным способом на ваш почтовый ящик.

Вывод датчика влажности SparkFun — HIH-4030 — SEN-09569

Избранное Любимый 25

Список желаний

В наличии SEN-09569 РоХС

7

В наличии 119 шт. в наличии.

20,50 19,48 18. 45 17,43

1+ шт. 10+ шт. 25+ шт. 100+ штук

• Описание
• Функции
• Документы

Это переходная плата для датчика влажности Honeywell HIH-4030. HIH-4030 измеряет относительную влажность (% относительной влажности) и выдает ее в виде аналогового выходного напряжения. Вы можете подключить выход датчика напрямую к АЦП на микроконтроллере; а благодаря близкому к линейному выходному напряжению датчика данные очень легко обрабатывать.

Напряжение, подаваемое на контакты питания, должно быть в пределах 4-5,8 В постоянного тока, оптимально 5 В. Обычно датчик потребляет около 200 мкА.

Этот продукт поставляется, как показано на рисунке, с HIH-4030, припаянным к коммутационной плате. Контакты 3-контактного разъема разнесены на 0,1 дюйма.

Начало работы с направляющей HIH-4030

• Аналоговый выход, близкий к линейному
• Источник питания 4–5,8 В постоянного тока
• Все штифты сломаны до колодки с шагом 0,1 дюйма
• Взаимозаменяемость с лазерной нарезкой
• Конструкция с низким энергопотреблением, типичный потребляемый ток всего 200 мкА
• Повышенная точность
• Быстрое время отклика
• Стабильные характеристики с малым дрейфом
• 0,75 x 0,30 дюйма (19,05 x 7,62 мм)

Вывод датчика влажности SparkFun — Справка и ресурсы по продукту HIH-4030

• Учебники
• Необходимые навыки

Основной навык:

Пайка

Этот навык определяет сложность пайки конкретного изделия. Это может быть пара простых паяных соединений или потребуются специальные инструменты для оплавления.

1 Пайка

Уровень навыка: Нуб — Требуется некоторая базовая пайка, но она ограничена всего несколькими контактами, базовой пайкой через отверстие и парой (если есть) поляризованных компонентов. Обычный паяльник — это все, что вам нужно.
Просмотреть все уровни навыков

---

Базовый навык:

Программирование

Если плате нужен код или она каким-то образом взаимодействует, вам нужно знать, как программировать ее или взаимодействовать с ней. Навык программирования связан с общением и кодом.

2 Программирование

Уровень навыка: Новичок . Вам потребуется более глубокое понимание того, что такое код и как он работает. Вы будете использовать программное обеспечение начального уровня и инструменты разработки, такие как Arduino. Вы будете иметь дело непосредственно с кодом, но доступны многочисленные примеры и библиотеки. Датчики или экраны будут связываться с последовательным или TTL.
Просмотреть все уровни навыков

---

Основной навык:

Электрические прототипы

Если для этого требуется питание, вам нужно знать, сколько, что делают все контакты и как их подключить. Возможно, вам придется обращаться к таблицам данных, схемам и знать все тонкости электроники.

1 Электрическое прототипирование

Уровень навыка: Нуб — Вам не нужно обращаться к техническому описанию, но вам нужно знать основные требования к питанию.
Просмотреть все уровни навыков

---

• Комментарии 51
• Отзывы 7 7

4.

4 из 5

На основании 7 оценок:

Сейчас просматриваются все отзывы покупателей.

Показаны результаты со звездным рейтингом.

1 из 1 нашел это полезным:

работает хорошо!

около 6 лет назад от ZenEE проверенный покупатель

потребовалось немного усилий, но я заставил эту штуку работать и давать точные показания влажности!

две вещи, о которых следует знать:

во-первых, он чувствителен к свету, а воздействие света может значительно исказить ваши показания.

секунд, код в учебнике Bildr неверен. прочитайте комментарии в учебнике Bildr для получения подробной информации или просто перейдите к таблице данных, чтобы получить функцию преобразования.

сложно

около 6 лет назад от участника #794985 проверенный покупатель

Крошечная монтажная плата — непростая задача. Стыки для поверхностного монтажа расположены настолько близко к отверстиям под штифты, что вы можете отпаять чип, припаивая 3 сокета. Я потратил много времени на это и на поиск программного обеспечения в Интернете, которое давало точные показания. Наконец-то сделал это. Я купил только 2 из них, потому что у меня были сбои с более дешевыми DHT22 (при 100% влажности они выходят из строя). Может быть, HIH тоже будет???

около 7 лет назад от пользователя #350118 проверенный покупатель

Мы используем этот модуль для мониторинга влажности в центрах обработки данных. Хорошо работает для наших требований.

Работает очень хорошо

около 4 лет назад от пользователя № 1387926 проверенный покупатель

Я интегрировал это с платой 1-wire для отправки данных снаружи. Уже несколько недель работает нормально. Я только хотел бы, чтобы 4030 был 4031, чтобы он был более защищен от конденсата. Посмотрим, как пойдет…

Еще хочу добавить, что доставка была на высоте… и скорость, и упаковка — спасибо!

Обзор датчика пробоя — HIH-4030

около 2 лет назад от участника #1610320 проверенный покупатель

Мы довольны выполнением и доставкой нашего заказа.

Стандарт в наших инструментах

около месяца назад от пользователя #401075 проверенный покупатель

Требуется некоторая работа по сборке датчика влажности для наших приборов; но они обычно эффективны.

Работает как чемпион

около 6 лет назад от пользователя #833583 проверенный покупатель

Сделал все, что обещал Sparkfun, просто немного поработал с алгеброй, чтобы получить значения для сопоставления аналогового сигнала. Я не удосужился проверить калибровку, используя информацию, найденную на вашем сайте. В целом, это делает хорошую работу.

Измерение влажности с помощью датчиков влажности E+E для определения относительной влажности

Преобразователи и датчики влажности E+E: правильное решение для любой задачи

Преобразователи влажности E+E точно измеряют относительную влажность и предназначены для использования в различных областях. Отраслевые требования варьируются от экономичных решений и простой интеграции до надежного мониторинга сложных промышленных процессов и требовательных технологий кондиционирования воздуха.

Преобразователи влажности для сложных промышленных применений

Промышленные производственные процессы и требовательные технологии кондиционирования воздуха требуют высокоточных приборов для измерения влажности, которые надежно работают даже в сложных условиях. Компания E+E разрабатывает высококлассные преобразователи влажности, отвечающие этим строгим требованиям.

• Благодаря широкому диапазону рабочих температур от -40°C до 180°C могут использоваться в различных областях.
• Уникальная защита датчика (запатентованное покрытие E+E) для использования в особо суровых условиях.
• Обогрев датчика и зонда для максимальной эффективности в условиях высокой влажности и химического загрязнения.
• Версии продукта: Металлический или поликарбонатный корпус с выносными датчиками, дисплеем, аналоговыми и цифровыми выходами.
• Расчет производных физических величин (точка росы, абсолютная влажность и т. д.)

Преобразователи влажности E+E для промышленного применения »

Датчики влажности для зданий и систем кондиционирования воздуха

Специально оптимизированные датчики влажности для сектора HVAC от E+E Elektronik отличаются экономичностью и простотой в обращении.

• Различные исполнения для настенного и воздуховодного монтажа.
• Быстрый монтаж благодаря удобному корпусу.
• Простая интеграция в систему управления зданием через цифровые интерфейсы (протокол Modbus RTU/BACnet).
• В зависимости от количества, может поставляться как OEM-версия в индивидуальном исполнении.

Датчики влажности E+E для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха »

Модули влажности и датчики для приложений OEM

E+E Elektronik производит модули влажности и датчики, которые могут использоваться в различных приложениях и особенно интересны для приложений OEM (например, снежные пушки, климатические камеры, регистраторы данных) благодаря их простой системной интеграции. Они обеспечивают высокий уровень точности измерения, компактную конструкцию и низкое энергопотребление. Модули и датчики для измерения влажности также используются в сельском хозяйстве, метеорологии и строительной технике.

• Отличные характеристики измерения в неблагоприятных условиях благодаря покрытию сенсора и герметизированной измерительной электронике
• Может использоваться в зонах с высокой влажностью и при химических нагрузках благодаря нагреваемому чувствительному элементу влажности и температуры и функции автоматического восстановления сенсора (ARC)
• Широкий температурный диапазон для широкого спектра применений
• Аналоговые и цифровые выходы
• Прочная конструкция: Корпус из нержавеющей стали или поликарбоната

Модули и датчики влажности E+E »

Преобразователи влажности и датчики влажности для метеорологии

Датчики влажности E+E для метеорологических приложений обеспечивают высокоточные измерения даже в сложных условиях эксплуатации. Преобразователи влажности были разработаны специально для использования вне помещений. Благодаря инновационным функциям, таким как подогрев сенсора и зонда или защитное покрытие E+E, они надежно работают даже в особенно суровых условиях и при таких погодных условиях, как сырая погода, мороз или высокая влажность.

• Высокий уровень точности измерений
• Выдающаяся долговременная стабильность
• Быстрое время отклика

Кроме того, известные метеорологические институты, такие как немецкий Deutscher Wetterdienst (DWD), голландский Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNN) Австрийский центр метеорологии и геодинамики (ZAMG) в течение многих лет полагался на технологию измерения влажности от E+E Elektronik.

Датчики влажности E+E для метеорологии »

Цифровые и емкостные датчики влажности

Миллионы высококачественных датчиков влажности E+E используются, например, в автомобильной промышленности. Современные внутренние чистые помещения позволяют производить большие объемы продукции для массового применения. Основное внимание уделяется обеспечению высочайших стандартов качества и учету специфических требований клиентов.

• Уникальная защита от загрязнения
  Покрытие E+Eprorietary – специальный защитный слой – защищает активную поверхность датчика от загрязнения и коррозии. Это приводит к выдающимся измерительным характеристикам и длительному сроку службы даже в суровых условиях окружающей среды.
• Разнообразие в стандартной комплектации
  Ассортимент продукции охватывает от предварительно калиброванных емкостных датчиков влажности и специальных нагреваемых чувствительных элементов для радиозондов до цифровых датчиков влажности с различными цифровыми интерфейсами.
• Индивидуальные решения
  Являясь гибким партнером, E+E также работает над разработками датчиков для конкретных клиентов в соответствии с индивидуальными требованиями.

Датчики влажности E+E »

Измерение влажности в масле

Точно так же, как и при измерении влажности воздуха, можно определять содержание влаги в маслах. Приборы для измерения влажности масла E+E Elektronik можно использовать для онлайн-мониторинга содержания влаги в смазочных, гидравлических и изоляционных маслах.

Датчики влажности E+E для определения влажности масла »

Почему выбирают E+E для измерения влажности?

E+E — один из ведущих мировых производителей датчиков влажности. Производство осуществляется в австрийской штаб-квартире компании в Энгервитцдорфе с использованием самых современных производственных технологий. Строгая система управления качеством гарантирует высокое качество преобразователей влажности E+E.

30 лет качества из Австрии

E+E Elektronik произвела свои первые датчики влажности в 1990 году и вскоре после этого стала одной из первых австрийских компаний, получивших сертификат управления качеством ISO 9001. Таким образом, приверженность E+E качеству была прочно укоренился в компании с самого начала.

От датчика влажности к преобразователю влажности

Высококачественные чувствительные элементы собственного производства E+E составляют основу всех преобразователей влажности E+E. В сочетании с специально разработанной электроникой и выдающимся опытом калибровки они обеспечивают высокоточное измерение относительной влажности и температуры.

Аккредитованная калибровочная лаборатория и уполномоченный институт Федерального управления метрологии и геодезии Австрии

Компания E+E имеет аккредитованную калибровочную лабораторию в соответствии с EN ISO/IEC 17025 в Энгервитцдорфе. Здесь можно выполнить калибровку влажности в диапазоне от 0 до 98 % относительной влажности при температуре от -70 до 200 °C (от -94 °F до 392 °F). Калибровочная лаборатория E+E также выполняет аккредитованную калибровку точки росы физических величин, скорости воздуха, массового расхода, температуры, CO2 и давления.

Являясь уполномоченным институтом Федерального управления метрологии и геодезии Австрии (BEV), E+E Elektronik отвечает за поддержание национального эталона влажности и скорости воздуха. Таким образом, E+E Elektronik является высшим метеорологическим органом страны по этим физическим величинам.

Услуги по калибровке датчиков влажности в калибровочной лаборатории E+E » 

Датчик влажности на основе нанолеса для мониторинга дыхания

Датчик влажности на основе нанолеса для мониторинга дыхания

Скачать PDF

Скачать PDF

• Артикул
• Открытый доступ
• Опубликовано: 21 апреля 2022 г.
• Гуйдонг Чен ^1,2 ,
• Руофей Гуан ³ ,
• Мэн Ши ^1,2 ,
• Xin Dai ³ ,
• Hongbo LI ^1,2 ,
• NA Zhou ^1,2 ,
• Dapeng Chen ^1,2,3 и
• .
• Хайян Мао ^1,2,3  

Микросистемы и наноинженерия том 8 , Номер статьи: 44 (2022) Процитировать эту статью

• 1482 доступа

• 1 Цитаты

• Детали показателей

Предметы

• Электротехника и электроника
• Наносенсоры
• Органо-неорганические наноструктуры
• Сенсоры

Abstract

Традиционные датчики влажности для приложений мониторинга дыхания столкнулись с техническими проблемами, включая низкую чувствительность, длительное время восстановления, высокую паразитную емкость и некалиброванный температурный дрейф. Чтобы преодолеть эти проблемы, мы представляем трехслойный датчик влажности, который состоит из чувствительного конденсатора на основе нанолеса, термистора, микронагревателя и эталонного конденсатора. По сравнению с традиционными датчиками влажности на основе полиимида, это новое устройство имеет чувствительность, которая значительно улучшена в 8 раз в диапазоне относительной влажности 40–9.0%. Кроме того, интеграция микронагревателя в датчик может помочь сократить время его восстановления до 5  с. Использование эталонного конденсатора помогает устранить паразитную емкость, а термистор помогает датчику получить более высокую точность. Благодаря этим уникальным конструктивным особенностям датчик обладает превосходными характеристиками измерения влажности в приложениях для мониторинга дыхания. Кроме того, благодаря внедрению алгоритмов машинного обучения датчик может различать различные состояния дыхания с точностью до 94%. Поэтому ожидается, что эта конструкция датчика влажности будет широко использоваться как в бытовой электронике, так и в интеллектуальных медицинских приборах.

Введение

Дыхание, представляющее собой газообмен между телом и окружающей средой, является критически важным процессом для поддержания жизни и деятельности человека ^1,2 . Аномальное дыхание обычно является признаком физических проблем человека. Многие болезни и состояния здоровья, в том числе болезни сердца, пневмония, бронхит, апноэ во сне и гиперпирексия, вызванные инфекцией, вызывают изменения частоты и глубины дыхания человека ³ . Определение влажности представляет собой многообещающий подход к установлению взаимосвязи между дыханием человека и электрическими сигналами. Поэтому спрос на датчики влажности для мониторинга дыхания растет огромными темпами ^4,5 . Однако применение обычных датчиков влажности, как правило, ограничено их большими размерами, низкой чувствительностью, существенным температурным дрейфом и медленным откликом ^6,7 . После разработки микроэлектромеханических систем (МЭМС) в последние десятилетия были разработаны миниатюрные датчики влажности, разработанные с использованием нескольких различных принципов, включая емкостные, резистивные, резонансные и оптические датчики 9. 1029 8,9,10,11,12,13 . Резистивные устройства небольшие, простые и недорогие, но этот тип устройств имеет недостаток, заключающийся в низкой точности испытаний из-за плохой защиты от помех ¹⁴ . Устройства оптических датчиков имеют высокую точность испытаний, но их процессы микрообработки плохо согласуются с технологиями интегральных схем ^15,16 . Среди различных принципов проектирования предпочтение отдается устройству емкостного типа, поскольку оно обеспечивает более высокую точность в широком диапазоне относительной влажности (RH) и удобство интеграции ¹⁷ .

Типовой емкостный датчик влажности обычно состоит из встречно-штыревых электродов (IDE), покрытых слоем чувствительного к влаге материала ¹⁸ . Характеристики емкостных датчиков влажности ограничены следующими аспектами. Во-первых, относительный дефицит высококачественных влагочувствительных материалов и паразитная емкость подложки ограничивают как чувствительность, так и точность этих датчиков. На сегодняшний день чувствительные материалы, используемые в этих устройствах, в основном включают пористый кремний, керамику и органические материалы 9.1029 19,20,21,22,23,24,25 . Широко используются органические материалы, такие как полиимид (PI). Однако PI представляет собой пористый материал, который содержит полузамкнутые наноструктуры ²⁶ , а полный диапазон выходных значений датчиков влажности на основе PI обычно составляет всего от 1 до 2  пФ, что означает, что высокоточные и дорогостоящие интегральные схемы для конкретных приложений ( ASIC) необходимы для соответствия этим датчикам ^27,28 . Пористый кремний и керамика, такие как анодный оксид алюминия, проявляют лучшую чувствительность, поскольку они обеспечивают лучшую гигроскопичность, но процессы подготовки этих материалов относительно сложны и несовместимы с обычной комплементарной обработкой металл-оксид-полупроводник (КМОП) ²⁹ . Кроме того, исследование Гервена ³⁰ показывает, что паразитная емкость появляется, когда отдельные линии электрического поля проходят через подложку, что затем влияет как на проверку истинного значения емкости, чувствительной к влаге, так и на точность датчиков ³¹ . Кроме того, в практических приложениях температура окружающей среды влияет на диэлектрическую проницаемость чувствительных к влаге материалов, что приводит к изменению емкости и, таким образом, к неточным результатам измерения ^32,33 . Кроме того, когда датчики влажности этого типа используются в среде с высокой относительной влажностью в течение длительного времени, на поверхности датчика обычно происходит конденсация водяного пара. Этот процесс конденсации воды означает, что десорбция молекул воды занимает относительно больше времени и, таким образом, приводит к более длительному времени восстановления для этих датчиков ^34,35 . Для решения этих сложных проблем крайне необходима конфигурация чувствительного к влажности устройства, которая может не только устранить паразитную емкость и откалибровать температурный дрейф, но также может повысить чувствительность и сократить время восстановления датчиков влажности.

В этой работе сообщается о новом трехслойном датчике влажности, состоящем из чувствительного конденсатора, эталонного конденсатора, микронагревателя и термистора. В этом датчике чувствительный конденсатор использует интегрированные нанолеса на месте в качестве чувствительного к влаге материала. Поскольку эти нанолеса гигроскопичны и состоят из полностью открытых наноструктур, этот датчик влажности обладает высокой чувствительностью. Кроме того, в конструкцию интегрирован эталонный конденсатор для предотвращения помех окружающей среды и образования паразитной емкости, добавлен термистор для обеспечения температурной компенсации, а также использован микронагреватель для дальнейшего ускорения десорбции молекул воды. При всех этих конструктивных особенностях предлагаемый датчик демонстрирует превосходную чувствительность, высокую скорость восстановления, высокую точность и повышенную помехоустойчивость. Кроме того, датчик влажности был имплантирован в N9.5 для мониторинга различных респираторных состояний, а точность мониторинга респираторных состояний до 94% была достигнута за счет внедрения алгоритмов машинного обучения. Ожидается, что предлагаемый датчик найдет широкое применение в бытовой электронике и медицинских инструментах.

Результаты и обсуждение

Проектирование и изготовление

Левое изображение на рис. 1а показывает структуру традиционного датчика влажности на основе ПИ (а на вставке показаны структурные детали IDE). Как показано на этом изображении, традиционный датчик состоит из подложки, IDE и структурированного слоя PI. Теоретическая емкостная модель этого датчика показана на правом изображении рис. 1а, и согласно этой модели емкость устройства представляет собой сумму емкостей трех конденсаторов ^36,37 ,

$${C}_{{\rm{T}}}={C}_{{\rm{PI}}}+{C}_{{{\rm{SiO} }}_{2}}+{C}_{{\rm{Si}}}$$

(1)

где C _PI представляет собой емкость чувствительного к влаге слоя, которая дана теоретически как

$${C}_{\text{PI}}=\frac{n{{\rm{\varepsilon}}}_{\text{PI}}{h}_{\text{Finger} }}{{W}_{\text{Gap}}}+\frac{n{l}_{\text{Finger}}{{\rm{\varepsilon}}}_{\text{PI}}} {2}$$

(2)

, где n — количество IDE, 9{b}-\alpha (T-298)]$$

(4)

где γ _м – максимальный относительный объем поглощения при 298 К, R – универсальная газовая постоянная, Тл — абсолютная температура, x — RH, α — тепловой коэффициент предельного поглощения, E — свободная энергия поглощения, b — эмпирический коэффициент, определяемый методом проб и ошибок ³⁸ .

Рис. 1: Сравнение конструкции и процесса изготовления традиционного емкостного датчика влажности и нового датчика влажности.

a Схематическая диаграмма структуры и распределения емкости традиционного емкостного датчика влажности. b Принципиальная схема структуры и распределения емкости предлагаемого трехслойного датчика влажности. c Процесс изготовления датчика влажности на основе нанолеса

Изображение полного размера

силовые линии электрического поля, проходящие через SiO ₂ слой:

$${C}_{{{\rm{SiO}}}_{2}}=\frac{n{l}_{{\rm{Finger}}}{\varepsilon} _{{{\rm{SiO}}}_{2}}}{2}{\beta }_{1}$$

(5)

где ε _SiO2 – диэлектрическая проницаемость Слой SiO ₂ и β ₁ — пропорциональный коэффициент для линий электрического поля после оптимизированного распределения этих линий между слоем PI, слоем диоксида кремния и кремниевой подложкой.

Кроме того, C _Si — паразитная емкость, вызванная силовыми линиями, проходящими через кремниевую подложку:

$${C}_{{\rm{Si}}}=\frac{n{l}_{{\ rm{Finger}}}{\varepsilon }_{{\rm{Si}}}}{2}{\beta }_{2}$$

(6)

, где ε _Si диэлектрическая проницаемость кремниевой подложки и β ₂ — коэффициент пропорциональности линий электрического поля после оптимизированного распределения линий между слоем PI, слоем диоксида кремния и кремниевой подложкой.

Следовательно, наличие этих паразитных емкостей (\({C}_{{{\rm{SiO}}}_{2}}\) и C _Si ) приводит к неточному определению влажности -емкость чувствительного слоя ( C _PI ) и, таким образом, также влияет на чувствительность датчика.

Кроме того, для этого типа обычного датчика необходимо учитывать еще два недостатка. Во-первых, датчик не может свести к минимуму последствия конденсации водяного пара, что приводит к увеличению времени восстановления. В результате этот недостаток означает, что эти датчики нельзя использовать в средах с быстро меняющейся влажностью. Второй недостаток заключается в том, что в системе датчиков не учитывается температурный дрейф, что приводит к неточному измерению влажности.

Для решения этих проблем в данной работе разработан новый датчик влажности, как показано на рис. 1b. Это устройство состоит из трех слоев, содержащих конденсатор, чувствительный к влаге, эталонный конденсатор, микронагреватель и термистор. Конденсатор, чувствительный к влаге, и эталонный конденсатор расположены в верхней части устройства с согласованными структурами IDE, образуя, таким образом, верхний слой. Микронагреватель и термистор расположены в нижнем слое. Между этими слоями вставлена ​​пленка диоксида кремния, которая действует как изоляционный слой, таким образом образуя промежуточный слой.

Теоретическая модель емкости этого устройства показана на правом изображении рис. 1b, а дифференциальная емкость новой конфигурации определяется как:

$${C}_{{\rm{N}}}= {C}_{{\rm{H}}}-{C}_{{\rm{R}}}$$

(7)

где C _H — емкость влажности- чувствительный конденсатор и C _R — эталонный конденсатор. Как показано на рис. 1b, C ₁ и C ₂ можно выразить как:

$${C}_{{\rm{H}}}={C}_{{\rm{NF}}}+{C}_{{\rm{ P1}}}+{C}_{{\rm{P2}}}$$

(8)

$${C}_{{\rm{R}}}={C}_{{{ \rm{Si}}}_{3}{{\rm{N}}}_{4}}+{C}_{{\rm{P1}}\text{‘}}+{C}_{ {\rm{P2}}\text{‘}}$$

(9)

Здесь C _NF – емкость слоя нанолеса, C _P1 и C P2 — паразитные емкости, создаваемые силовыми линиями электрического поля, проходящими через подложку и слой диоксида кремния соответственно. Точно так же \({C}_{{{\rm{{{Si}_{3}}{N}_4}}}}\) C _SI3N4 является емкостью слоя SI ₃ N ₄ и C _{P1 ‘} и C _P2′ . _P1 и C _P2 в измерительном конденсаторе соответственно). В этой конструкции дифференциальная емкость ( C _N ) не связана с паразитной емкостью (поскольку C _P1  +  C _P2  −  C _P1’  −  C  

P2’). Кроме того, базовую дифференциальную емкость датчика можно регулировать, изменяя конструктивные параметры эталонного конденсатора. В этой конструкции микронагреватель используется для сокращения времени восстановления устройства, а термистор ( R _t ) встроен в устройство рядом с нагревателем для калибровки температурного дрейфа и контроля рабочего состояния микронагревателя. Микронагреватель и термистор выполнены змеевидными, чтобы обеспечить равномерный нагрев и высокое сопротивление. Заземляющий электрод настроен на предотвращение электромагнитных помех в практических приложениях, в то время как поверхности электродов в устройстве имеют большую шероховатость для облегчения соединения проводов.

Процесс изготовления этого датчика влажности показан на рис. 1с. Сначала на подложку Si наносился слой SiO ₂ ; затем был напылен слой алюминия толщиной 0,4 мкм и сформирован узор для формирования микронагревателя, термистора и их заземляющих электродов. Затем на слой Al была нанесена пленка SiO ₂ толщиной 2 мкм, которая действовала как изолирующий слой, на котором затем были нанесены контактные отверстия. Затем был напылен еще один слой алюминия толщиной 2 мкм и нанесен рисунок для формирования межфазных электродов и верхних электродов. Верхний и заземляющий электроды соединялись через контактные отверстия. Позднее был получен Si 9 толщиной 2 мкм.1156 3 N ₄ пленка была нанесена и нанесена на одну группу IDE, таким образом образовав эталонный конденсатор. Впоследствии слой PI толщиной ~ 8 мкм был нанесен центрифугированием на другую группу IDE и нанесен по образцу. Наконец, процесс реактивного ионного травления (RIE) с использованием кислородной (O ₂ ) плазмы был использован для бомбардировки рисунка PI и формирования чувствительного конденсатора на основе нанолеса. На этапе травления приложенная радиочастотная (РЧ) мощность составляла 200 Вт, а скорость потока O ₂ составляла 50 см3/мин. О ₂ период обработки плазмой составлял 30 мин. Используя описанный выше процесс, был реализован трехслойный датчик влажности на основе нанолеса.

Структурно-морфологические характеристики

На рис. 2 представлены изображения трехслойного датчика влажности, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Размеры датчика влажности составляют 1100 мкм × 890 мкм, а площади нанолеса и слоя Si ₃ N ₄ точно такие же (430 мкм × 820 мкм). СЭМ-изображения нанолеса и результаты испытаний на гидрофильность (угол контакта капли воды с нанолесом составляет примерно 1°) представлены в дополнительной информации (рис. S1c). Заземляющий электрод с набором небольших отверстий, который используется для облегчения соединения проводов, показан на рис. 2b. На рис. 2в, г показаны РЭМ-изображения трех слоев. Нанолес (высотой примерно 4 мкм), приготовленный на чувствительном конденсаторе, и микронагреватель шириной 4 мкм, расположенный ниже нанолесок, показаны на рис. 2в. На рис. 2d показан Si 9.1156 3 N ₄ диэлектрический слой эталонного конденсатора и термистора, который имеет ту же структуру, что и микронагреватель.

Рис. 2: РЭМ-изображения трехслойного датчика влажности.

a Новый датчик влажности; b IDE; c Чувствительный конденсатор, где на вставке показан микронагреватель под нанолесом; и d Эталонный конденсатор, где на вставке показан термистор, расположенный под диэлектрическим материалом

Изображение в натуральную величину

Для экспериментов были подготовлены четыре различных образца, обозначенных как Образец-1 — Образец-4. Образец-1, Образец-2 и Образец-3 — это три сенсора на основе нанолеса, которые имеют 40, 30 и 20 пар IDE соответственно. Sample-4 — датчик на основе PI с 40 парами IDE.

Свойства определения влажности

Свойства определения влажности датчиков влажности на основе нанолеса показаны на рис. 3. Как показано на рис. 3а, емкость каждого из четырех различных датчиков увеличивается с увеличением относительной влажности, а их чувствительность также увеличивается с увеличением количества ИДЕ (при 20 °С). Чувствительный конденсатор ( C _H ) в Образце-1 имеет наибольшую чувствительность 0,11 пФ/% ОВ при 40–90% ОВ (рис. S4), что примерно в 8 раз выше, чем у Образца-4 (0,014 пФ/% ОВ). РХ). Кроме того, разрешение датчика составляет 0,72 % относительной влажности и 0,075 % относительной влажности при 10–40 % относительной влажности и 40–90 % относительной влажности соответственно. Поскольку образец-1 является наиболее чувствительным из четырех датчиков, это устройство было использовано для дальнейших исследований. Как показано на рис. 3b, эталонная емкость ( C _R ) этого устройства остается стабильной (приблизительно 3,85  пФ) при различных условиях относительной влажности, что означает, что дифференциальная емкость ( C _N  =  C _H  −  C _R ) можно использовать в этом датчике. Следующие результаты отклика емкости были обработаны с использованием разностного метода.

Рис. 3: Характеристики датчиков влажности на основе нанолеса.

a Характеристики измерения влажности четырьмя датчиками влажности. b Характеристики эталонного конденсатора в Образце-1. c Динамический отклик образца-1 на определение влажности в различных условиях влажности. d Непрерывная кривая измерения влажности для Образца-1. e Стабильность чувствительности образца-1 к влажности при различных условиях относительной влажности

Изображение в натуральную величину

При практическом применении датчиков влажности воспроизводимость является важным показателем эффективности. Как показано на рис. 3c, непрерывные кривые отклика и восстановления Образца-1 при относительной влажности 10% и относительной влажности 90% были стабильными, а отклик датчика влажности при относительной влажности 10% сохранялся на уровне 1,92 пФ, в то время как соответствующий отклик при 90% относительной влажности составляло 8,15 пФ. Эти результаты демонстрируют, что датчик влажности на основе нанолеса обеспечивает превосходную воспроизводимость и стабильность при различных условиях относительной влажности. На рис. 3d показаны изменения емкости устройства в реальном времени при изменении относительной влажности от 10% до 90% (на вставке показаны кривые отклика емкости датчика влажности от 10% до 40% и от 40% до 10%). РХ). Эти результаты показывают, что датчик влажности на основе нанолеса обеспечивает идеальную чувствительность в широком диапазоне относительной влажности. На рис. 3д показана стабильность чувствительности к влажности Образца-1.

Температурный дрейф — еще одна важная характеристика датчиков влажности. На рис. 4а показаны кривые емкости датчика при трех различных температурах. Как видно из кривых, прибор сохраняет высокую чувствительность при различных температурах с положительным температурным коэффициентом. Известно, что относительная влажность — это отношение абсолютной влажности воздуха к абсолютной влажности насыщенного воздуха при той же температуре; более высокая температура приводит к более высокой насыщенной абсолютной влажности, которая представляет собой максимальное количество молекул воды, которое может содержаться в единице объема воздуха при этой температуре. Следовательно, при одинаковых условиях относительной влажности больше молекул воды при более высокой температуре, что приводит к тому, что большее количество молекул воды поглощается чувствительным к влаге материалом. Следовательно, для большинства емкостных датчиков влажности емкость увеличивается при повышении температуры. Рисунок 4b иллюстрирует долговременную стабильность датчика. Результаты показывают, что емкостная характеристика датчика оставалась стабильной в течение 8 недель мониторинга.

Рис. 4: Температурный дрейф, долговременная стабильность и испытание на селективность датчика влажности на основе нанолеса.

a Кривые отклика датчика влажности при различных температурах. b Долговременная стабильность датчика. c Селективность датчика по газу

Увеличенное изображение

Датчики влажности часто используются в сложных газовых средах, поэтому специфичность датчика особенно важна. Для проверки специфичности сенсора этого типа его отклик был протестирован в различных газовых средах, содержащих углекислый газ (100 ч/млн), этиленгликоль (500 ч/млн) и этанол (100 ч/млн), и результаты сравнивались с откликом сенсора при 90% относительной влажности. Как показано на рис. 4с, датчик влажности слабо реагирует на эти другие газы, что свидетельствует о хорошей селективности датчика.

Термочувствительные свойства

Поскольку алюминий имеет положительный температурный коэффициент, сопротивление термистора на основе алюминия увеличивается с повышением температуры. В эксперименте в камере устанавливались разные температуры (первоначально увеличивающиеся от 10 °C до 50 °C с шагом 5 °C и возвращающиеся к 10 °C с тем же шагом), соответственно изменялось сопротивление термистора. между 897,7 Ом и 1039,3 Ом, демонстрируя линейную тенденцию (рис. 5а). Эти результаты показывают, что характеристики термистора показывают превосходную линейность в диапазоне от 10 °C до 50 °C.

Рис. 5: Термочувствительные свойства термистора.

a Кривая гистерезиса термистора. b Сопротивление термистора при различной влажности. c Долговременная стабильность термистора

Изображение в натуральную величину

Кроме того, при повышении относительной влажности с 10% до 90% при 30 °С сопротивление термистора также остается стабильным (рис. 5б). Это указывает на то, что сопротивление термистора не зависит от относительной влажности. На рис. 5в показаны характеристики долговременной стабильности термистора. В практических приложениях температура окружающей среды может быть определена с помощью термистора до измерения влажности, что позволяет решить проблему температурного дрейфа; это могло бы значительно повысить точность измеренного значения влажности и расширить потенциальные области применения датчика.

Производительность микронагревателя

Скорость испарения воды во многом зависит от температуры окружающей среды. Когда внутри датчика работает микронагреватель, температура окружающей среды датчика увеличивается до стабильного значения, которое в дальнейшем определяется напряжением, подаваемым на датчик. Зависимость между приложенным напряжением и временем восстановления датчика показана на рис. 6a–d. При неработающем микронагревателе (т. е. при приложенном напряжении 0 В и температуре окружающей среды 25 °С) время восстановления составляло примерно 11,1 с (рис. 6а). Однако, когда приложенное напряжение было увеличено до 4 В (и температура вокруг датчика была увеличена до 31,3 °C), время восстановления сократилось до 7,7 с (рис. 6b), а время сократилось еще до 5 с. когда приложенное напряжение достигало 10   В. В этом состоянии температура микронагревателя повышалась до 71,2   °С (рис. 6в). Зависимость между рабочим напряжением и временем восстановления подробно показана на рис. 6d. Время восстановления сенсора сокращается на 6,1 с за счет использования микронагревателя. Однако сокращение времени восстановления также ограничивается временем срабатывания микронагревателя.

Рис. 6: Проверка работоспособности микронагревателя.

a – c Кривые восстановления датчика при различных температурах нагрева; на вставках показаны инфракрасные изображения микронагревателя при различных напряжениях. ( d ) Время восстановления датчика влажности, когда микронагреватель работает при разных напряжениях. e Кривые времени срабатывания термистора при работающем микронагревателе. f Кривая измерения инфракрасной температуры и кривая измерения температуры самообнаружения микронагревателя

Изображение полного размера

Время отклика и рабочую температуру микронагревателя можно контролировать с помощью термистора. Как показано на рис. 6e, время отклика микронагревателя оставалось примерно равным 4,7  с, когда к микронагревателю прикладывалось несколько различных напряжений (2 В, 4 В, 8 В и 10 В). Однако, как показано на рис. 6f, температуры, измеренные термистором, мало отличались от температур, полученных по результатам инфракрасного изображения. Имеется небольшое отклонение (максимальное отклонение 3,6 °C), вызванное потерями тепла с поверхности устройства за счет теплопроводности. Однако микронагреватель работает при 10 В, а значит, это отклонение не влияет на грубую оценку рабочей температуры.

Мониторинг дыхания человека

Процесс респираторного мониторинга в основном включает мониторинг глубины дыхания и мониторинг частоты дыхания. Различные респираторные состояния тесно связаны с различными респираторными заболеваниями ^39,40,41 . С этой точки зрения, мониторинг дыхания человека представляет интерес как для потребительских приложений (например, мониторинг физической нагрузки), так и для медицинской диагностики (например, обнаружение апноэ во сне) ^42,43 . В экспериментах мы помещали наши датчики влажности внутрь нескольких масок с отверстиями для дыхания. Затем регистрировались данные при различных состояниях дыхания, когда добровольцы были в этих масках (как показано на рис. 7а). В процессе выдоха, когда газовый поток сильно увлажнен (по сравнению с относительной влажностью окружающей среды), водяной пар прилипает к поверхности нанолеса, что приводит к значительному увеличению емкости. Таким образом, этот датчик можно использовать для мониторинга дыхания человека, игнорируя влияние колебаний влажности окружающей среды. Напротив, во время процесса вдоха внешний поток газа из окружающей среды удаляет водяной пар с поверхности устройства, а это означает, что уровень относительной влажности вокруг датчика примерно такой же, как и в окружающей среде. Изменения емкости датчика в течение четырех полных дыхательных циклов показаны на рис. 7b, а результаты, полученные для имитации синдрома апноэ, показаны на рис. S8. Эти результаты подтверждают, что датчик может успешно отслеживать каждый вдох добровольца.

Рис. 7: Мониторинг дыхания человека.

a Фотография датчика влажности в маске, надетой добровольцем. b Кривая отклика емкости при дыхании (четыре цикла). c Результаты мониторинга дыхания четырех случайно выбранных добровольцев. d Реакции датчика на разные режимы дыхания. e Кривые респираторной реакции, записанные в течение 12 месяцев с одного и того же устройства. f Блок-схема алгоритма распознавания состояния дыхания на основе машинного обучения. г Матрица путаницы классификационного теста с 400 группами набора данных при распознавании четырех различных состояний дыхания. Цветная полоса представляет размеры предсказанных чисел

Полноразмерное изображение

Необструктивность предлагаемого датчика позволяет проводить непрерывный мониторинг на месте при использовании в качестве носимого устройства. Таким образом, этот тип датчика влажности можно использовать для регистрации глубины и частоты дыхания у людей с различными состояниями дыхания. Для взрослого человека продолжительность типичного дыхательного цикла составляет 3–4 с, но у разных людей частота дыхания может быть разной. В нашем эксперименте были отобраны четыре здоровых добровольца, и один и тот же датчик влажности был вставлен в четыре маски для контроля частоты дыхания этих добровольцев (подробные данные приведены в дополнительной информации (рис. S8)). На рис. 7в показаны результаты мониторинга, а именно 24, 19, 15 и 18 раз в минуту для четырех добровольцев.

На рис. 7d показаны изменения емкости добровольца №. 2 в трех режимах дыхания, регистрируемых датчиком, а именно в режиме глубокого дыхания (~13 раз/мин, например, во время сна или занятий йогой), нормальном режиме (~20 раз/мин, например, при чтении или учебе) и быстрый режим (~30 раз/мин, например, во время ходьбы или физических упражнений). Результаты показывают, что датчик может различать состояние тела, обнаруживая изменения частоты и глубины дыхания. Кроме того, поскольку мониторинг дыхания требует, чтобы датчик влажности работал в условиях высокой влажности в течение длительного времени, его долговременная стабильность чрезвычайно важна. Как показано на рис. 7e, сигналы респираторного мониторинга от датчика оставались стабильными после использования в течение 12 месяцев.

Машинное обучение играет важную роль в сенсорной сфере благодаря своим мощным возможностям анализа и извлечения данных. В этой работе данные тестирования влажности были проанализированы с использованием алгоритмов машинного обучения для повышения точности прогнозирования состояния дыхания добровольцев. Блок-схема алгоритма распознавания состояния дыхания на основе машинного обучения показана на рис. 7f. Данные тестирования влажности были записаны в ходе экспериментов с участием добровольцев. Затем эти данные были разделены на обучающий набор данных (1600 наборов) и тестовый набор данных (400 наборов). В тренировочном наборе данных было по 400 наборов для каждого из четырех состояний, включая нормальное дыхание, быстрое дыхание, глубокое дыхание и речь. Кроме того, в обучающем наборе данных было по 100 наборов для каждого из четырех состояний. Эти наборы данных были импортированы в среду разработки Python 3.8 для извлечения признаков, нормализации и тестирования модели с использованием библиотеки Numpy и библиотеки Scikit-learn. Для определения наилучшей модели прогнозирования для каждого состояния дыхания использовались четыре различных алгоритма, в том числе алгоритмы K-ближайшего соседа (KNN), дерева решений, случайного леса и нейронной сети обратного распространения (BPNN). Показатели точности распознавания для алгоритмов распознавания состояния дыхания показаны в дополнительной информации (рис. S11). Среди этих алгоритмов алгоритм BPNN показал самую высокую точность до 94% (детальная точность классификации для четырех различных состояний на основе алгоритма BPNN показана на рис. 7g), что указывает на возможность использования датчика в бытовой электронике и интеллектуальных медицинских приборах.

Механизм обнаружения

На рис. 8 схематически показан механизм нанолеса, используемый для определения влажности. В диапазоне низкой влажности 10–40% RH небольшое количество молекул воды с большей вероятностью будет хемосорбировано в активных центрах (гидрофильный карбоксильный (-COOH) и гидроксильный (-OH)) вокруг нанолеса через водородные связи, которые вызывает только увеличение емкости на 1 пФ. Когда RH увеличивается до определенной степени, все активные центры хемосорбции заняты. Затем с увеличением ОВ происходит физисорбция и начинается создание слоя молекул воды, слабо связанных ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями. По мере дальнейшего повышения уровня влажности большее количество молекул воды поглощается этим первым физическим сорбционным слоем за счет водородных связей, тем самым образуя второй через 9 слоев.1154 n ^th слоев молекул воды, что в результате вызывает увеличение емкости на 5 пФ. На основе синергизма между хемосорбцией и физической сорбцией зависимость между относительной влажностью и емкостью, полученная экспериментально на рис. 3а, является нелинейной, и существует очевидная критическая точка при относительной влажности 40%. Таким образом, результаты измерений подтвердили этот механизм восприятия.

Рис. 8: Механизм определения влажности в нанолесах.

Схематическая диаграмма адсорбции (слева) и десорбции (справа) молекул воды на поверхности нанолеса

Увеличить

Напротив, в процессе десорбции при работе микронагревателя температура нанолеса и окружающей среды повышается. Таким образом, движение молекул воды становится более энергичным, и химические, и водородные связи разрываются быстрее, что приводит к более быстрому испарению молекул воды. В результате время восстановления датчика составляет всего 5 с, что намного меньше, чем у ранее описанных емкостных и резистивных датчиков влажности, как указано в таблице. S1 в дополнительной информации.

Заключение

Таким образом, мы предложили новый датчик влажности, который содержит чувствительный конденсатор, эталонный конденсатор, термистор и микронагреватель для улучшения характеристик измерения. По сравнению с традиционными датчиками влажности на основе PI чувствительность предлагаемого устройства с интеграцией нанолеса на месте значительно повышается. Кроме того, добавляя к датчику микронагреватель, термистор и эталонный конденсатор, предлагаемое устройство влажности получает возможность самоулучшать точность сигнала и самосокращать время отклика в дополнение к способности самообнаружения. Были проведены теоретические анализы и экспериментальные испытания для изучения влияния количества IDE и температуры нагрева на характеристики измерения влажности, а также продемонстрированы преимущества разностного метода, используемого в устройстве. Основываясь на превосходной производительности, продемонстрированной датчиком, и с использованием алгоритмов машинного обучения, мы использовали датчик влажности для респираторного мониторинга дыхания человека. Ожидается, что в будущем такой высокочувствительный датчик влажности будет широко использоваться в различных коммерческих приложениях.

Материалы и методы

Материалы

PI (ZKPI-5100) был приобретен у POME Technology, Пекин, Китай. Газы (CO ₂ , N ₂ ), используемые в процессе калибровки устройства, хранились в стальных баллонах, приобретенных у Guangyun Gas Co., Ltd., Уси, Китай. Этиленгликоль и этанол, использованные в экспериментах, имели аналитическую чистоту и были приобретены у Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Шанхай, Китай. Маски, используемые для введения датчиков, были приобретены у 3M China.

Характеристика и методы испытаний

Использовали сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения (GeminiSEM 300, Carl Zeiss, Jena, Germany) и систему сфокусированного ионного пучка (FIB) (Helios G4 CX, Thermo Fisher Scientific, Waltham, США). исследовать конструкции датчиков влажности. Датчик влажности был закреплен в корпусе ТО оконного типа, который затем был присоединен к слою печатной платы посредством проволочного соединения. Для оценки влагочувствительной способности датчика его помещали в камеру генератора температуры и влажности (HG2-S, Rotronic, Швейцария). Емкостные сигналы собирали с помощью высокоточного мультиметра (DMM6500, Keithley, США). Рабочие температуры микронагревателя при различных напряжениях были протестированы с использованием системы измерения инфракрасного изображения (MicroOptics Research IR, Пекин, Китай). Рабочее напряжение для микронагревателя подавалось от источника постоянного тока (Victor 3005 A, Китай). Для оценки специфичности датчика влажности в различных газовых средах датчик помещали в камеру, в которой можно было контролировать концентрацию газа (DGL-3, ELITE TECH, Китай).

Каталожные номера

1. Ян, Дж., Ши, Р., Лу, З., Чай, Р. и Шен, Г. Гибкие интеллектуальные бесконтактные системы управления со сверхчувствительными датчиками влажности. Малый 15 , 1

   1 (2019).

   Артикул Google ученый

2. Кано, С., Ким, К. и Фуджи, М. Быстродействующий и гибкий датчик влажности на основе нанокристаллов для мониторинга дыхания человека и испарения воды на коже. ACS Sens 2 , 828–833 (2017).

   Артикул Google ученый

3. Дай, Дж. и др. Сверхбыстродействующий полиэлектролитный датчик влажности для мониторинга дыхания. Приложение ACS Матер. Интер. 11 , 6483–6490 (2019).

   Артикул Google ученый

4. Лу, Л., Цзян, К., Ху, Г., Лю, Дж. и Ян, Б. Гибкое бесконтактное зондирование для взаимодействия человека и машины. Доп. Матер. 22 , 2100218 (2021).

   Артикул Google ученый

5. Ким, К. Х. и Ким, Х. Д. Узел на основе режима глубокого сна Мониторинг узлов датчика влажности с поддержкой MCU для маломощного IoT. Дж. Матер. науч. Матер. Электрон 21 , 617–620 (2020).

   Google ученый

6. «>

   Чжоу Л. и др. Высокопроизводительный датчик влажности на основе графитового нитрида углерода/оксида полиэтилена и конструкция матрицы датчиков для бесконтактного определения влажности. Активация датчика. Б хим. 344 , 130291 (2021).

   Артикул Google ученый

7. Деланной, Ф. П., Сорли, Б. и Бойер, А. Микровесы из кристалла кварца, используемые в качестве датчика влажности. Активация датчика. физ. 84 , 285–291 (2000).

   Артикул Google ученый

8. Айенгар, С. А., Шрикришнарка, П., Яна, С. К., Ислам, М. Р. и Прадип, Т. Нановолокна с обработанной поверхностью в качестве высокоточных датчиков влажности дыхания для носимой электроники. Приложение ACS Электрон. Ma 1 , 951–960 (2019).

   Артикул Google ученый

9. «>

   Le, X., Liu, Y., Peng, L., Pang, J. & Xie, J. Датчики влажности на поверхностных акустических волнах на основе однородных и регулируемых по толщине тонких пленок оксида графена, образованных за счет поверхностного натяжения. Микросист. Наноенг. 5 , 36 (2019).

   Артикул Google ученый

10. Wooseong et al. Дышащий наносетчатый датчик влажности для мониторинга влажности кожи в режиме реального времени. Приложение ACS Матер. Интер. 11 , 44758–44763 (2019).

    Артикул Google ученый

11. Санта Х., Пакирисами М., Стихару И., Ли Х. и Ринальди Г. Резистивный датчик влажности на основе полиимида. Sens. Rev. 25 , 271–276 (2005).

    Артикул Google ученый

12. Dai, C.L. Емкостной датчик влажности, интегрированный с микронагревателем и схемой кольцевого генератора, изготовленный по технологии CMOS-MEMS. Активация датчика. Б хим. 122 , 375–380 (2007).

    Артикул Google ученый

13. Yeow, J. & She, J. Капиллярная конденсация, усиленная углеродными нанотрубками, для емкостного датчика влажности. Нанотехнологии 17 , 5441–5448 (2006).

    Артикул Google ученый

14. Wang, Q., Lian, M., Zhu, X. & Chen, X. Превосходный датчик влажности на основе ультратонких нанолистов HKUST-1. RSC Adv. 11 , 192–197 (2021).

    Артикул Google ученый

15. Li, Z., Dong, B., Chen, E., Li, Y. & Gao, C. Высокочувствительный датчик влажности ВБР, покрытый графеновой и полиимидной пленками. опт. Волоконная технология. 66 , 102635 (2021).

    Артикул Google ученый

16. «>

    Fan, X., Wang, Q., Zhou, M., Liu, F. & Meng, H. Датчик влажности на основе маломодового волоконного интерферометра Маха-Цандера с покрытием из оксида графена. Опц. Экспресс 28 , 4682–24692 (2020).

    Google ученый

17. Лазарус, Н., Сара С., Бедер, Ло, К.С. и Феддер, Г.К. Емкостный датчик влажности CMOS-MEMS. J. Microelectromech Syst. 19 , 183–191 (2010).

    Артикул Google ученый

18. Wu, J., Wu, Z., Ding, H., Wei, Y. & Wang, X. Многофункциональный и высокочувствительный датчик, способный определять влажность, температуру и поток с помощью встроенного микронагревателя. Приложение ACS Матер. Интер. 11 , 43382–43392 (2019).

    Google ученый

19. Лю, Р. В. и Тай, Ю. Л. Полимерный датчик влажности резистивного типа. Дж. Вэньчжоу Учить. Сб. 35 , 85–90 (1996).

    Google ученый

20. Fuerjes, P. et al. Датчик влажности на основе пористого кремния с встречно-штыревыми электродами и внутренними нагревателями. Активация датчика. Б хим. 95 , 140–144 (2003).

    Артикул Google ученый

21. Zhang, Y. et al. Наностержень и нанопроволока из оксида цинка для датчика влажности. Заяв. Серф. науч. 242 , 212–217 (2005).

    Артикул Google ученый

22. Chen, H.J., Xue, Q.Z., Ma, M. & Zhou, X.Y. Емкостный датчик влажности на основе гетеропереходов аморфная углеродная пленка/n-Si. Активация датчика. Б хим. 150 , 487–489 (2010).

    Артикул Google ученый

23. «>

    Kim, Y. et al. Конструкция емкостного датчика влажности на основе анодированного оксида алюминия. Активация датчика. Б хим. 141 , 441–446 (2009).

    Артикул Google ученый

24. Wang, Q. et al. Резистивная и емкостная характеристика пленочного датчика влажности TiO ₂ , легированного азотом. Нанотехнологии 22 , 025501 (2011).

    Артикул Google ученый

25. Wei, Y., Chen, X. & Jian, Z. Емкостный датчик влажности на основе нанокомпозитов золото-ПВА ядро-оболочка. Активация датчика. Б хим. 145 , 327–333 (2010).

    Артикул Google ученый

26. Шуберт, П. Дж. и Невин, Дж. Х. Емкостной датчик влажности на основе полиимида. IEEE Trans. Электрон. Приборы 32 , 1220–1223 (1985).

    Артикул Google ученый

27. Чен, С. К., Чанг, В., Яо, Д. Дж. и Фанг, В. Вертикально интегрированный емкостный датчик влажности CMOS-MEMS и резистивный датчик температуры для применения в окружающей среде. Преобразователи , 1453–1454 (2017).

28. Риттерсма, З. М., Сплинтер, А., Б. Декер, А. и Бенеке, В. Новый емкостный датчик влажности из пористого кремния с поверхностной микрообработкой. Активация датчика. Б хим. 68 , 210–217 (2000).

    Артикул Google ученый

29. Zhu, Z., Yang, G., Li, R. & Pan, T. Гибридная тонкая пленка PEDOT:PSS/PEG, обладающая влагостойкостью и чувствительностью. Микросист. Наноенг. 3 , 17004 (2017).

    Артикул Google ученый

30. Gerwen, P.V. et al. Наноразмерные массивы встречно-штыревых электродов для биохимических сенсоров. Активация датчика. Б хим. 49 , 73–80 (1998).

    Артикул Google ученый

31. Huang, J. Q., Chen, W. H., Zhu, D. P. & Han, L. Встречно-штыревой емкостной датчик влажности CMOS с многослойной структурой. IEEE Sens ., 1459–1462 (2014).

32. Dai, C.L., Liu, M.C., Chen, F.S., Wu, C.C. & Chang, M.W. Датчик влажности из нанопроволоки WO ₃ , интегрированный с микронагревателем и инвертирующей схемой усилителя на микросхеме, изготовленный с использованием технологии CMOS-MEMS. Активация датчика. Б хим. 123 , 896–901 (2007).

    Артикул Google ученый

33. Пальма, А. Дж. и др. Разработка и определение характеристик емкостного датчика влажности с низким тепловым дрейфом методом струйной печати. Активация датчика. Б хим. 195 , 123–131 (2014).

    Артикул Google ученый

34. Чен Г. и др. Датчик влажности с улучшенными характеристиками за счет интеграции нанолеса на месте. IEEE Электрон. Устройство Летт. 42 , 585–588 (2021).

    Артикул Google ученый

35. Гу, Л., Хуан, К. А. и Цинь, М. Новый датчик влажности емкостного типа с использованием технологии изготовления CMOS. Активация датчика. Б хим. 99 , 491–498 (2004).

    Артикул Google ученый

36. Sacher, E. & Susko, J.R. Водопроницаемость полимерных пленок. I. Полиимид. J. Appl. Полим. науч. 23 , 679–686 (1979).

    Артикул Google ученый

37. Sacher, E. J., R. & Susko. Водопроницаемость полимерных пленок. III. Высокотемп. Полиим. Дж. Заявл. Полим. науч. 23 , 679–686 (1979).

    Google ученый

38. Чжоу, У. Х., Ван, Л. К. и Ван, Л. Б. Численное исследование влияния структурных параметров на динамические характеристики микроемкостного датчика влажности из полиимидной пленки. IEEE Sen. J. 16 , 5979–5986 (2016).

    Артикул Google ученый

39. Тай, Х., Ван, С., Дуань, З. и Цзян, Ю. Эволюция анализа дыхания на основе датчиков влажности и газа: потенциал и проблемы. Активация датчика. Б хим. 318 , 128104 (2020).

    Артикул Google ученый

40. Yi, Y., Jiang, Y., Zhao, H., Brambilla, G. & Wang, P. Высокопроизводительный сверхбыстрый датчик влажности на основе резонатора с микроузлом machZehnder для мониторинга дыхания человека. ACS Sens 5 , 3404–3410 (2020).

    Артикул Google ученый

41. Li, X., Zhuang, Z., Qi, D. & Zhao, C. Высокочувствительный и быстродействующий датчик влажности на основе полимерных композитных нановолокон для мониторинга дыхания и бесконтактного измерения. Активация датчика. Б хим. 330 , 129239 (2020).

    Артикул Google ученый

42. Güntner, A.T. et al. Датчики дыхания для мониторинга здоровья. ACS Sens 4 , 268–280 (2019).

    Артикул Google ученый

43. B, H.Y.A. и др. Микроволновой датчик влажности на основе пористого материала, полученного из MOF, украшенного углеродными точками Co ₃ O ₄ , для мониторинга дыхания и определения влажности пальцев. Углерод 183 , 578–589 (2021).

    Артикул Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (гранты № 61771467, 62022081 и 61974099), Ассоциацией содействия инновациям молодежи Китайской академии наук (грант № 2018153). ), и Программа исследований и разработок в ключевых областях провинции Гуандун. (Грант № 2019B010117001).

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Институт микроэлектроники Китайской академии наук, Пекин, Китай

   Гуидун Чен, Мэн Ши, Хунбо Ли, На Чжоу, Дапэн Чен и Хайян Мао

2. Университет Китайской академии наук, Пекин, Китай Haiyang Mao

3. Jiangsu Hinovaic Technologies Co., Ltd, Уси, Китай

   Ruofei Guan, Xin Dai, Dapeng Chen & Haiyang Mao

Авторы

Guidong
1. 0005

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Ruofei Guan

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Meng Shi

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Xin Dai

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

5. Хунбо Ли

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Na Zhou

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Dapeng Chen

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Хайян Мао

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Contributions

G. C. и Х.М. придумали и разработали эксперименты. GC, RG, XD и HL провели эксперименты. Г.К., Х.М., Н.З. и М.С. проанализировал данные. GC, HY, NZ и DC написали статью. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись.

Авторы переписки

Переписка с На Чжоу или Хайян Мао.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Дополнительная информация MICRONANO-01916R1

Права и разрешения

Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 любой носитель или формат, при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала.