Резистивный датчик влажности воздуха




Владельцы патента RU 2788822:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") (RU)

Использование: для измерения влажности воздуха. Сущность изобретения заключается в том, что резистивный датчик влажности включает влагопоглощающий слой, токопроводящие обкладки, соединенные в последовательную электрическую цепь с источником тока и измерительным устройством, при этом влагопоглощающий слой выполнен в виде бруска из композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05, размещенного на диэлектрической подложке; токопроводящие обкладки, нанесенные с противоположных сторон бруска и выполненные с возможностью соединения в последовательную электрическую цепь с источником переменного тока и измерительным устройством посредством контактных проводов, представляют собой тонкие пластины толщиной не более 0,5 мм. Технический результат: обеспечение возможности создания простого по конструкции высокочувствительного датчика влажности с коротким временем срабатывания. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к контролю влажности в бытовых и промышленных помещениях и может быть использовано в сельском хозяйстве, например, при технологическом контроле процесса инкубации сельскохозяйственной птицы.

Известен датчик влажности воздуха, включающий основание в виде печатной платы с токопроводящими элементами и нагревательный элемент с размещенным на нем емкостным сенсором, причем токопроводящие элементы и сенсор влажности подключены к контрольно-измерительному прибору (патент РФ № 2738976, опубликован 21.12.2020, МПК A01K 41/04, G01N 27/00). Недостатком данного устройства является необходимость периодической регенерации и использование для этого нагревательного элемента.

Известен датчик влажности воздуха для первичного преобразования влажности во влагомерах воздуха, применяемых в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности и в метеорологии. Датчик влажности воздуха содержит два токопроводящих электрода, размещенных на диэлектрической подложке, при этом электроды выполнены в виде плоских спиралей или колец, имеющих общую ось, на которых размещена влагочувствительная полимерная пленка кардиолипин (патент РФ № 79674, опубликован 10.01.2009, МПК G01N 27/04). К недостаткам данного устройства относится то, что не известна скорость реакции датчика на изменение влажности, что особенно важно при уменьшении влажности. Кроме того, не показан механизм и способ возвращения датчика в исходное состояние для проведения следующего цикла измерений. Не определены диапазоны от минимального до максимального измерения относительной влажности воздуха.

Из уровня техники известна полезная модель «Датчик влажности» по патенту № 152497 (Опубликован: 10.06.2015, МПК G01N 27/00), который предназначен для непрерывного контроля локальной влажности воздуха и иных газов. Датчик влажности включает токопроводящие обкладки, выполненные в виде двух металлических сеточек. Между металлических сеточек расположен влагопоглощающий слой, выполненный из тонкой бумаги, пропитанный хлоридом натрия. Металлические сеточки скреплены по периметру и соединены в последовательную электрическую цепь с источником тока и измерительным устройством. Недостатком является то, что данный датчик влажности способен контролировать малые значения изменений влажности только в небольшом объеме газа. Кроме того, время срабатывания датчика составляет 10 минут, т.к. ток резистивного датчика выходит на насыщение, то есть производит измерение влажности, в течение десяти минут.

Задачей настоящего изобретения является создание простого по конструкции высокочувствительного датчика влажности с коротким временем срабатывания.

Технический результат заключается в решении поставленной задачи путем сокращения времени срабатывания до 60 секунд за счет предложенной конструкции датчика и использования в качестве влагопоглощающего слоя композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05, являющегося отходом производства лимонной кислоты.

Заявленный резистивный датчик влажности, включающий влагопоглощающий слой, токопроводящие обкладки, соединенные в последовательную электрическую цепь с источником тока и измерительным устройством, содержит следующие новые и неизвестные из уровня техники признаки:

- влагопоглощающий слой выполнен в виде бруска из композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05, размещенного на диэлектрической подложке;

- токопроводящие обкладки представляют собой тонкие пластины толщиной не более 0,5 мм, нанесенные с противоположных сторон бруска из композита цитрогипса и выполненные с возможностью соединения в последовательную электрическую цепь с источником тока и измерительным устройством посредством двух контактных проводов;

Неожиданно оказалось, что отход производства лимонной кислоты композит цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05 обладает возможностью быстро реагировать на изменение влажности воздуха как при уменьшении так и при увеличении ее, что обеспечивает возможность непрерывного контроля влажности в помещении и не требует проведения процесса регенерации, и таким образом позволяет гарантированно обеспечивать быстродействие датчика, а именно восстанавливать исходное сопротивление через 60 секунд.

Заявленное изобретение характеризуют следующие графические изображения.

Фиг. 1. Изображение резистивного датчика влажности, где 1 и 2 - контактные провода, 3 и 4 - токопроводящие обкладки, 5 – брусок композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05 , 6 - диэлектрическая подложка.

Фиг. 2. График циклического изменения сопротивления резистивного датчика в диапазоне от 35 % до 90 % относительной влажности.

Устройство содержит влагопоглощающий слой, выполненный в виде бруска 5 из композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05 размещенный на диэлектрической подложке 6, и снабженный двумя токопроводящими обкладками 3 и 4, нанесенными с противоположных сторон на брусок 5. Указанные обкладки 3 и 4 представляют собой тонкие пластины толщиной не более 0,5 мм, и соединены в последовательную электрическую цепь с источником тока и измерительным устройством (на фиг. не показаны) посредством двух контактных проводов 1 и 2 .

Пример работы устройства.

Устройство работает следующим образом. Переменный сигнал напряжением равным 1 В и частотой 1кГц через контактные провода 1 и 2 подают на металлические электроды 3 и 4. Под действием электрического напряжения, поданного на электроды 3 и 4, в цепи «электрод 3 – брусок цитрогипса 5 - электрод 4» протекает переменный электрический ток. С ростом влажности окружающего воздуха повышается влажность композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05 и сопротивление в цепи уменьшается, после снижения влажности окружающего воздуха снижается и влажность композита цитрогипса, что приводит к повышению сопротивления в цепи, которое измеряется измерительным устройством. Полный импеданс композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05 , возникающий в этой цепи и зависящий от влажности контролируемого воздуха, является выходным сигналом с резистивного датчика, позволяющим судить о влажности контролируемого воздуха.

В предложенном устройстве способ регенерации датчика влажности воздуха является естественным процессом, который характеризуется тем, что в течении 60 секунд датчик может воспроизводимо менять свой импеданс при циклировании в диапазоне от 35 % до 90 % относительной влажности. С ростом влажности сопротивление датчика уменьшается и в рабочем режиме достижение минимального сопротивления при прохождении всего рабочего диапазона от 35 % до 90 % относительной влажности или в обратном направлении занимает 60 секунд. Возможность циклического изменения сопротивления резистивного датчика под воздействием влажности проиллюстрирована результатом эксперимента на Фиг.2.

Для проведения эксперимента резистивный датчик с размерами 9.2х7.2х1.1 мм выдерживали в атмосфере воздуха при температуре 28°С и относительной влажности 35% в течении 60 секунд, а затем погружали в экспериментальный бокс с влажностью 90 % на 60 секунд, повторяли процедуру изменения влажности несколько раз подряд. Измерение влажности и температуры производили при помощи датчика AOSONG DHT11. Для измерения проводимости был использован измеритель RLC AM-3026 АКТАКОМ на частоте 1 кГц  при амплитуде переменного сигнала 1 В. Как видно на фигуре 2 заявленный резистивный датчик влажности восстанавливал своё сопротивление через 60 секунд после изменения влажности.

Также экспериментально установлено, что заявленное устройство обладает высокой чувствительностью к изменению влажности и позволяет производить непрерывное измерение влажности в диапазоне 35-90%, в интервале температур от 0°С до плюс 70 °С. Дополнительное достоинство - низкие массогабаритные характеристики, отсутствие необходимости периодической регенерации и использования для этого нагревательного элемента, а также дешевизна производства за счет использования в качестве влагопоглощающего слоя отхода производства лимонной кислоты - композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95- (CuSO4⋅5H2O)0,05.

Таким образом, поставленная задача решена и технический результат - сокращение времени срабатывания датчика влажности до 60 секунд достигнут.

Резистивный датчик влажности, включающий влагопоглощающий слой, токопроводящие обкладки, соединенные в последовательную электрическую цепь с источником тока и измерительным устройством, отличающийся тем, что влагопоглощающий слой выполнен в виде бруска из композита цитрогипса (CaSO4⋅2H2O)0.95 - (CuSO4⋅5H2O)0.05, размещенного на диэлектрической подложке; токопроводящие обкладки, нанесенные с противоположных сторон бруска и выполненные с возможностью соединения в последовательную электрическую цепь с источником переменного тока и измерительным устройством посредством контактных проводов, представляют собой тонкие пластины толщиной не более 0,5 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах, предназначенных для измерения объемной доли влаги в газах. Кулонометрическая ячейка содержит корпус, выполненный в виде стеклянной трубки, геликоидальные электроды, помещенные во внутренний канал стеклянной трубки и частично в ней утопленные, пленки сорбента, покрывающие электроды и внутренний канал стеклянной трубки, выводы, подвижный цилиндр, при этом во внутреннем канале стеклянной трубки кулонометрической ячейки имеется переменное пневмосопротивление.

Изобретение относится к анализу газовых сред и может быть использовано для измерения концентрации водорода в воздухе и других кислородсодержащих средах. Поток анализируемого воздуха очищают от паров воды и восстановителей, пропуская его через цеолит, в поток очищенного, содержащего водород воздуха помещают электрохимическую ячейку с полостью, образованной двумя газополотно соединенными между собой дисками из твердого протонпроводящего твердого электролита состава CaZrO3, между которыми имеется капилляр, на электроды из каталитически активного электронопроводящего материала, нанесенные на противоположные поверхности одного из дисков, подают напряжение, посредством чего осуществляют откачку из полости ячейки через твердый электролит ионов водорода, образовавшихся в результате электролиза влаги, образовавшейся в процессе окисления водорода кислородом воздуха, в поток воздуха, омывающий ячейку, и при достижении стационарного состояния измеряют предельный диффузионный ток, по величине которого определяют концентрацию водорода в анализируемом воздухе по формуле: где: F - константа Фарадея, Кл/моль; R - универсальная газовая постоянная, Дж/моль⋅K; D(H2O) - коэффициент диффузии водорода в воздухе, см2/с; X(Н2) - мольная доля водорода в воздухе; S - площадь сечения капилляра, мм2; Р - общее давление газовой смеси, атм; Т - температура анализа, °С; L - длина капилляра, (мм); Icm - предельный ток, А.

Группа изобретений относится к области биологических и химических исследований. Раскрыта проточная ячейка, включающая основу; расположенную на основе селективно удаляемую самособранную пористую молекулярную сетку, определяющую паттерн открытых участков основы; и наноструктуру, расположенную по меньшей мере на некоторых из открытых участков, и полимеразу, присоединенную к наноструктуре, и наноструктура представляет собой электропроводный канал, включающий материал, выбранный из группы, состоящей из проводника и полупроводника, и имеет геометрическую форму, выбранную из группы, состоящей из трубки, проволоки и полосы, где селективно удаляемая самособранная пористая молекулярная сетка представляет собой планарную надмолекулярную сетку из амина и диимида.

Изобретение относится к области газового анализа, а именно к устройствам детектирования газовых смесей и способам их изготовления. Способ изготовления датчика влажности и мультисенсорного чипа включает синтез предложенным согласно изобретению способом двумерных структур карбида молибдена Мо2СТх (максена), где Тх=О-, ОН-, F-, и нанесение их в виде слоя на диэлектрическую подложку, оборудованную компланарными измерительными электродами.

Настоящее изобретение предлагает устройство для проведения анализа в микрофлюидной системе. Устройство для проведения анализа в микрофлюидной системе, содержащей магнитные частицы, причем указанное устройство содержит: платформу, на которую может быть установлена микрофлюидная система, причем платформа содержит вращающийся столик, выполненный с возможностью размещения и регулируемого вращения аналитического диска, содержащего микрофлюидную систему, причем вращающийся столик дополнительно содержит один или более нагревательных модулей для теплового воздействия на одну или более определенных частей установленной микрофлюидной системы в ходе вращения; один или более исполнительных механизмов, имеющих магнит, выполненный с возможностью непосредственного воздействия на движение магнитных частиц, содержащихся в микрофлюидной системе, когда микрофлюидная система установлена на указанной платформе, и регулирующее приспособление, выполненное с возможностью регулирования относительного движения одного или более магнитов и микрофлюидной системы, когда она установлена, чтобы позволить магниту проходить желательный путь по установленной микрофлюидной системе, причем указанный магнит выполнен с возможностью расположения на любых координатах х и у установленной микрофлюидной системы, и при этом указанное устройство дополнительно содержит: a) по меньшей мере один вращательный исполнительный механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения магнита вдоль оси х, и/или b) приспособление для движения установленной микрофлюидной системы в поэтапном режиме.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к датчикам измерения состава окружающей среды при высоких температурах и может быть использовано для обнаружения утечек водорода и предотвращения создания взрывоопасной воздушно-водородной смеси при использовании в водородной энергетике.

Изобретение относится к медицине, в частности к способу оценки качества рогового слоя клеточных моделей кожи человека (КМКЧ). Способ по настоящему изобретению включает экспериментальное определение диапазона нормативных значений величины электрического сопротивления для данного типа КМКЧ (конкретного вида продукции), измеренного методом TEER, и последующую тотальную оценку всех КМКЧ в составе производственных партий этого диапазона.

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к средствам измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавов солей на основе LiF-BeF2 жидко-солевого реактора (ЖСР), и может быть использовано для исследования коррозионной стойкости конструкционных материалов кого типа реакторов. Устройство измерения окислительно-восстановительного потенциала расплавленных солей содержит электрически изолированные друг от друга с помощью нитрида бора молибденовую подложку динамического бериллиевого электрода и молибденовый индикаторный электрод, представляющие собой молибденовые стержни, а также противоэлектрод, при этом противоэлектрод выполнен в виде трубы из плотного графита, молибденовые стержни размещены в двухканальной алундовой соломке, которая помещена в стальную трубку, соединенную с противоэлектродом для обеспечения токоподвода к нему, при этом площадь поверхности противоэлектрода, предназначенной для погружения в расплав, не менее чем в 5 раз превышает площадь погружаемой в расплав поверхности молибденовой подложки динамического бериллиевого электрода, при том что бериллиевый электрод сравнения расположен внутри противоэлектрода, а молибденовый индикаторный электрод выступает наружу из противоэлектрода на глубину, зафиксированную таким образом, чтобы расстояние от его торца до торца противоэлектрода было не менее одного диаметра противоэлектрода.

Изобретение относится к меченому нуклеотиду для секвенирования нуклеиновых кислот, к способу секвенирования нуклеиновых кислот с его использованием и к набору для секвенирования нуклеиновых кислот. Предлагаемый меченый нуклеотид содержит нуклеотид, связывающую группу, присоединенную к фосфатной группе указанного нуклеотида, и редокс-активную зарядную метку, присоединенную к связывающей группе, причем указанная редокс-активная зарядная метка подлежит окислению или восстановлению посредством токопроводящего канала при удерживании вблизи чувствительной зоны токопроводящего канала.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Представлено устройство для обнаружения нуклеотидов, содержащее проводящий канал и от одной до пяти молекул полимеразы, присоединенных к проводящему каналу.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2022-09-01 2023-01-24T14:40:30
Наверх