В одной из моих небольших компаний развернуто производство пищевых порошков. Ну, например, покупаем на кондитерской фабрике отсев от обжарки какао-бобов и на мельнице собственной разработки измельчаем так, как больше никто не может. Ну и продаем, есстественно. Ну, и многое другое… Конечно, пищевое производство имеет свою специфику. В частности, массу параметров, которые надо контроллировать. Кроме крупности тут и микробиология, и жирность, и влажность. В силу ряда причин мне пришлось решать задачу контроля влажности в очень сжатые сроки. Решение получилось из серии «голь на выдумки хитра». Вот об этй истории речь и пойдет.

Базовая, гостированная методика определения влажности пищевых порошков, вообщем-то, тривиальна. Берем материал, взвешиваем, сушим (для разных материалов ГОСТ 5900-73 предусматривает разные температуры и длительности), взвешиваем. Дефект массы - количество воды. Берем отношение к начальной массе - получаем влажность. Кстати, не следует путать с влагосодержанием. Тут начинает играть внутриклеточная влага. Для этого матерал еще следует ГОСТированно измельчить.

Естественно, трудолюбивое человечество создало для измерения влажности специальные приборы. Вот, например (это рефабнутый). А новые они стоят от 40-50 т.р. Да и контролировать, как я уже говорил, надо не только влажность. Поэтому, особо не заморачиваясь, мы просто регулярно сдавали образцы на анализы в сертифицированную лабораторию (неделя на замер), получая комплексный контроль, по всем интересующим нас параметрам. Наши мельницы, в процессе, материал еще и подсушивали и особо напрягаться было не за чем. Но счастье не могло быть вечным:(Изменения в технологии переработки, наведенные борьбой за хорошую микробиологию (не надо забывать, что исходник - это отходы) + потепление на улице (с соответствующим повышением влажности в атмосфере) привели к тому, что влажность финального продукта подошла к предельной черте. Что это значит? Это значит, что фура в 10 тонн какао-порошка, отправленная из Питера в Москву, вернулась обратно в цех потому, что влажность оказалась не 4.5, а 5-7%. Это при ГОСТе - 7,5%. Но клиент всегда прав. Минус отгрузка, минус транспортные, напряжение в отношениях с клиентом. Вообщем, кошмар!

Задача встала резко и зло обеспечить on-line контроль. А приборчики, вроде указанного, отличаются еще и тем, что заказывать их надо за 2-3 месяца. Скорость доставки с e-bay Почтой России тоже всем хорошо известна. Короче, стало ясно, что Бабу-Ягу надо воспитывать самим. Причем задача воспитания Бабы-Яги была сведена еще и в минимальные сроки. Цех работает, подмосковный клиент ждет подмену (у него тоже заказ). Ждать неделю, пока мне из лаборатории дадут ответ нет никакой возможности. Все нужно было сделать из подручного материала. Да и вообще, мне не часто, в нынешней жизни, доводится «потыкать паяльником».

Для начала нужно было понять, что я понимаю, что надо делать. На свет, в порядке пятничного бреда, породилась первая версия МЕТОДИКИ. Электрическая плитка, ЛАТР, аналитические весы (их мой друг, бывший сотрудник академического института, гм… Вообщем, они у меня теперь есть).

Колпак на плитке - банка от датского печенья, обернутая алюминизированной пенкой. Пенку я стащил в соседнем офисе, где шел ремонт вентиляции. Температура контролировалась старым градусником (которым я пользовался еще растворяя проявитель и фиксаж). Позже, вспомнил, что к тестеру прикладывалась термопара. Регулировалась температура ручкой ЛАТРа (его я купил рядом, в Микронике). Довольно быстро стало ясно, что только ЛАТРа недостаточно. Застабилизировать температуру ± 2-3 гр, вообщем-то можно, но при открывании колпака для замены образцов, температура уходит. Приходится либо крутить ручку, либо смириться с тем, что температура будет восстанавливаться долго. Значит - погрешность.

Наступила суббота. Я добрался до ящика стола дома и вытащил валявшуюся там фиг знает сколько времени mini-arduino, которую когда-то заказал из любопытства, посмотреть. Короче, к утру воскресенья появился ПИД регулятор:


Чтобы не заморачиваться, я использовал в качестве основы готовую библиотечку . Только не встроенный digital.write, а изображение PWM с периодом 1 сек, дерганьем ножкой. В качестве управляющего органа, если не видно, использовано твердотельное реле на 40 А, 240 В. Соглашусь, что это слегка черезчур, но задача стояла слепить из того, что было. А эта фиговина, также валялась в столе со времен, когда я делал на даче электродный котел для отопления. Заморачиваться с автоподбором коэффициентов я не стал. Прикинул их «на глазок». Получилось довольно прилично, с первого захода. Если кому будет интересно расскажу отдельно.

Короче, к понедельнику, лабораторная работа была готова и зафунциклила в полную силу. Одна только мысль глодала меня. Как-то не кузяво, когда генеральный сам сидит и смотрит на визир аналитических весов. Я предпочитаю, положив ноги на стол, попыхивать трубкой. Кадры у меня есть хорошие, но они работают в цеху и как-то им не до тонкостей хватания разновеса пинцетом. Вообщем, стало ясно, что, задача пока «решена в принципе» (один мой знакомый бизнесмен называет это «Университетскими замашками»). Теперь нужно было совершить следующий рывок. От МЕТОДИКИ нужно было переходить к ПРИБОРУ! Кстати, со времен работы в НИИ Физики, помню, что никогда нельзя было разрабатывать прибор. Это требовало массы конструкторской документации, которую мы не умели делать. Помню, что у меня был хоз.договор на "… разработку действующей модели макета фотоэлектронного спектрометра". Вот эту самую «действующую...» и надо было изобрести.

Неделя пролетела незаметно, в сидении перед аналитическими весами. Проблема контроля влажности была решена, технология переработки откорректирована. Более того, подоспели сравнительные тесты и я понял, что моя доморощенная методика врет в пределах 0,5%, причем в бОльшую сторону, что меня вполне устраивало. Но мысль о ПРИБОРЕ (или «модели макета»), не давала мне спать. И вот наступила пятница! Пора свободного полета мысли, именуемого бредом. В скобках замечу, что в прошлой жизни, у меня админам было запрещено таблицы маршрутизации даже трогать, после обеда в пятницу. «Но я же другое дело!». В результате увлеченного труда (жена только молча, с ужасом заглядывала в кабинет) было порождено сие великолепие.

Шасси - половица от паркета, оставшаяся от ремонта квартиры. Блок питания, привинченный снизу - от старого кейса компа. Вот она великая сила плюшкинизма! В центре, на ножках стоит банка от финских леденцов. Справа виден - все тот же ПИД регулятор.Только рабочий орган - 630-й полевик. Он, как и резиторы для нагревателя были куплены, по дороге домой все в той же Микронике. Керамические, 4-х Омные резисторы закреплены на внутренней поверхности банки. В дне банки три дырочки, через которые пропущены три ножки предметного «столика» (виден в центре). Под банкой привинчены китайские карманные весы за 300 рублей, купленные на ближайшем блошином рынке. На их платформе и стоит предметный столик.

Оставалась пара мелких проблем. Во-первых, китайские весы, в целях экономии батареек, имеют тендецию засыпать через 20 сек. Решение - ардуинка, раз в 15 сек, стала дергать ножкой, переключая единицы измерения. Проявленная активность не дает весам выключаться.

Вторая проблема: такие весы не имеют цифрового интерфеса. Без осцилла разобраться, что идет на их индикатор не представляется возмоным. Но тут меня посетило откровение. я вспомнил этот пост на хабре.

Снова залезаем в ящик стола и, вуаля:

Веб камера смотрит на индикатор. Дальше, по аналогии с вышеуказанным постом было написано некоторое количество строк кода на питоне. Кстати, для отображения графика в on-line я применил прихват, который засмотрел у . Больше всего меня поражает, что вся эта фигня заработала.

Надо сказать, что решение получилось не идеальное. Во-первых, неудачно выбран форм-фактор. Банка от финских леденцов явно уступает по своим качествам банке от датского печенья. Дело в том, что у китайских весов минимальная цена деления - 10 мг. Т.е., чтобы увидеть с приличной точностью изменение массы на 5% надо брать навеску в 5-10 гр. Из-за довольно небольшого внутреннего диаметра приходится использовать вертикальный бюксик, с относительно маленьким диаметром горла. В процессе же отработки МЕТОДИКИ на плитке и весах, я убедился, что толщина слоя 1-2 мм уже влияет на точность. Посему, порошок сейчас насыпаю не ложечкой, а спертой в буфете перечницой. Насыпная плотность примерно-калиброванная и толщина слоя легче контролируется. Видимо, молекулы воды медленнее вылетают, сперва путешествуя по объему образца. В качестве временной меры, как замена бюксику, используются самодельные стаканчики из водопроницаемых салфеток. Греть приходится дольше, чем по ГОСТ, но корреляция с референсными цифрами из лаборатории, тем не менее, сохранилась. Ну а во-вторых, использование консольной проги на питоне конечно не совсем то же самое, что использование аналитических весов, но все-таки, определенные ограничения на оператора накладывает.

Первая проблема решается, как я уже сказал, сменой национальной принадлежности форм-фактора. Решений второй проблемы я виху два. Можно спортировать OpenCV на мою любимую Mini2440, которую я использую для всяких эмбеддед развлекушек или использовать лежащий в столе тензометр на 100 г. Однако, к нему придется припаивать что-то типа AD7798, а времена когда я мог провести битумным лаком 4 дорожки между ногами 155-ой серии давно миновали. Выяснилось, что распаять TSSOP на слепыш - это уже проблема:(И руки, и глаза нихрена не могут. Вообщем, поживем увидим.

В заключение, хочу сказать «отдельное мерси» камраду

При помощи специального прибора для измерения влажности (гигрометра) можно без труда измерить уровень влажности воздуха в любом помещении. А что делать, если под рукой нет такого прибора, но есть необходимость в измерении? Изготовив нехитрые приборы самостоятельно, можно узнать приблизительные, и даже точные значения влажности воздуха в квартире.

Один из самых простых способов, который покажет приблизительно, присутствует ли высокая или низкая влажность, заключается в следующих последовательных операциях. Необходимо набрать в стопку холодную воду (из крана), поставить ее в холодильник на определенное время, обычно это несколько часов. Вода должна охладиться до температуры примерно 3-5 градусов. Далее, достав стопку, нужно ее поместить в комнату, где планируется измерить влажность, причем вдали от отопительных приборов. А дальше наблюдайте за поверхностью стекла около 5 минут. Если стенки сначала вспотели, а после 5 минут стали сухими, то воздух в квартире сухой. Если стенки даже по прошествии 5 минут так и остались запотевшими, то уровень влажности соответствует норме. А вот когда на поверхности стекла образовались ручейки воды, то влажность в помещении высокая.

Еще один простой способ – это проткнуть соломинку для коктейля булавкой. В дырку от соломинки нужно воткнуть деревянную плиту. Причем эта соломинка должна свободно и легко поворачиваться вокруг своей оси. Даже рекомендуется взять достаточно длинный человеческий волос, один конец его привязать к соломинке, а другой – к еще одной булавке, которая воткнута ниже таким образом, чтобы волос стал немного натянутым, а соломинка стала горизонтально. На конец получившейся трубки можно приклеить картонный указатель и нарисовать шкалу. Когда влажность воздуха будет повышаться, то волос просто будет удлиняться и стрелка отклонится вверх. Если влажность будет уменьшаться, все произойдет с точностью да наоборот.

Более сложный способ. Нужно взять 2 одинаковых комнатных термометра, они тестируются, разности в показаниях быть не должно совсем, иначе будет большая погрешность. Затем к шарику одного термометра привязывается кусок марли, скрученный в трубочку. Другой конец погружается в ампулу с дистиллированной водой. Оба термометра крепят на щиток, вставляя ампулу в вырез, и подвешивается на крючки. Получаются 2 термометра: «сухой» и «влажный». «Влажный» термометр будет показывать меньшую температуру, так как происходит испарение воды с его поверхности. Разность температур указывает на уровень влажности воздуха. Эти показания можно найти в таблице в Интернете.

Свернуть

Выращивание птицы – дело кропотливое и сложное. Для того, чтобы из яйца появился птенчик необходимо несколько недель создавать специальные условия для развития зародыша. Психрометр для инкубатора – это приспособление, которое поможет следить за важнейшими параметрами. Обойтись без него не сможет ни один хозяин.

Функции

Выведение птицы в инкубационных условиях очень популярно, как в подсобном хозяйстве, так и в массовом производстве. Каждый хозяин знает, что вылупиться из яйца цыпленок сможет только в том случае, если будут соблюдены все параметры.

Схема самодельного психрометра

Основными пунктами в таком деле становятся:

• температура;
• влажность воздуха.

Если данные показатели ниже или выше стандартных, то даже самые современные технологии не смогут превратить яйцо в птицу. Поэтому, очень важно следить за влажностью и теплом в средине инкубатора. Именно тут и понадобится психрометр.

Данное приспособление используется в хозяйстве для измерения воздушных параметров. В большинстве случаев, его предназначение состоит в определении процента влажности воздуха.

Но, при усложненной конструкции имеется возможность установить дополнительно еще и температуру в средине инкубатора.

Прибор работает на основе физического свойства – испарения жидкости. Имея два термометра, один из которых погружается в воду, а второй остается в сухости определяется два показателя.

По специальной таблице, составленной специалистами, выводится уже непосредственно сама влажность воздушной среды в инкубаторе. То есть, психрометр – это специальное устройства, которое способно вычислить влажность воздуха при помощи использования разницы показателей двух градусников.

На практике пользоваться данным прибором очень легко и удобно. Психрометр для инкубатора можно приобрести в специализированных магазинах. Также, имеется вариант самостоятельного изготовления прибора.

Наиболее популярные модели устройства и их характеристика

Виды

Приборы, предоставленные на современном рынке можно поделить на три группы, используя, как критерий их принцип работы:

• аспирационные;
• стационарные;
• дистанционные.

Аспирационный психрометр для инкубатора характеризуется наличием двух градусников, которые располагаются в специальной оправе. Это способствует тому, что прибор менее подвергается негативному влиянию и повреждениям.

На сами термометры постоянно и с одинаковой мощностью дует воздух из инкубатора при помощи специального вентилятора. Вследствие этого и определяется температура на градусниках. Из плюсов можно выделить точность данных, а основной минус – большая цена.

Стационарные приспособления располагаются в метеорологической будке. Она, в свою очередь, крепится к инкубатору при помощи штатива. Вычисление показателей происходит за счет при циркуляции воздушного потока через будку.

Недостатком аппарата считается то, что увлажненный градусник может менять данные в зависимости от силы потока воздуха, чего нет в предыдущем варианте, поскольку там он постоянный. Из плюсов – в использовании очень прост, легко ремонтируется.

Дистанционные технологии предполагают собою использование:

• термометров сопротивления;
• терморезисторов.

Основная характеристика аппаратов состоит в том, что выведение результатов происходит на часть прибора вне инкубатора. В то же время, в средине находится специальный датчик, который постоянно замеряет показатели.

Основное достоинство – точность показателей. Ошибки данных приборов минимальны, а результаты отображаются до сотых. Из минусов можно выделить дороговизну и сложность ремонта при поломке.

Популярные модели

Наиболее популярные модели среди покупателей из выше рассмотренных видов на сегодняшний день:

Как видим, наиболее дешевый вариант – стационарный прибор, а самый затратный – аспирационный. Но, большая стоимость оправдывается высокой точностью результатов.

Уровень влажности воздуха окружающей среды может влиять не только на самочувствие человека, но и также на состояние бытовой техники, мебели и продуктов. Количество влаги в воздухе зависит от особенностей климата региона или техногенных факторов.

Нормой для здорового человека считается влажность воздуха от 30 до 60 %. Чтобы создать оптимальный микроклимат в помещении используют специальные увлажнители или осушители, а также кондиционеры с функциями автоматического контроля уровня влаги.

Используют специальные приборы для измерения:

• гигрометры;
• психрометры.

Гигрометр – один из измерительных приборов, благодаря которому можно определить уровень влажности.

Дополнительная информация: швейцарский ученый в 1783 г. Орас де Соссюр сконструировал первый волосной гигрометр, но работать над изобретением этого измерителя начал Леонардо да Винчи еще в 1400 г.

Есть несколько типов гигрометров:

• волосной;
• весовой;
• конденсационный;
• электронный;
• электролитический;
• пленочный;
• керамический.

Каждый из приспособлений имеет особенный принцип работы. Например, конструкцию волосного гигрометра составляет система U – образных трубок. Они наполнены специальным веществом, которое поглощает водяной пар. С помощью насоса через эту систему подают воздух и определяют его влажность.

Наиболее точным измерителем считается конденсационный гигрометр. Он измеряет количество конденсата, который образуется на стеклянной поверхности после воздействия на нее солнечного луча. Погрешность при работе такого устройства очень низкая.

Психрометр – еще один из измерителей влажности воздуха окружающей среды.

Виды психрометров:

• психрометр Августа (станционный);
• психрометр Ассмана (аспирационный);
• дистанционный психрометр.

Психрометр Августа — один из наиболее известных приборов для измерения влажности. Строение этой конструкции достаточно несложное. Конструкция психрометра состоит из прикрепленных на одном штативе двух одинаковых термометров. Один из них называется сухим, он показывает температуру в помещении.

Второй термометр называют влажным или смоченным. Конец этого термометра в виде чехла обматывают батистовой тканью или марлей, конец которой опускают в резервуар с водой, находящийся на тыльной стороне конструкции психрометра.

Если конец влажного термометра будет опущен в резервуар, то он покажет температуру находящейся там воды, а не воздуха, который циркулирует над ним. Поэтому необходимо учесть, что расстояние между сосудом и окончанием измерительного прибора должно составлять около 3 – 4 сантиметров.

Вода с кусочка ткани испаряется, из-за чего температура на влажном термометре снижается до момента, пока термометр не начнет показывать температуру, при которой пар становится насыщенным. В такой момент показываемые на влажном термометре данные будут представлять показатели реальной температуры окружающей среды.

Определения влажности воздуха в определенном помещении с помощью психрометра занимает немного времени. Для этого устройство помещают в место, изолированное от попадания солнечных лучей и посторонних тепловых воздействий на 10 – 15 минут, после чего записывают результаты измерения каждого из термометров прибора.

Шкала термометра поделена от — 25˚ до + 50˚ на интервалы в 0,2 градуса.

Как пользоваться психрометрической таблицей

Для определения уровня влажности на основании данных психрометра нужна специальная психометрическая таблица. В первом столбце таблицы в ˚С показано температуру сухого термометра. В первой строке – разницу между показателями температур обеих термометров. Относительная влажность воздуха вычисляется на пересечении результата первого столбца и первой строки психометрической таблицы.

В чем плюсы и минусы психрометра?

Главным преимуществом психрометра есть его несложное строение. Соответственно, определение влажности воздуха с помощью психрометра намного проще по сравнению с другими измерительными приспособлениями. Плюс ко всему, в изготовлении он гораздо более дешевый, чем любой другой прибор.

Но кроме положительных сторон, у психрометра есть и недостатки. На показания этого измерительного инструмента очень влияет движение окружающего воздуха. То есть, чем выше будет скорость движения воздуха в месте измерения, тем больше будет разница в окончательном результате обеих термометров психрометра. Эту погрешность было исправлено в психрометре аспирационного типа или, как его еще называют, психрометре Ассмана.

В чем особенность психрометра Ассмана?

Психрометр Ассмана – это гораздо сложнее и более надежное устройство для измерения влажности воздуха. Оба термометра конструкции находятся нижними концами в специальном металлическом корпусе, который защищает их от попадания солнечных лучей, тепловых воздействий, а также от различных повреждений. Воздух движется с постоянной скоростью благодаря работе вентилятора. Этот вентилятор, еще известный как аспиратор, обдувает термометры со скоростью 2 м/сек.

Определение влажности с помощью этого психрометра: прибор подвешивают в месте исследования на высоте 1,5 м от пола; результаты получают через 10 – 15 минут зимой и через 4 – 5 минут в летнее время.

Общим для психрометра Августа и психрометра Ассмана является то, что в конструкции обеих есть стеклянно – ртутные термометры. Минус этих приспособлений – их хрупкость и, соответственно, отсутствие возможности проводить измерения дистанционно.

Чем отличается дистанционный психрометр от остальных приборов

Дистанционный психрометр – это еще один экземпляр приспособления для измерения влажности. В конструкции этого измерительного приспособления используют такие электронные приборы как термометр сопротивления или терморезисторы.

Основные типы дистанционных психрометров:

• манометрические;
• электрические.

Манометрический психрометр составляет один или два термометра манометрического типа. В электронных психрометрах, как и во всех остальных дистанционных измерителях, используют кремниевые транзисторы, которые заменяют датчики сухого и влажного термометров.

В чем разница между психрометром и гигрометром

Главное отличие этих приспособлений для определения влажности заключается в принципе их работы. В функции гигрометра входит измерение не только влажности воздуха, но и влажности различных твердых тел.

Показатели психрометра, не смотря простоту его конструкции, всегда более надежны, из – за чего в примечания к инструкциям некоторых гигрометров рекомендуют проверять показания по психрометру.

Как узнать влажность воздуха без измерительных приборов

Для проведения этого эксперимента будут необходимы обычный стакан, немного воды и холодильник. На несколько часов в холодильник помещается стакан с холодной водой. Когда температура жидкости в сосуде достигнет 3 – 5˚С, стакан ставят в помещение, где будет измеряться влажность воздуха.

Если воздух в комнате очень сухой, то на поверхности стакана будет наблюдаться конденсат, который исчезнет после 5 – 10 минут наблюдения. Если воздух в помещении очень влажный, то на стенках стакана в течение 5 – 10 минут образуются большие капли конденсата. Если же не наблюдается ничего из двух предыдущих вариантов – воздух в комнате средней влажности.

Как сделать измеритель влажности воздуха своими руками

Психрометр – достаточно несложное по своей конструкции изобретение, поэтому любой желающий сможет сделать его самостоятельно.

Необходимые материалы:

• два спиртовых термометра;
• небольшой отрезок батистовой ткани;
• несколько деревянных реек;
• мелкие шурупы;
• стеклянная баночка.

Для подставки психрометра необходимо взять небольшую деревянную пластину размером 50 мм в ширину и 120 мм длинной. К ней шурупами крепим рейку, длина которой зависит от длины используемых измерительных приборов. Перпендикулярно к ней крепится еще одна планка, на которой будут держаться термометры.

Для компактности и высшей точности показателей не следует размещать термометры на большом расстоянии друг от друга.

Основу прибора можно соединить с подставкой просверлив в ней небольшое отверстие, либо же использовать клей ПВА. После того, как корпус психрометра собран, нижний баллон одного из термометров обматывается батистовой тканью. Конец ткани опускается в сосуд, в котором находится незамерзающая жидкость.

При проверке показателей изготовленного прибора следует проверить результаты заводского измерителя и сравнить оба показателя. В дальнейшем для определения уровня влажности воздуха необходимо пользоваться специальной психрометрической таблицей.

Использовав минимум материалов и свободного времени, владелец готового изделия получит полезный инструмент для измерения уровня влаги воздуха.