आर्द्रता और तापमान का आकलन करना अत्यंत महत्वपूर्ण है, खासकर उन भीषण सर्दियों में जिनका सामना हममें से कई लोग वर्तमान में कर रहे हैं। यह न केवल दैनिक जीवन में, बल्कि विनिर्माण उद्योग में भी महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, जब आर्द्रता ट्रांसमीटरों को सही ढंग से स्थापित और उपयोग किया जाता है, तो भवन स्वचालन प्रणालियाँ यह निर्धारित कर सकती हैं कि हवा कब आराम के लिए बहुत शुष्क या बहुत नम हो जाती है।
तो फिर तापमान और आर्द्रता सेंसर कैसे काम करता है?
पहला, तापमान संवेदक
तापमान संवेदकों का उपयोग किसी वस्तु या प्रणाली द्वारा उत्पन्न ऊष्मा या ठंड की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। यह तापमान में किसी भी भौतिक परिवर्तन को महसूस कर सकता है और एनालॉग या डिजिटल सिग्नल आउटपुट कर सकता है। तापमान संवेदकों को दो श्रेणियों में बांटा जा सकता है: संपर्क तापमान संवेदकों को तापमान परिवर्तन की निगरानी के लिए वस्तु के साथ भौतिक संपर्क में होना आवश्यक है और ये चालन द्वारा तापमान परिवर्तन की निगरानी करते हैं। संपर्क तापमान संवेदक संवहन और विकिरण द्वारा तापमान परिवर्तन की निगरानी करते हैं।
दूसरा,आर्द्रता सेंसर
आर्द्रता हवा में मौजूद जल वाष्प की मात्रा है। हवा में जल वाष्प की मात्रा मानव आराम और विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं को प्रभावित करती है। जल वाष्प कई भौतिक, रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं को भी प्रभावित करती है। आर्द्रता संवेदक विद्युत प्रवाह या हवा के तापमान में होने वाले परिवर्तनों का पता लगाकर काम करते हैं। आर्द्रता संवेदकों के तीन मूल प्रकार हैं: संधारित्र, प्रतिरोधक और तापीय। ये तीनों प्रकार के संवेदक वायुमंडल में होने वाले छोटे-छोटे परिवर्तनों की लगातार निगरानी करके हवा की आर्द्रता की गणना करते हैं।
एक कैपेसिटिव आर्द्रता सेंसरदो इलेक्ट्रोडों के बीच धातु ऑक्साइड की एक पतली पट्टी रखकर सापेक्ष आर्द्रता निर्धारित की जाती है। धातु ऑक्साइड की विद्युत क्षमता आसपास के वातावरण की सापेक्ष आर्द्रता के साथ बदलती रहती है। इसके मुख्य अनुप्रयोग मौसम, वाणिज्यिक और औद्योगिक क्षेत्र हैं। प्रतिरोधक आर्द्रता सेंसर परमाणुओं की विद्युत प्रतिबाधा को मापने के लिए लवणों में मौजूद आयनों का उपयोग करते हैं। लवण माध्यम के दोनों ओर इलेक्ट्रोड प्रतिरोध आर्द्रता के साथ बदलता है। दो ऊष्मा सेंसर आसपास की हवा की आर्द्रता के आधार पर विद्युत का संचालन करते हैं। एक सेंसर को शुष्क नाइट्रोजन में सील किया जाता है, जबकि दूसरा परिवेशी हवा के संपर्क में रहता है। इन दोनों मानों के बीच का अंतर सापेक्ष आर्द्रता को दर्शाता है।
एक आर्द्रता सेंसरयह एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो वातावरण में नमी का पता लगाता है और उसे विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है। आर्द्रता सेंसर विभिन्न आकारों और विन्यासों में आते हैं; कुछ स्मार्टफोन जैसे हैंडहेल्ड उपकरणों में एकीकृत होते हैं, जबकि अन्य वायु गुणवत्ता निगरानी प्रणालियों जैसे बड़े एम्बेडेड सिस्टम में एकीकृत होते हैं। उदाहरण के लिए, हेंगको तापमान और आर्द्रता ट्रांसमीटर इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैमौसम विज्ञान, चिकित्सा, ऑटोमोटिव और एचवीएसी उद्योग तथा विनिर्माण उद्योग। औद्योगिक स्तर का उच्च परिशुद्धता आर्द्रता सेंसर हर प्रकार के कठिन वातावरण में सटीक माप सुनिश्चित कर सकता है।
तीसरा, गणना विधि
आर्द्रता मापने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि के आधार पर आर्द्रता सेंसरों को सापेक्ष आर्द्रता (आरएच) सेंसर और निरपेक्ष आर्द्रता (एएच) सेंसरों में वर्गीकृत किया जाता है। सापेक्ष आर्द्रता का मान किसी दिए गए तापमान पर वास्तविक समय की आर्द्रता रीडिंग की तुलना उस तापमान पर हवा में मौजूद अधिकतम आर्द्रता से करके निर्धारित किया जाता है। इसलिए, सापेक्ष आर्द्रता की गणना करने के लिए सापेक्ष आर्द्रता सेंसर को तापमान मापना आवश्यक है। इसके विपरीत, निरपेक्ष आर्द्रता तापमान से स्वतंत्र रूप से निर्धारित की जाती है।
चौथा, सेंसरों का अनुप्रयोग
तापमान सेंसरों के व्यावहारिक अनुप्रयोग लगभग असीमित हैं, क्योंकि इनका उपयोग कई चिकित्सा उत्पादों में भी किया जाता है, जिनमें मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (एमआरआई) उपकरण और पोर्टेबल अल्ट्रासाउंड स्कैनर शामिल हैं। तापमान सेंसर हमारे घरों में कई उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं, जैसे रेफ्रिजरेटर और फ्रीजर से लेकर स्टोव और ओवन तक, ताकि खाना पकाने के लिए उन्हें सही तापमान पर गर्म किया जा सके, और एयर कंडीशनर/हीटर में भी इनका उपयोग होता है। यहां तक कि साधारण बैटरी चार्जर भी बैटरी के तापमान के आधार पर उसे ओवरचार्ज या अंडरचार्ज होने से बचाने के लिए इनका उपयोग करते हैं।
हालांकि यह असंभव लग सकता है कि तेल निकालने के दौरान तापमान सेंसर का उपयोग किया जाएगा, लेकिन सुरक्षित और प्रभावी तेल निष्कर्षण प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने के लिए ये आवश्यक हैं। तेल निकालने वाले उपकरण के एक सिरे पर तापमान सेंसर लगा होता है जो श्रमिकों को ड्रिलिंग रोकने के लिए सचेत करता है, क्योंकि जब यह बहुत अधिक गर्म हो जाता है (क्योंकि यह जमीन में गहराई तक ड्रिलिंग करता रहता है), तो यह टूट सकता है।
तापमान सेंसर कार के रेडिएटर में लगा होता है। यह बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि जब कार के इंजन में प्रवाहित होने वाला पानी असुरक्षित रूप से उच्च तापमान पर पहुँच जाता है, तो यह आपको सचेत करता है कि यदि तापमान सीमा से अधिक हो जाए, तो इंजन फेल हो सकता है, साथ ही कार का एयर कंडीशनिंग सिस्टम भी काम करना बंद कर सकता है। तापमान के अनुसार स्वचालित रूप से पैरामीटर समायोजित करके, यह समस्या ड्राइवर को खतरे में डाले बिना प्रभावी ढंग से टाली जा सकती है।
एचवीएसी सिस्टमकमरे या भवन में इष्टतम तापमान बनाए रखने के लिए तापमान मापन आवश्यक है। घरों और कार्यालयों में लगभग हर एयर कंडीशनिंग यूनिट और सिस्टम में तापमान सेंसर की आवश्यकता होती है। इनका उपयोग तापमान में अप्रत्याशित असामान्यताओं का पता लगाकर रिसाव का पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है।
नवीकरणीय ऊर्जा के कुशल संचालन के लिए तापमान सेंसरों की आवश्यकता होती है। सौर ताप पंप, पवन टरबाइन, बायोमास दहन अनुप्रयोग और भूमिगत ताप स्रोत सभी तापमान नियंत्रण और मापन पर निर्भर करते हैं।
पांचवां, सटीक अंशांकन
सेंसर की सटीकता निर्धारित करने के लिए, प्राप्त मानों की तुलना संदर्भ मानक से की जाती है। आर्द्रता सेंसरों की सटीकता सत्यापित करने के लिए, हमने "संतृप्त लवण" विधि का उपयोग करके मानक तैयार किए। संक्षेप में, जब कुछ लवण (जैसे टेबल नमक या पोटेशियम क्लोराइड जैसे आयनिक यौगिक) पानी में घुल जाते हैं, तो वे ज्ञात आर्द्रता का वातावरण बनाते हैं।
इनरासायनिक गुणएक ज्ञात प्रतिशत सापेक्ष आर्द्रता (आरएच) (संदर्भ मानक) वाला सूक्ष्म वातावरण बनाने के लिए इनका उपयोग किया जाता है, जिसे बाद में एक सेंसर द्वारा पढ़ा जाता है। अधिक सटीक रूप से, हम वातावरण को बनाए रखने के लिए सीलबंद टैंक में घोल तैयार करेंगे, और फिर जुड़े हुए सेंसर को सीलबंद टैंक में रखेंगे। इसके बाद, सेंसर को बार-बार पढ़ा जाता है और मानों को रिकॉर्ड किया जाता है।
हम इस प्रक्रिया को कई अलग-अलग लवणों के साथ दोहराकर परीक्षण किए जा रहे सेंसर के लिए प्रोफाइल विकसित कर सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक अलग-अलग सापेक्ष आर्द्रता उत्पन्न करता है। क्योंकि हम प्रत्येक सूक्ष्म वातावरण की सापेक्ष आर्द्रता जानते हैं।rऑनमेंटहम तुलना कर सकते हैंसेंसरसेंसर की सटीकता निर्धारित करने के लिए ज्ञात मानों के साथ रीडिंग की तुलना करें।
यदि विचलन बड़ा है लेकिन दुर्गम नहीं है, तो हम सॉफ्टवेयर में गणितीय अंशांकन प्रक्रिया का उपयोग करके माप की सटीकता में सुधार कर सकते हैं।
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