Questo sito e tutto il suo contenuto sono distribuiti sotto la licenza Alla ricerca di un sensore di umidità buono ed economico, ne ho passati alcuni in rassegna. La maggior parte dei sensori economici sono di tipo resistivo: la resistenza del sensore varia in funzione dell’umidità relativa. Quanto più è alta l’umidità, minore è la resistenza e quindi maggiore sarà la tensione in uscita da un partitore. Altri sensori sono invece di tipo capacitivo, altri ancora, pur fornendo un’uscita digitale, integrano all’interno sempre un sensore di uno dei due tipi su menzionati.
In un primo momento ho adocchiato e acquistato un componente a buon mercato (circa €1,80) distribuito dalla Rapid Online nel Regno Unito e proveniente dal mercato asiatico (Mobicon). Tale sensore è identificato con la sigla HCZ-J3, esternamente ha la forma che ricorda quella di un quarzo e ha due pin ai capi dei quali si misura la resistenza:
Tale sensore ha però una curva di risposta non lineare e fortemente influenzata dalla temperatura, come si può vedere nel suo datasheet:
Questo ovviamente porta a notevoli complicazioni nel momento in cui dovremo andare a scrivere un software, specie su un microcontrollore, destinato ad una visualizzazione del valore di umidità relativa: dovremo metterci, tabella in mano, a cercare in qualche modo di linearizzare le curve, magari suddividendole in più segmenti retti e quindi armarci di tanta pazienza e tempo.
Un sensore del genere quindi, a mio modesto parere, è piuttosto inadatto ad uno strumento di misura “casalingo” se pur non destinato ad essere precisissimo (eppure sensori del genere è possibile trovarli anche in alcuni strumenti di misura). Può tornare utile, invece, nei casi in cui non abbiamo bisogno di visualizzare un valore di umidità preciso bensì di azionare qualche automatismo (es.: condizionatore, estrattori di aria, ventole ecc) che possa in qualche modo regolare l’umidità ambiente in maniera approssimativa. Tra l’altro il prezzo di tale sensore è davvero basso, per cui può tornare utile in molte occasioni.
Girovagando ho trovato qualcosa che faceva al caso mio: abbastanza economico, preciso, con poca dipendenza dalla temperatura e soprattutto con una risposta lineare: Honeywell HIH-4030.
La curva (curva?!) di risposta di tale sensore è praticamente lineare, il che semplifica il lavoro in maniera notevole:
Tale sensore ha 3 pin (alimentazione, massa, uscita), ha una buona resistenza agli agenti chimici, è molto preciso e consuma pochissimo ma… è un componente SMD! Niente paura! La SparkFun ha difatti realizzato una breakout board che ha già montato tale sensore e fornisce una piedinatura standard col passo da 2.54mm:
Tale componente può essere acquistato in Italia a circa €13 da Robot-Italy.
Sul datasheet viene indicato che la tensione in uscita (Vout), alla temperatura di 25°C, varia in funzione della tensione di alimentazione (Vsupply) e dell’Umidità Relativa (RH – espressa già in valore percentuale) secondo la formula:
Supponendo di voler utilizzare questo sensore alimentandolo a 5V la formula diventa:
Chi ha fatto lo studio delle funzioni vede bene che questa è proprio l’equazione di una retta in cui il valore 0,8 è il valore dell’intercetta (il sensore fornisce 0,8Volts quando il valore di umidità relativa è dello 0% – questo con alimentazione a 5V e temperatura esterna di 25°C). Da tale funzione mi pare abbastanza semplice ricavarsi il valore di umidità relativa una volta letta la tensione in uscita con un microcontrollore:
Avendo a bordo della nostra scheda anche un sensore di temperatura, volendo possiamo effettuare la compensazione del valore di umidità relativa sfruttando la formula fornita sempre sul datasheet (T espressa in °C):
Oltre al datasheet di tale sensore e di quello esposto prima, potete scaricare un foglio in cui, tramite excel, ho disegnato la curva di risposta del sensore con l’equazione.
Downloads
 | Datasheet sensore umidità Honeywell HIH-4030 (231.28 KB - 545 downloads) |
| Datasheet sensore umidità HCZ-J3 (343.34 KB - 321 downloads) |
| Curva di risposta sensore HIH-4030 (35.42 KB - 14 downloads) |
Articoli che potrebbero interessarti
Se desiderate che settorezero continui a rimanere gratuito e fruibile da tutti, non copiate il nostro materiale e segnalateci se qualcuno lo fa
#1 da piero il 29 luglio 2010
Articolo molto interessante e ben fatto.
Complimenti e grazie!
Piero
PS: a me i link del download non funzionano.
#2 da Giovanni Bernardo il 29 luglio 2010
prova ora
#3 da piero il 1 agosto 2010
Perfetto!
Certo che questi sensori di umidita’ costicchiano ancora; si decideranno mai a fare dei prezzi piu’ ragionevoli?
Comunque questo Honeywell e’ interessante sia per la linearita’ che per la facilita’ di interfacciamento a ogni MCU con ADC.
Se mi avanzassero un po di soldi, insieme ad altro vorrei ordinarne un campione e divertirmi…
Saluti.
P.
#4 da Fidus il 4 settembre 2010
Il sensore Honeywell HIH-4030 può essere interrato nel terreno? O è solo esterno?
#5 da Giovanni Bernardo il 4 settembre 2010
Assolutamente no! E’ un sensore per l’umidità dell’aria. Ti devi fare una centralina di irrigazione scommetto. Per misurare la secchezza del terreno mi pare di aver letto che qualcuno ci infilza due elettrodi e ne misura la capacità.
#6 da Fidus il 5 settembre 2010
Si? MMMh….Si comunque l’utilizzo era quello… mi informerò al riguardo!
#7 da Giovanni Bernardo il 5 settembre 2010
Sul forum della Microchip c’è una discussione interessante:
http://www.microchip.com/forums/m451586-print.aspx
#8 da Filippo il 8 novembre 2010
Ciao Giovanni,
articolo molto utile, una cosa mi sfugge, forse per ignoranza xD
L’Honeywell HIH-4030 funziona come sensore di umidità per il terreno o per l’aria?
Io ne sto cercando uno per il terreno da utilizzare con Arduino (conosci?)…ne ho trovati un certo numero e pensavo di utilizzare (o comunque provare ad utilizzare) questo http://www.salvarani.it/asp/prod.asp?id=13&lingua=I&marchio=davis&cod_prod=225
Grazie,
Filippo
#9 da Giovanni Bernardo il 8 novembre 2010
No Arduino non lo conosco, difatti nelle categorie del sito non è presente la sezione “Arduino” sotto “Microcontrollori” come puoi notare :D
Questo sensore è per l’aria. Non è che ci vogliono sensori specifici per Arduino… va bene qualsiasi cosa che possa essere utilizzata con un qualsiasi microcontrollore… Questo qui ha un’uscita analogica per cui si puo usare con i microcontrollori che hanno ingressi analogici e quindi pure con Arduino. Altri comunicano in I2C, Arduino ha le librerie per l’I2C quindi pure vanno bene. Altri danno un’uscita in corrente, quindi ti fai il circuito con un amplificatore operazionale e un partitore e usi sempre un convertitore A/D… Insomma qualsiasi sia l’uscita del sensore c’è sempre un modo per interfacciarsi.
Quel sito che hai linkato attualmente non funziona, pare abbiano un problema con il database
#10 da Filippo il 8 novembre 2010
Grazie mille, ultima cosa…tu avresti qualche sensore di umidità per il terreno da consigliarmi? Più che altro perché quelli che ho trovato sono molto costosi, forse però vale la pena prenderli per superare il problema che hai presentato tu sopra?!
Ti rimetto un altro link dello stesso sensore, sperando che questo funzioni:
http://www.bitline.it/humter.html
#11 da Giovanni Bernardo il 8 novembre 2010
Guarda… Non li ho mai usati per cui non posso esserti d’aiuto… Devi sempre acquistare qualcosa che poi riesci facilmente ad utilizzare… Voglio dire, se acquisti un sensore che fornisce un’uscita logaritmica, a meno che non sei bravo con la matematica e riesci a tramutare tutte le opportune trasformazioni in codice (piuttosto lungo), allora hai ampia scelta… Piuttosto se tu decidi di acquistarne uno e lo provi, puoi lasciare qui dei commenti in maniera che possa essere d’aiuto ad altri.
#12 da Anto il 1 marzo 2011
Ciao, comlimenti innanzitutto per l’articolo.
volevo chiederti, in riferimento al sensore HCZ-J3 (quello più economico), è in grado di mantenermi un determinato livello di umidità, magari collegandolo ad un umidificatore in un sistema di accensione e spegnimento (un pò come succede nei termostati)??
#13 da Giovanni Bernardo il 1 marzo 2011
Ma certamente. Anche questo da in un uscita una tensione da leggere con un ADC. Ovviamente quel sensore per un sistema di misura non va tanto bene per quanto esposto (potrebbe pure andare ma c’è da lavorarci su molto). Se invece deve comandare un sistema in on/off allora va bene sicuramente. Difatti quel tipo di sensore, se non erro, si trova pure nei condizionatori per monitorare la deumidificazione.
#14 da Anto il 9 marzo 2011
ottimo, sono riuscito a recuperarlo, ma devo essere sincero (premetto che io per l’elettronica sono un pivello) non è come me lo aspetavo, nel senso che immaginavo che fosse un dispositivo più grande in grado di visualizzarmi (magari con un display digitale) la quantità di umidità nell’aria e che avesse magari direttamente una spina elettrica per controllare l’umidificatore. Ti spiego: in una teca ho bisogno di mantenere una determinata umidità e temperatura (con la temperatura sono riuscito a risolvere il problema utilizzando un cavetto riscaldato collegato ad una centralina che attraverso un sensore ne controlla l’accensione e lo spegnimento a seconda della temperatura limite che io le imposto) … dovrei creare una cosa simile anche per l’unidità.
Forse tu sei sicuramente più in gamba di me in queste cosa ma pensavo potesse esistere una centralina simile anche per l’umidità.
#15 da Giovanni Bernardo il 9 marzo 2011
A parte il fatto che ho specificato che è grande come un quarzo… ma … un sensore che si collega alla spina elettrica e mostra l’umidità?!?! Qui si parla del componente elettrico, il singolo componente elettrico, per me il sensore è il componente. Se sai programmare i pic te lo puoi fare da te, qui si parla di questo. Se ti serve una cosa del genere già assemblata quello che cerchi tu si chiama IGROSTATO, lo strumento che misura l’umidità si chiama IGROMETRO, non devi cercare un sensore ma uno strumento. Il sensore è il componente attivo e chi utilizza la parola “sensore” per indicare lo strumento, sbaglia.
#16 da Anto il 10 marzo 2011
GRANDE! grazie per l’aiuto!
#17 da Gabri1972 il 15 giugno 2011
Ciao, ti faccio anch’io i complimenti per l’articolo
sono nuovo del sito e elettronicamente parlando sono un “neofita”
potresti indicarmi dove trovare uno schema per l’autocostruzione di un sistema on/off come indicavi sopra?
grazie Gabriele
#18 da Giovanni Bernardo il 1 ottobre 2011
Per quelli interessati: seeed studio ha un sensore di umidità per terreno: http://www.seeedstudio.com/depot/grove-moisture-sensor-p-955.html