Un sensore di temperatura e umidità è un dispositivo in grado di rilevare questi due parametri e contemporaneamente convertirli in un segnale analogico o digitale, in modo tale da segnalarne il valore. Ma, prima di procedere con la descrizione dettagliata di come funzionano questi strumenti, risulta assolutamente essenziale introdurre alcune nozioni semplici e, allo stesso tempo, necessarie ai fini della comprensione del loro funzionamento.

  • Partendo dalla temperatura, essa è un grandezza fisica che misura l'energia cinetica delle particelle che compongono le diverse sostanze e che, con il loro movimento, generano calore; alcuni materiali vanno incontro a variazioni strutturali consensualmente alla variazione di temperatura e ciò è alla base del funzionamento dei più classici termometri. 
  • L'umidità, invece, è definita come la quantità di vapore acqueo in atmosfera e può essere distinta in due forme: l'umidità assoluta, vale a dire la quantità di vapore acqueo contenuta in un metro cubo d'aria che aumenta all'aumentare della temperatura, e l'umidità relativa. Quest'ultima, in particolare, rappresenta un valore estremamente importante ed è definita dal rapporto percentuale tra umidità assoluta e umidità di saturazione, ossia la quantità massima di vapore acqueo che la massa d'aria considerata può contenere, pari al 100% alla temperatura di rugiada.

Funzionamento di sensori e sonde di umidità e temperatura

Questi strumenti funzionano come trasduttori: sono composti da materiali sensibili a un determinato stimolo (umidità e/o temperatura) che vanno incontro a variazioni strutturali conseguenti all'interazione con tale stimolo, per poi generare un segnale elettrico corrispondente. In particolare:

  • L'umidità è misurata grazie alla presenza di un polimero idrofilo, quindi avente tendenza ad interagire con le molecole d'acqua con cui entra in contatto; il legame con queste molecole provoca modifiche delle caratteristiche chimiche e fisiche del polimero direttamente proporzionali alla quantità di acqua legata. Dunque, quanto più elevato risulta essere il grado di umidità, tanto più proporzionalmente elevato sarà il numero di molecole acquose legate e, come conseguenza, il segnale in uscita. Con questa modalità sarà possibile misurare quella che precedentemente è stata definita come umidità relativa.
  • La temperatura, invece, viene rilevata grazie a degli elementi metallici che sono sensibili al caloreRisulta possibile e utile associare il sensore di umidità e quello di temperatura all'interno di un unico chip e quindi ottenere in un unico momento non solo le due misure ma anche parametri da esse derivati come ad esempio il punto di rugiada e l'umidità assoluta. La sonda è uno strumento che sfrutta uno o più sensori e indica i valori da essi rilevati sotto forma di un segnale elettrico.

Applicazioni ed impieghi

Questi strumenti hanno una vasta e ampia possibilità di utilizzo, in ambito industriale e domestico. 

  • In punto di condizionamento e riscaldamento le sonde risultano essere utili, quasi indispensabili, in determinati periodi dell'anno, praticamente a tutti. Permettono di mantenere una temperatura e un grado di umidità ideali in casa e in ufficio in qualsiasi stagione. I più moderni climatizzatori si avvalgono di sensori di CO2 e velocità dell'aria e garantiscono un ambiente sano e confortevole. Nelle case del futuro non potranno mancare elettrodomestici "intelligenti" in grado di autocalibrarsi in base alle informazioni ottenute da questi sensori, permettendo anche di ridurre notevolmente costi e consumi. 
  • Un controllo efficace di temperatura e umidità è fondamentale anche nella conservazione dei materiali deperibili in particolari condizioni ambientali, ad esempio nelle centraline telefoniche, server rooms o nei luoghi in cui sono conservati oggetti da esposizione (si pensi a titolo esemplificativo a musei e pinacoteche). A ciò si aggiunge l'impiego nell'industria alimentare, farmaceutica o cosmetica, in cui è parimenti indispensabile mantenere un clima idoneo. Le sonde di umidità e temperatura risultano altresì imprescindibili nelle cosiddette camere bianche, locali deputati alla ricerca e produzione scientifica che richiedono un basso livello di contaminazione aereo. 
  • Verosimilmente si riscontra la loro applicazione anche nel campo dell'industria automobilistica, procedendosi all'istallazione di sensori per il sistema di condizionamento nonché di rilievo di appannamento del parabrezza. Con grande sorpresa è inoltre possibile sfruttare questi apparecchi anche nel campo delle energie rinnovabili (geotermica, eolica, solare, idroelettrica) allo scopo di operare un attento monitoraggio di tutti quei parametri, fisici e chimici, che le definiscono e che variano costantemente.  
  • In ambito agroalimentare tale tecnologia è in grado di aumentare il livello quantitativo e qualitativo dei prodotti, dal momento che un attento controllo di umidità, temperatura e anidride carbonica espleta effetti benefici sulla crescita delle piante. Da ultimo, come facilmente intuibile, la sonde sono uno strumento essenziale in ambito meteorologico poiché forniscono informazioni esatte circa i valori climatici di umidità e temperatura.

Conclusioni

Lo sviluppo progressivo di questa tecnologia e la molteplicità di impieghi a cui è andata incontro ne testimoniano l'importanza e l'utilità. Probabilmente il successo ottenuto è frutto dell'attenzione che la stessa rivolge ad esigenze comunemente condivise ed estremamente attuali, quali ad esempio la riduzione e tendenziale eliminazione dei costi energetici e il controllo dell'inquinamento ambientale. Volendo fare pronostici, nulla osta che in futuro si assista ad una sua ulteriore crescita e ad un'espansione del suo campo applicativo, come provato dall'utilizzo nel settore della domotica.