Un sensore di umidità viene utilizzato, come dice la parola stessa, per tenere monitorata l’umidità e, a volte, la temperatura ambientale. Molto spesso essi trasformano il segnale termico in un segnale elettrico, che viene ricondizionato attraverso specifici circuiti di modifica e filtraggio dell’informazione proveniente dal sensore. 

La misura dell’umidità è molto delicata in ambito industriale, ma anche utile in tanti ambiti: farmaceutici, alimentare, climatizzazione, ospedaliero, industriale ed elettronico. Si definisce umidità relativa il rapporto della densità del vapore contenuto nel miscuglio di acqua e vapore e la densità del vapore saturo alla temperatura della miscela. L'umidità assoluta è invece la densità del vapore acqueo ovvero il rapporto fra la massa del vapore acqueo e il liquido che la contiene. Essendo dipendente da pressione e temperatura, si preferisce utilizzare l'umidità relativa, che è maggiormente affidabile come parametro.

I sensori di temperatura ed umidità possono essere integrati in un unico dispositivo o, viceversa, essere divisi in due diversi strumenti. Ci sono sensori costruiti con diverse tecnologie, per soddisfare le diverse esigenze industriali e costruttive del mercato moderno. I sensori moderni utilizzano variazioni di resistenza elettrica o capacità per misurare la temperatura o l’umidita. I sensori di tipo capacitivo sono fatti di materiale polimerico; bisogna utilizzare diverse accortezze per maneggiarli:

  • Proteggere il sensore tramite un case adatto, che riesca a fungere da barriera per sostanze corrosive o inquinanti;
  • Evitare l’impatto con valori di temperatura e umidità nettamente fuori dal range tollerato dal sensore, compresi di valori di sicurezza.

Il case serve anche a mantenere ed assicurare la linearità della risposta del sensore, in quanto sottoposto a pericolose interazioni nella produzione del segnale di uscita.

Sensori PT100 per controllare  temperatura e umidità

I Sensori PT100 sono delle termoresistenze che vengono usati per controllare temperatura e umidità. La loro resistenza varia al variare della temperatura secondo una legge lineare: esistono delle specifiche tabelle che danno i valori di temperatura e resistenza correlati da appositi coefficienti.

I PT 100 a 0°C misurano 100 Ohm e la loro resistenza è definita termoresistenza, in quanto varia in funzione della temperatura ambientale. La termoresistenza è composta da un filamento in platino, avvolto intorno a un nucleo ceramico oppure costruito in film sottili. I sensori PT 100 misurano temperature fino a 500 °C e umidità fino all'80-90%.

Igrometri elettronici

Gli igrometri elettronici sono dei dispositivi che misurano l'umidità in base alla variazione della resistenza o della capacità. Il circuito di condizionamento è un ponte di Wheatstone, che consente di amplificare il segnale proveniente da un circuito elettronico.

Igrometri a bulbo umido

L'igrometro a bulbo umido si basa sul principio dell'abbassamento di temperatura causato dall'evaporazione naturale dell'acqua. Il termometro a bulbo posto su una pezzuola bagnata, detto bulbo umido, misura tale temperatura e viene confrontata con un analogo termometro posto in ambiente reale, detto bulbo secco. Il confronto fra queste due temperature viene fatto su psicrometrico, che poi rappresenta la misura della temperatura e dell'umidità.

Sensori di temperatura: termocoppie

Fra i sensori di temperatura famosi sono le termocoppie, formati dall'accoppiamento di due lamine bimetalliche, il cui funzionamento è basato sull'effetto Seebeck. L'effetto Seebeck si basa su una relazione di proporzionalità fra la tensione al giunto freddo e la differenza di temperatura fra le due giunzioni. La dipendenza del coefficiente di Seebeck dalla temperatura costituisce un problema in quanto la relazione di linearità si perde a determinate temperature.

Termometri a infrarossi

I termometri a infrarossi sono dei misuratori di temperatura senza contatto, però risentono del fatto che l'intera superficie del sensore deve essere irraggiata dal calore perchè la misura sia veritiera. 

I termometri a infrarossi vengono definiti pirometri e sono proporzionali alla quarta potenza della temperatura, quindi anche essi perdono di proporzionalità al di fuori di un determinato intervallo. Sono usate per temperature superiori a 1450°C, arrivando anche fino a 2000°C. Essendo sensori non a contatto, essi non rischiano di deteriorarsi toccando la superficie calda e si possono dunque utilizzare per diverse applicazioni industriali ad alta temperatura.

Sensori a circuito integrato

I sensori a circuito integrato sono miniaturizzati, utili per applicazioni di precisione e temperature fino a 200°C, con accuratezze di 0,5 °C. Questi sensori risentono del riscaldamento e dunque perdono di linearità nella misura. Essi richiedono inoltre una tensione di ingresso al sensore e di un circuito di condizionamento e trattamento del segnale, e inoltre sono poco sensibili al rumore di fondo e alle resistenze parassite dei cavi di collegamento. Questo tipo di sensori è ottimo per applicazioni che richiedono un segnale costante e poco disturbato.