L'UMIDITA' non è una opinione

Mi sono messo alla ricerca di un buon sensore Umidità/Temperatura per un nuovo macchinario che l’Italia esporta in tutto il mondo.

Fondamentalmente mi sono concentrato su:
AM2305
SHT21
HTU21D
BME280 (vebbé, misura anche la pressione…)
DHT22 - AM2302 (un must !)

Come “materiale occorrente” mi sono affidato ad un Arduino Nano, una breadboard, dei ponticelli e i sensori.
Come librerie ho usato la DHT_U (unified sensors), la SparkFunHTU21D che comunque legge gli stessi valori della SHT2x e la Adafruit_BME280.

Diciamo che è stata una SORPRESA !!!

Se ormai diamo per scontato che la temperatura, negli anni 2000, non sia più un problema rilevarla correttamente (tutti i sensori hanno una precisione dello 0,1%) non è così per l’umidità che sembra sia diventata una OPINIONE. Ma non lo è !

Le letture sono queste:
Sensore Umidità Temperatura

  • AM2305…59,0…25,6
  • SHT21…67,4…25,8
  • HTU21D…45,0…26,3
  • BME280…53,1…26,5
  • AM2303…59,4…26,5

Sorvoliamo le piccole differenze di temperatura, anche se ho aspettato qualche minuto per stabilizzarle, ma le differenze di Umidità sono inaccettabili !
Parliamo di sensori DIGITALI, quindi non esiste l’errore di alimentazione, o almeno non dovrebbe esistere, dato anche che la fonte di alimentazione era uguale per tutti.

Si può notare che le tarature di ASONG (quelle di AM2305 e AM2302, cioè il famoso DHT22) sono praticamente uguali (e non avevo dubbi).
Degli SHT21 ne ho 3 esemplari: letture pressoché uguali !
Degli HTU21D ne ho 2 esemplari, stesse letture.
Il BME280 è solo 1

Quindi parliamo di 8 sensori !

Da quello che si evince è che ogni ditta di sensori ha i suoi metodi di taratura.
Se per la TEMPERATURA non ci sono più dubbi, per l’UMIDITA’ sembra che stiamo usando ancora metodi, diciamo così, empirici!
Non possiamo certo mettere un sensore in acqua per tararlo a 100% ma mi piacerebbe sapere come si possa avere un termine di paragone UNICO su cui ci si possa riferire in senso ASSOLUTO.
Di sicuro se si ha intenzione di misurare una Umidità Relativa per un macchinario, va prevista nel software una variabile di correzione, come si usava fino a qualche decina di anni fa anche sulla temperatura.
Ma anche qui che correzione mettiamo? a cosa ci riferiamo? aspettiamo che ci sia NEBBIA (magari dentro a un capannone) per poterlo tarare a 99,9%. E poi la lettura della umidità minima come la facciamo?

Per la minima non c’è problema

Sotto zero gradi non esiste acqua allo stato liquido
Giusta regola anche il concetto di umidità relativa non esisterebbe

Tu raffreddi un flusso d’aria sotto zero, e poi lo riscaldi, umidità assoluta zero, umidità relativa zero

Il difficile è il 100%

Per misurare l’umidità assoluta non fai altro che pesare un volume noto d’aria e poi lo stesso volume della stessa aria, alla stessa temperatura, ‘dopo’ averla congelata e re-riscaldata

La differenza è il peso dell’umidità precipitata, da qui l’umidità assoluta

Il problema è sapere il riferimento, che cambia con la temperatura, per avere l’umidità relativa
Credo esistano delle tabelle…

Cerca magari ‘igrometro a bulbo umido’, per avere invece misure più dirette

Grazie per l’aiuto, Standaroil, ma allora se metto il sensore dentro il congelatore dovrei legge ZERO?
Perché non penso di essere mai arrivato a questa percentuale quando provai un DHT22 anni fa, ma teoricamente il tuo ragionamento non fa una piega.
Per la percentuale al 100% invece la vedo più facile perché succede puntualmente tutte le volte che c’è nebbia (o meglio, succedeva a Cremona. Dove abito adesso la nebbia non esiste…)

Temo che sotto zero il concetto di umidità ‘relativa’ non esista

Sotto zero qualunque cosa segni lo strumento sarebbe sbagliata

Non serve per forza la nebbia
Anche i vapori di una pentola che bolle sono un flusso d’aria satura di umidità (100% di umidità relativa)

Il problema è che a parità di umidità assoluta (mi sembra adesso si dica titolo psicrometrico, ma non sono sicuro) l’umidità relativa cambia con la temperatura

E il difficile è proprio questa parte, temo

Assolutamente d’accordo con te, ma qui si parla di umidità relativa, quella di una massa d’aria che circonda il sensore e che a temperatura differente assume differenti valori (e relativi DewPoint, ma questo è un altro discorso).
Ho messo il sensore dentro il congelatore e immediatamente è precipitato a 8%. La temperatura invece va giù moooolto lentamente per arrivare a -18.
Quando lo tiro fuori dal congelatore, naturalmente anche la poca umidità ambientale si condensa subito sul sensore e arrivo a 99,9%.
potrei vedere il comportamento dei diversi sensori nell’esatto momento che li butto dentro al congelatore (la parte umidità è velocissima) e già da qui vedere le diverse letture…

E provarli con vapore dell’acqua che bolle?

Io proverei con lo “spruzzino” per le piante.

per arrivare al 99,9% non ci sono problemi: acqua che bolle, ma anche un bicchiere di the caldo (basta che faccia un poco di vapore) e il valore si raggiunge.
Però (e qui vi instillo il DUBBIO :grinning: ) quando raggiunge il 99,9% ? Esattamente alla saturazione o magari appena prima (che so, magari all’85%)? E come faccio a saperlo, dato che a 99,9% il valore si ferma? (magari arriverebbe a 105? oppure a 108?)
Lo spruzzino, invece, proprio lo eviterei perché non si tratta di vapore acqueo ma acqua finemente polverizzata, quindi sempre acqua: tantovale immergerlo, ma la superficie sensibile non penso approverebbe.
Per cui bisogna fidarsi per forza della taratura di fabbrica.
E questo erano le mie (quasi) certezze.
Certezza, ahimé, crollate quando ho fatto 5 misurazioni diverse con errori anche del 20 % :astonished:
Ad oggi mi sono rimaste due soluzioni:

  • inserire un campo di “correzione umidità” nel software
  • affidarsi al produttore più serio e blasonato (teoricamente), cioè BOSCH, sensore BME280, e fidarsi della sua taratura…

Provare anche un umidificatore ad ultrasuoni.

Sicuro che sia lo 0 questa soglia?
Sulla wiki danno circa -40° il punto in cui non si dovrebbe trovare più vapore.
Attorno allo zero c’è il punto triplo dell’acqua, dove c’è equilibrio tra i 3 stati, quindi dubito che appena sotto lo zero si possa avere un crollo repentino dell’umitidà allo 0%.
Non ho trovato fonti più autorevoli per il valore di soglia effettivo, ma anche se non fosse -40, difficile che sia esattamente 0°.
Escludiamo la pressione dal conteggio a spanne e consideriamo valori tipici di quella atmosferica, giusto per avere indicazioni di massima.

Maurizio

la questione comunque non è la presenza di acqua liquida

la questione è l’assenza di acqua allo stato di vapore in soluzione gassosa con l’aria

e alla pressione di un’atmosfera a temperature sotto lo zero il vapore non esiste, come dice il diagramma di Mollier

in effetti anche l’acqua allo stato liquido non esiste se non per brevi periodi, sotto forma di “acqua sopraffusa”, solitamente a causa di sali disciolti, o della forte tensione superficiale in goccioline molto piccole
oppure con legami intermolecolari “strani”, che non sono rappresentanti dello “stato liquido”

Scusa se ne approfitto ma sono anni che non ci sbatto più la testa per cui ti sfrutto per un ripasso.

Quello che segue dovrebbe essere un Diagramma di Carrier, l’equivalente del diagramma di Mollier ma con diverse grandezze in ascissa e ordinata, invece di entalpia ed entropia c’è temperatura e umidità, se non ho preso abbagli e se è attendibile dovrebbe essere del sistema acqua-aria

Confermi?

Maurizio

Intanto ho trovato un modo (“scoperto” è una parola grossa, bastava cercare un po’ su google) che mi da il 75% di umidità relativa e tutti i video spiegano la stessa cosa: un tappo di bottiglia in pvc dell’acqua minerale, riempito di sale (qualsiasi tipo) e impregnato di acqua (non poca ma nemmeno tanta, solo inzuppato). Questo tappo va messo in un sacchetto o contenitore richiudibile insieme alla sonda o all’igrometro per 18-24 ore e VOILA’, deve misurare 75%.
Se non lo fa, va tarato aggiungendo o togliendo la differenza.
In questo modo so esattamente se la mia sonda misura di più o di meno, cosa che non potevo controllare con il 100% di umidità, dato che la lettura si ferma a 99,9%

How to adjust hygrometer

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Se esistono igrometri da quasi 1000 euro, ci sarà anche un motivo.

Mah, non mi sembra una risposta intelligente.
Ma se sei in questo forum DO PER SCONTATO che tu lo sia.
Che io sappia esiste un metro dentro una teca di cui non conosco il prezzo che serve da campione per tutti i metri del mondo, ma anche il metro che ho in casa è preciso e costa 5 euro.
Che io sappia esiste un orologio atomico (da qualche parte) ma ciò non toglie che anche il mio al quarzo non se la cavi male… (e parliamo di precisioni di 1-2 secondi al mese mentre i ROLEX da migliaia di Euro dei miei amici sballano ALLA GRANDE !)

Io non ho chiesto una precisione del 0,000001%, ho solo esposto il risultato di prove che possono servire a tutti i fruitori di questo post e di questo forum.

Hai aperto il topic, parlando di un macchinario da esportare in tutto il mondo.
In una situazione del genere tarare i vari sensori con un igrometro professionale mi sembrerebbe anche una cosa abbastanza normale.
Non mi sembra normale voler tarare un macchinario da esportare in tutto il mondo, che tra l’altro a questo punto dovrà pure essere certificato, utilizzando metodi caserecci.

Socio, temo che siamo arrivati al limite delle mia conoscenze teoriche

Mi spiace

Non è proprio così

Per cominciare il metro campione (e tutti i suoi derivati, tra cui quello conservato a Torino, che mi sembra essere il numero 9) non ha alcun valore se non storico

Ora la definizione di metro è molto diversa

Ma la questione non è la ‘precisione’ e nemmeno la 'ripetibilità ',
Ma la certificazione

Peccato, perchè anche le mie sono scarsette, non credo di aver mai studiato questo specifico ambito, solo nozioni generiche.
Il quesito di Steve è sicuramente interessante e non credo poi così banale.
Anche perchè, il grafico che ho postato io è a pressione costante, tenere costante la pressione variando gli altri parametri, già di per se non è banale.
Però mi incuriosiva il discorso degli zero gradi perchè a scuola ho sempre subito il discorso del punto triplo dell’acqua come un punto di equilibrio attorno agli zero gradi dove appunto c’è equilibrio tra i tre stati dell’acqua, solido, liquido e gassoso.
All’epoca me ne fregava zero, ma poi mi è sempre rimasto in testa questo fatto e non l’ho mai più approfondito. Ora, dubito che si parli di equilibrio tra tre stati se uno di questi è pressochè assente o in via di estinzione al minimo calare della temperatura.
Magari qualche fisico sopravvissuto alla migrazione del forum interverrà a chiarire anche questo dubbio.

Maurizio

Allora, la taratura (con igrometri da 1000 euro) è una cosa, UTILIZZARE igrometri da quasi 1000 euro è un’altra cosa e la certificazione è ancora tutt’altra cosa E NON SI STA PARLANDO DI QUESTO per cui vi pregherei, onde evitare POLEMICHE STERILI, di rimanere sul tema.

SINTETIZZANDO

  • ho fatto diverse misurazioni su diversi sensori umidità
  • ho scoperto diversità di misurazione notevoli (anche il 20%)
  • ho chiesto come si possa tarare un sensore umidità

Devo ringraziare Standaroil per la dritta sul sottozero.
Non ci avevo proprio pensato ma, empiricamente, a zero gradi l’evaporazione non esiste e l’umidità presente viene trasformata in stato solido che poi è il principio dei de-umidificatori
Poi ho visto il sistema del sale ed effettivamente dà un valore fisso di 75%
Quindi ho il valore 100%, ho il valore 75% e, teoricamente, ho un valore che si avvicina allo 0%

Mi ritengo già soddisfatto!

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