Sensores de Umidade: Desafios de Design

A umidade é a quantidade de vapor d'água presente no ar. Embora seja invisível ao olho humano, é possível senti-la. Ela pode até causar a sensação de que a temperatura está mais alta. Se você já viajou para diferentes regiões do planeta, especialmente perto da linha do equador, sabe que o ar parece mais quente e pesado, dando uma sensação de abafamento e cansaço. O desconforto não se deve apenas à temperatura, mas à "umidade relativa". Embora a temperatura seja de 75 °F (ou 23 °C), por exemplo, com uma umidade relativa superior a 80%, a sensação térmica será de uns 80 °F (ou 26,6 °C). A umidade desempenha um papel importante em nossas atividades diárias. Ela influencia desde o conforto pessoal (como manter os alimentos frescos e operar o sistema de climatização em climas quentes) até as situações mais críticas, inclusive com risco de vida, como garantir que um bebê prematuro tenha a umidade adicional certa para cuidados neonatais e crescimento. No mundo de hoje, a capacidade de controlar com precisão o ambiente é uma expectativa padrão, o que simplesmente não seria possível sem sensores. 

Na TE Connectivity, nossos sensores combinados de umidade e temperatura oferecem o melhor tempo de resposta, precisão na medição e desempenho sustentado, mesmo quando expostos a mudanças e condições extremas. Sempre estivemos na liderança quando se trata de impulsionar avanços na tecnologia de sensores para soluções digitais, sem fio e combinadas que ajudem a levar cada vez mais eficiência e inteligência para qualquer aplicação. Apresentamos aqui uma visão mais detalhada de alguns dos maiores desafios enfrentados pelos engenheiros de projeto e como o sensor combinado de umidade e temperatura HTU2x da TE foi projetado para lidar com esses desafios.

Seja no calor escaldante, frio congelante, com ar seco ou úmido, a mesma eficiência do sistema é exigida em todas as faixas de umidade e temperatura para alcançar o desempenho mais confiável possível. Não importa quais sejam as condições ambientais externas, o sensor deve apresentar sempre o melhor desempenho. Uma resposta linear é fundamental. Apesar das variações de temperatura e umidade, a precisão da medição e a estabilidade do sensor devem permanecer inalteradas. Isso é fundamental em aplicações onde o ambiente é sensível a mudanças, como no uso industrial e em eletrodomésticos. Como exemplo, o sensor deve ser projetado para oferecer medições precisas, dando uma resposta linear e a menor histerese. Um bom exemplo disso são as aplicações de climatização, onde o sistema regula a temperatura e a umidade ambiente para a zona de conforto do usuário, seja em um dia quente de verão ou úmido de inverno. Os sensores de umidade passam por grandes fases de variação de umidade relativa ao longo de cada estação do ano e precisam manter uma resposta linear. O sistema tem que se adaptar às diferentes estações do ano que podem afetar o conforto em residências ou escritórios. A curva de resposta linear do HTU2x permitirá que o sistema de climatização mantenha o mesmo desempenho, independentemente das condições.

Algumas aplicações exigem que a capacidade de detectar todas as variações ambientais e reagir rapidamente a elas tenha sido projetada, oferecendo o melhor desempenho geral de sistema da categoria. Um rápido tempo de resposta é imprescindível para o setor. Não basta simplesmente ter medições precisas: os sensores precisam detectar mudanças ambientais rapidamente e desencadear ações que mantenham os níveis desejados. Como exemplo, balões meteorológicos são o carro-chefe das previsões meteorológicas modernas. É quase impossível prever o tempo sem conhecer as condições da atmosfera superior. Pode estar ensolarado e tranquilo ao nível do mar, mas, a 18.000 pés (5.486 metros), um sistema de tempestade fraco pode, repentinamente, se transformar em algo mais perigoso. Ao enviar regularmente conjuntos de balões para medir as condições da atmosfera superior, os meteorologistas conseguem acompanhar as tempestades em formação. 

Após a exposição a condições extremas, o desempenho do sistema não pode ser comprometido. Baixa histerese é uma capacidade essencial. Mesmo após eventos importantes de condensação, o sensor deve manter um desempenho de medição preciso. Por exemplo, um ciclo de secagem de um eletrodoméstico será interrompido automaticamente quando a umidade voltar ao ponto original. A baixa histerese permitirá que ele interrompa o ciclo de secagem a tempo quando o conteúdo interno estiver seco, sem danificá-lo. Em outro exemplo relativo a sistemas de climatização, mesmo depois de ser exposto a uma taxa de umidade extremamente alta por um longo período durante o outono e inverno, o sistema de climatização terá exatamente o mesmo desempenho em verões quentes.

O sensor HTU — graças ao seu rápido tempo de resposta — detectará com precisão a umidade relativa em diferentes camadas atmosféricas. A detecção ajuda a prever as mudanças do clima e evitar situações alarmantes, como o envio de informações falsas ao cruzar uma nuvem. Outro exemplo relevante diz respeito a aplicações em eletrodomésticos. Quando você abre a porta da geladeira no verão, o ar quente entra causando condensação, o que aumenta a umidade relativa e causa congelamento ou queimaduras de congelamento na parede interna. A estrutura de matriz de umidade da TE viabiliza os melhores tempos de resposta do setor, de 2 segundos. O rápido tempo de resposta permite que o sistema reaja imediatamente em tempo real para evitar esse cenário. Quando o congelamento é evitado, o ciclo de descongelamento é mais curto. Assim, há a melhoria da eficiência energética.

Hoje em dia, os OEMs inovam suas ofertas com soluções inteligentes, como sensores, mas precisam integrar esses componentes a seu processo de fabricação sem consequências negativas. O sensor HTU da TE permite tanto a integração em encapsulamentos padronizados, totalmente calibrados, como em placas de circuito impresso, sem quaisquer restrições. Se você está pensando em melhorar ou partir para um sistema de última geração para uma aplicação mais inteligente sem alterar drasticamente seu processo de montagem, experimente o sensor HTU da TE, que é compatível com os processos de montagem em superfície (tipo SMD) padrão.