Bien choisir un capteur d’humidité

 

L’humidité est un paramètre important pour de nombreux procédés de fabrication, pour le stockage, et pour le pilotage des systèmes de chauffage et d’air conditionné.

Lorsqu’on parle de capteur d’humidité, il faut bien faire la différence entre l’humidité qui représente la quantité de vapeur d’eau présente dans l’air ou dans un gaz (humidity en anglais) et l’humidité qui représente la quantité d’eau présente dans un liquide ou à l’intérieur d’un solide comme le bois ou le béton (moisture en anglais).

Les technologies et les équipements pour mesurer ces deux types d’humidité sont différents et dans ce guide d’achat nous ne considérerons que les capteurs d’humidité dans les gaz (humidity sensors). Nous les nommerons alors simplement capteur d’humidité.

Un capteur d’humidité est un dispositif qui réagit en fonction de l’humidité de l’atmosphère en contact avec lui (avec son élément sensible) et qui délivre un signal électrique utilisable par un instrument de mesure (hygromètre), un afficheur ou un automatisme.

Il ne faut pas confondre un capteur d’humidité et un hygromètre, un hygromètre est un instrument de mesure sur lequel on peut lire la valeur de l’humidité (sur un écran ou tout autre type de moyen d’affichage) alors qu’un capteur ne fait que délivrer un signal électrique qui doit être exploité par un autre appareil.

Consulter les capteurs d'humidité

  • Humidité relative ou absolue ?

    Lorsqu’on mesure l’humidité atmosphérique ou dans un gaz, il existe deux grandeurs bien distinctes : l’humidité relative et l’humidité absolue.

    Humidité absolue

    on la définit comme la masse de vapeur d’eau contenue dans un volume d’air ou de gaz sec. Elle est exprimée en général en grammes par unité de volume, l’humidité absolue ne dépend pas de la température de l’air ou du gaz.

     

    Humidité relative

    L’humidité relative s’exprime en pourcentages, elle est définie comme le rapport entre la masse de vapeur d’eau présente dans l’air (humidité absolue) et la masse maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir (au delà le vapeur d’eau se condense).
    Cette masse maximale de vapeur d’eau avant condensation varie avec la température, plus l’air ou le gaz sont chauds, plus ils peuvent contenir de vapeur d’eau, cela signifie donc que pour une même masse de vapeur d’eau, l’humidité relative varie avec la température.
    La température où l’on atteint une humidité relative de 100% est appelée température de rosée.

  • Quels sont les différents types de capteurs d’humidité ?

    Il existe trois principaux types de capteur d’humidité:

    Les capteurs capacitifs

    Ils sont constitués d’une couche d’un matériaux diélectrique sensible à l’humidité placée entre deux électrodes de manière à former un condensateur dont la capacité varie en fonction de l’humidité relative.

    Ils sont linéaires et permettent de mesurer l’humidité relative, de nulle (0%) jusqu’à maximale (100%).

    Ces capteurs permettent de donner des mesures atmosphériques très précises. Les secteurs qui utilisent ce type de capteurs sont: le secteur industriel et le secteur météorologique.

     

    Les capteurs résistifs

    Ils mesurent la variation de l’impédance électrique d’un milieu hygroscopique (il peut s’agir d’un polymère conducteur ou d’un sel) grâce à des ions. La résistance de cet élément sensible varie en fonction de l’humidité.

    Ce type de capteur n’est pas très précis pour mesurer des valeurs inférieures à 5 % d’humidité relative. Cependant, leur avantage est qu’ils sont moins coûteux. Si vous ne recherchez pas une grande précision de mesure, ils sont donc intéressants.

     

    Les capteurs à point de rosée

    Ils mesurent en fait la température du point de rosée qui est la température à laquelle la vapeur d’eau contenue dans l’air commence à condenser, ce qui permet d’en déduire l’humidité.

    Ces capteurs plus complexes que les précédents sont plutôt employés pour des applications de laboratoire.

  • Pourquoi choisir un capteur d’humidité capacitif ?

    Capteur d’humidité capacitif ROTRONIC

    Les capteurs d’humidité capacitifs possèdent un élément sensible constitué d’un matériau diélectrique hygroscopique pris en sandwich entre une paire d’électrodes formant ainsi un condensateur qui est au contact de l’atmosphère (air ou gaz) dont on veut connaitre l’humidité.

    Le matériau diélectrique en absorbant l’humidité de l’atmosphère fait varier la valeur de la capacité du condensateur en fonction de l’humidité relative de l’atmosphère.

     

    Avantages :

    • ils sont fiables, précis et stables
    • ils ont un temps de réponse rapide
    • ils offrent une large plage de mesure d’humidité relative (de 0% à 100%)
    • Ils offrent aussi une large plage de température (de -70°C à +200°C)
    • ils ont une petite taille et sont facilement intégrables
    • ils ont une certaine résistance à la condensation, à la poussière et aux produits chimiques

     

    Inconvénients:

    • ils sont moins précis pour les très faibles humidité (moins de 10%)
    • ils sont plus coûteux que les capteurs résistifs

     

  • Pourquoi choisir un capteur d’humidité résistif ?

    Capteur d’humidité résistif de la marque Rotronic

    Un capteur d’humidité résistif  mesure le changement d’impédance électrique d’un milieu hygroscopique tel qu’un polymère conducteur, un sel ou un substrat traité. Les capteurs résistifs sont généralement constitués d’électrodes en métal noble déposées sur un substrat ou d’électrodes bobinées sur un cylindre en plastique ou en verre. Le substrat est recouvert d’un sel ou d’un polymère conducteur dont la résistance électrique va varier en fonction de l’humidité de l’atmosphère autour de l’élément sensible.

    Ces capteurs sont plus économique et offrent l’avantage d’être remplaçables sur le terrain sans nécessiter un étalonnage du nouveau capteur.

    Avantages:

    • Ils sont peu plus économiques que les capteurs capacitifs
    • Ils sont remplaçables sur le terrain sans avoir besoin d’étalonnage 
    • Ils conviennent pour la plage moyenne d’humidité relative (comprise de 20 % à 90 %).

    Inconvénients:

    • ne conviennent pas pour les conditions extrèmes
    • Ils sont sensibles à la condensation et aux produits chimiques
  • Pourquoi choisir un capteur d’humidité à point de rosée ?

    Capteur d’humidité à point de rosée de la marque Ahlborn

    Les capteurs d’humidité à point de rosée utilisent un principe de mesure optique pour déterminer la température de point de rosée de l’atmosphère. Ils sont basés sur un miroir qui réfléchit un faisceau lumineux sur un capteur, la surface du miroir est alors refroidie par un élément thermoélectrique jusqu’au point de rosée où de la condensation va se former sur le miroir qui réfléchit alors moins de lumière sur le capteur. Un capteur mesure alors la température du miroir qui permet de déduire l’humidité.

     

     

  • Pourquoi choisir un capteur d’humidité à micro-ondes ?

    Capteur d’humidité à micro-ondes Hydronix

    Les capteurs d’humidité à micro-ondes permettent de mesurer le taux d’humidité en temps réel dans les matériaux, par exemple les agrégats comme le béton en cours de malaxage ou dans les chapes. Cette méthode de mesure est très fiable car insensible aux perturbations (présence d’impuretés, couleur, taille des particules, température…).
    Certains capteurs à micro-ondes peuvent être utilisés sur site, par exemple pour mesurer le taux d’humidité d’un produit acheminé sur un convoyeur, et d’autres sont prévus pour être utilisés en laboratoire avec des échantillons. Le capteur n’a pas besoin d’être en contact avec le produit pour effectuer la mesure.

  • Qu’est-ce que l’humidité relative ?

    L’humidité relative (HR) est le rapport entre la quantité de vapeur d’eau contenue dans une masse d’air à une température donnée et la quantité maximale de vapeur d’eau que pourrait contenir cette même masse d’air. Cette valeur est indiquée en pourcentage. Lorsque la masse d’air est saturée en vapeur d’eau, l’humidité relative est de 100 %.
    Vous devez mesurer le taux d’humidité relative dans l’air lorsque vous cherchez à maintenir une zone de confort (par exemple en régulant un système de chauffage ou de climatisation). Vous devez mesurer le taux d’humidité dans les produits (par exemple les produits alimentaires) lorsque vous devez assurer leur conservation, ou pour les matériaux de construction, par exemple pour vérifier que le mélange de béton est conforme.

  • Quelles autres caractéristiques faut-il prendre en compte pour choisir un capteur d'humidité?

    L’humidité relative étant directement liée à la température, la plupart des capteurs d’humidité intègrent aussi un capteur de température. Si ce n’est pas le cas, vous devrez prévoir l’installation d’un capteur de température pour pouvoir exploiter correctement les données fournies par le capteur d’humidité.

    Vous devez aussi choisir votre capteur en fonction de son type de sortie. Celle-ci peut être analogique ou numérique, et dans ce cas, elle nécessite une interface spécifique. Certains capteurs peuvent être proposés avec un afficheur pour une lecture directe des données mesurées.

    Vous devez également prendre en compte dans votre choix les dimensions de votre capteur et son principe de montage (fixation murale, capteur enfichable, capteur à visser, etc.), ou son poids lorsque le capteur est prévu pour être manipulé par un opérateur (mesures du taux d’humidité dans un bâtiment par exemple).

    • capteur de température
    • type de sortie
    • dimension et montage
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