Bien choisir un capteur d’humidité

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. 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, la 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, en dessous de cette température, le phénomène de condensation apparaît.

Il existe trois principaux types de capteur d’humidité :

Les capteurs capacitifs

Ils sont constitués d’une couche d’un matériau 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 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.

Plus complexes que les précédents, ces capteurs sont plutôt employés pour des applications de laboratoire.

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 en contact avec l’atmosphère (air ou gaz) dont on souhaite mesurer l’humidité.

En absorbant l’humidité de l’atmosphère, le matériau diélectrique 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 des niveaux d’humidité très faibles (moins de 10 %)
• ils sont plus coûteux que les capteurs résistifs

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 économiques et offrent l’avantage d’être remplaçables sur le terrain sans nécessiter un étalonnage du nouveau capteur.

Avantages :

• ils sont un peu plus économiques que les capteurs capacitifs
• ils sont remplaçables sur le terrain sans nécessiter d’étalonnage 
• ils conviennent à la plage moyenne d’humidité relative (de 20 % à 90 %).

Inconvénients:

• ils ne conviennent pas aux conditions extrêmes
• ils sont sensibles à la condensation et aux produits chimiques.

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 refroidie par un élément thermoélectrique (Peltier). Lorsque le point de rosée est atteint, de la condensation se forme sur le miroir qui réfléchit alors moins de lumière vers le capteur optoélectronique. Une sonde de température mesure alors la température du miroir (température du point de rosée) qui permet de déduire l’humidité.

Avantages :

• ils ont une excellente stabilité à long terme
• ils offrent un temps de réponse rapide aux variations d’humidité
• ils résistent à la condensation

Inconvénients:

• ils demandent un environnement propre
• ils ne sont pas linéaires en dessous de quelques pourcents d’humidité relative
• ils coûtent cher par rapport aux autres technologies

Une fois que l’on a déterminé le type de capteur d’humidité que l’on souhaite utiliser, le choix du modèle se fait sur les critères habituels pour choisir un capteur :

• Plage de mesure
• Précision
• Résolution
• Signal de sortie et type de connecteur électrique
• Montage et raccordement
• Température de fonctionnement et niveau de protection en fonction de l’environnement de travail