Zacznijmy od szokującej informacji:
Realna dokładność pomiaru wilgotności higrometrami jest wielokrotnie gorsza niż mówią to dane katalogowe.
Kupujecie higrometr o dokładności 5% (nie mylić z rozdzielczością), a tu nagle okazuje się, że błąd pomiaru wynosi 30%. Tak! To jest zupełnie normalne w przypadku tanich higrometrów.
Pomiar wilgotności powietrza jest trudniejszy niż pomiar temperatury. Wilgotność mierzymy pośrednio. W higrometrach mechanicznych wilgotne powietrze powoduje wydłużenie włosa pomiarowego, lub zmianę skręcenia specjalnej spirali do której mocowana jest wskazówka. W higrometrach elektronicznych wilgotność zmienia rezystancję polimeru lub pojemność elektryczną. Dopiero te wartości są mierzone elektronicznie.
Nasz czujnik musi mieć jednak dostęp do otaczającego powierza, a w nim jest nie tylko para wodna, ale także różne zanieczyszczenia chemiczne, opary i pyły. W dodatku dość skomplikowane prawa fizyki powodują, że występują nieliniowości i dodatkowe czynniki wpływające na pomiar Wszystko to wpływa na błędy.
W higrometrach mechanicznych okazuje się, że włos pomiarowy wcale nie zmienia długości zawsze jednakowo, więc higrometr wymaga częstych kalibracji. Oto przykładowe zjawiska:
Podobnie jest w higrometrach cyfrowych:
Przede wszystkim nie mylić dokładności z rozdzielczością wyświetlacza. Jeśli dokładność jest 5%, to dwie cyfry po przecinku na wyświetlaczu o rozdzielczości 0,01% są kompletnie losowe.
Podawana przez fabryki dokładność typowa np. +/-5% oznacza, że w chwili produkcji odnotowano takie różnice w stosunku do wzorca (który też ma błędy). Ale wcale nie dotyczyło to 100% produkcji, tylko np. 95%. Możemy więc z takiej partii trafić egzemplarze mniej dokładne. O tym mówi drugi parametr rzadko podawany, czyli dokładność maksymalna np. +/-10%. Na to mogą nałożyć się błędy związane z histerezą np. dodatkowe 3%, oraz błędy powtarzalności pomiaru np. 2%. Ale najgorsza jest kwestia dokładności długoterminowej, która w tanich higrometrach wynosi +/-30% i nigdy nie wiemy kiedy nastąpi aż taki błąd. Nie mamy więc żadnej pewności. Jeśli kupicie 10 różnych higrometrów, to po kilku miesiącach każdy będzie wskazywał co innego i będą to duże różnice.
Higrometry mechaniczne najlepsze są z włosem syntetycznym, potem z naturalnym i takie popularne ze spiralami. Lepsze są spirale japońskie niż chińskie. Zwykle mają większą czułość w suchych warunkach, co odzwierciedla rozrzedzona skala. Można mieć większe zaufanie do tendencji wskazań, bo konstrukcja jest prosta, ale takie higrometry często rozjeżdżają się, tracą czułość, wymagają kalibracji, albo przynajmniej przejścia co jakiś czas pełnego cyklu od powietrza suchego do wilgotnego i odwrotnie. Takie odświeżenie elastyczności.. Mają też efekt pamięciowy, histerezę i zależność od poprzednich warunków.
Higrometry cyfrowe wydają się dokładniejsze, z wyjątkiem suchych warunków, ale ich budowa jest bardziej skomplikowana, polimer traci właściwości i wtedy błędy są kolosalne i nieprzewidywalne. Sensory rezystancyjne zwykle wskazują za mało po pewnym czasie. Nie wiemy jakim. Nieco lepsze są pojemnościowe, ale też mogą znacznie przekłamywać jeśli to tania produkcja.
Są domowe metody kontroli, które łatwo znaleźć w YouTube np. na mokrą sól kuchenną, sól magnezową, lub popularne torebki Boweda, jednak są to metody mało dokładne. Najdokładniejsze pomiary uzyskuje się mierząc punkt rosy na chłodzonym lustrze, ale takie przyrządy są bardzo drogie.
Niestety większość testów i rankingów bada małe partie lub pojedyncze egzemplarze i tylko jednorazowo, w danych warunkach, a nie na przestrzeni np. roku. To tak jakby badać popsuty zegar, którego wskazówki zatrzymały się o 12:00 i nagle ogłosić, że to najlepszy zegar na świcie, bo akurat badaliśmy jego dokładność o 12:00. Tak samo higrometr zbadany dziś jako dobry, za tydzień lub za miesiąc może być bezużyteczny, bo ma ogromne niedokładności długoterminowe.
Można kupić kilka różnych tanich higrometrów, odrzucić skrajne wskazania i uśrednić pozostałe. Co kilka miesięcy kupować nowe. Jest to jednak uciążliwe.
Dlatego przygotowałem kilka konstrukcji higrometrów opartych na szwajcarskich sensorach – jedne z najlepszych na świecie, o dokładności typowej 1%. Nawet jeśli uwzględnimy najgorszy pech i wszystkie czynniki dodatkowe, to pomiar nie powinien być obarczony większym błędem realnym niż 3%. Uwzględniając w tym rozrzut serii pomiarów, histerezę, dewiację maksymalną zamiast typowej, czyli dla 99,99% urządzeń i degradację roczną. Dodatkowo wykonuję kalibrację finalną, traktując jako wzorzec wskazania średnie najdokładniejszych urządzeń.
Co jest w tym najlepsze? Te 3% powinno być utrzymane przez kolejny rok, dwa lub trzy. To jest główna zaleta w porównaniu do taniej chińszczyzny, która rozjeżdża się o 30%. Sam sensor szwajcarski jest wielkości ziarnka maku, ma numer seryjny, więc jest nie do podrobienia. Posiada też wyjątkową cechę: programowo uruchamiana mikro grzałka, która potrafi odparować skroploną wodę i niektóre zanieczyszczenia chemiczne, np. opary acetonu, które by fałszowały wyniki. Mamy więc za 200-300 zł urządzenia, których dokładność dorównuje przyrządom za 2-3 tys. zł, a do tego roczną dewiację na poziomie zaledwie 0,2%RH, co daje nam święty spokój na lata. Możemy ten higrometr wykorzystywać jako wzorzec dla innych higrometrów. Jeśli to Was przekonało to szukajcie marki Pengano. Przy okazji mamy też pomiar temperatury o dokładności 0,1 stopnia Celcjusza a dla chętnych opcje sterowania nawilżaczami, grzałkami itp.