Vlagomjer HYGROMETTE I – Karl Weiss Greiz

Danas je nabavljen vlagomjer njemačke tvrtke “Karl Weiss Greiz” pod nazivom Hygromette I vjerojatno negdje iz sredine 1950-tih godina. Tvrtka Karl Weiss osnovana je 1941. godine gradu Greiz, Njemačka. U početku se bavila popravkom radio aparata, a od 1948. godine započinje sa proizvodnju instrumenata za mjerenje vlažnosti. Od 1950. godine tvrtka započinje proizvodnju različitih klimatizacijskih ormara i komora sa kontrolom temperature, vlažnosti i čistoće zraka unutar njih, a koji imaju primjenu u raznim istraživačkim i proizvodnim granama : za umjeravanje i testiranje mjerača vlažnosti, za stvaranje uvjeta za ispitivanje rasta biljaka i životinja, za primjenu u automobilskoj industriji, bolnicama, farmaceutskoj proizvodnji, proizvodnji baterija i drugim industrijskim i istraživačkim primjenama. Ta proizvodnja traje i danas, naravno, tvrtka Karl Weiss Greiz više se puta prestrukturirala, promijenila ime i sjedište,  te danas djeluje pod nazivom Weiss Technik u sklopu međunarodne grupe Shunk.

Vlagomjer ili higrometar je mjerni instrument za mjerenje vlažnosti (udjela vode ili vodene pare) u nekoj kemijskoj tvari. Najčešće je to vlagomjeri za mjerenje količine vodene pare u zraku (ili drugim plinovima) i vlagomjeri za mjerenje vlažnosti tla. Osim ovoga postoje i drugi specijalizirani vlagomjeri kao npr. za mjerenje udjela vlage u drvetu, žitaricama, balama sijena ili silaže, betonu i slično.

Postoji više tipova vlagomjera (mehanički, apsorpcijski, psihrometrijski, kondenzacijski), a nama su najzanimljiviji električni vlagomjeri. Najjednostavniji električni vlagomjer je otpornički vlagomjer. Princip rada otporničkog vlagomjera temelji se na mjerenju električnog otpora neke tvari. Što je u ispitivanom uzorku tvari više vlage to će električni otpor biti manji i obrnuto. Nešto precizniji i skuplji su kapacitivni vlagomjeri kod kojih se mjeri promjena dielektrične konstante određenih senzorskih materijala u ovisnosti od vlažnosti. Kod termičkih vlagomjera mjeri se promjena temperaturne vodljivosti mjerene tvari pod utjecajem vlažnosti.

Naš vlagomjer Hygromette I spada u otporničke električne vlagomjere pa ćemo se malo posvetiti ovom tipu vlagomjera. Postoji nekoliko čimbenika koji utječu na točnost mjerenja otporničkim vlagomjerom. Prvi i najvažniji je temperatura. Temperatura jako utječe na vodljivost mjerene tvari i tu kompenzaciju je svakako potrebno obaviti kod svakog mjerenja da bi ono bilo u granicama točnosti. Što je mjerena tvar toplija (npr. suncem zagrijani zrak ili tlo) to joj je se mijenja i specifični otpor. Stoga se kod svakog mjerenja vlažnosti obavezno mjeri i temperatura.

Druga bitna stvar koja utječe na mjerenje otpora su same elektrode. One moraju biti određene debljine i razmaka te na osnovu toga mora biti baždaren i instrument. Slijedeći problem je kontaktna površina. Kod mjerenja na plinovima to je manji problem, no kod mjerenja na čvrstim ili rastresitim materijalima potrebno je osigurati uvijek istu dodirnu površinu elektrode i materijala. Dodatni problem predstavljaju i nehomogenosti unutar nekih materijala (npr. veća površinska vlažnost od unutarnje ili sama nehomogenost strukture mjerene tvari u kojoj struktura tvari sa svojom specifičnom vodljivosti kao i sama vlaga nisu jednoliko raspoređene).  Stoga će na izmjereni otpor utjecati i mjesto i smjer u kojem smo zarinuli elektrode u ispitivanu tvar.

Proizvođači vlagomjera stoga nerijetko daju precizne upute i tablice za mjerenje njihovim uređajima kao i upute za upotrebu pojedinih elektroda na pojedinim materijalima kako bi pogreške mjerenja bile što manje. Unatoč navedenim problemima otpornički vlagomjeri su danas u širokoj upotrebi prvenstveno zato jer su jeftini, maleni i praktični, a mjereni rezultat se dobije odmah i dovoljno je točan uz ispravno korištenje instrumenta.

Vlagomjer Hygromette I je u osnovi cijevni elektronski voltmetar koji mjeri pad napona na otporniku,  kojeg čini otpor mjerenog materijala između elektroda. Upotrijebljena elektronska cijev je pentoda DL96 koja je dizajnirana za audio pojačala u baterijskim prijemnicima. Izlazna snaga cijevi je 200mW.

Sa zadnje strane instrumenta nalazi se otvor za baterije kojima se napaja cijevno pojačalo. Vidimo dva odjeljka za baterije čiji su kontakti serijski spojeni unutar kućišta. Standardne vrijednosti napona tzv. “B” baterija koje su se koristile za osiguranje anodnih napona iznosile su umnoške napona od 22,5 V (tipično 22,5 V – 45V – 67,5V – 90V, odnosno serijski spojevi više baterija za veće napone). S obzirom da najveći anodni napon elektronske cijevi DL 96 iznosi 90 V, može se pretpostaviti da je za napajanje našeg instrumenta predviđena ugradnja dvije baterije od 45V. Zanimljivo je da elektronska cijev DL 96 ima dvije grijače niti (odnosno jednu nit sa srednjim izvodom) koje se mogu napajati serijski ili paralelno naponima 1,4 V ili 2,8 V, pri čemu je potrošnja struje 25 ili 50 mA. Kombinacijama spoja grijača može se mijenjati prednapon katode ali i radne karakteristike elektronske cijevi u spoju pojačala. Negativni prednapon mrežice kreće se u rasponu od -3,3 do -5,2 V. Svi ovi naponi osiguravaju se predotpornicima iz baterijskog izvora od 90 V.

Cijev DL96 prvi put je predstavljena 1953. godine, a tvrtka “Karl Weiss Greiz” je 1956. godine promijenila naziv u „Karl Weiss Giessen – Fabrik elektro-physikalischer Geräte “ pa pretpostavljamo da je vlagomjer Hygromette I proizveden negdje između ta dva razdoblja.

Na prednjoj ploči se uočavaju dva tipkala. Crveno tipkalo pripada crvenoj skali i služi za kompenzaciju temperature pomoću reostata, a crno tipkalo pripada crnoj skali za mjerenje vlažnosti. Tipkalo (umjesto sklopke ili stalnog spoja) za mjerenje vlažnosti ima primarnu ulogu da samo mjerenje bude što kraće. Naime, s obzirom da se mjerenje vrši istosmjernom strujom nezaobilazna je pojava elektrolize i formiranja galvanskih struja koje bi kroz duži proces mjerenja mogle imati svoj negativan utjecaj na točnost mjerenja.

Vrlo jednostavna elektronička shema sastoji se od elektronske cijevi DL 96, katodnog kondenzatora i svega četiri otpornika za dobivanje potrebnih (pred)napona iz baterijskog napajanja za elektrode, odnosno stabilizaciju radne točke elektronske cijevi. Uloga katodnog kondenzatora je umanjenje utjecaja negativnog potencijala rešetke na povratni tok elektrona prema katodi čime se dobije veće pojačanje elektronske cijevi. Potenciometar (reostat) za kompenzaciju temperature jedini je regulacijski (kalibracijski) element vlagomjera Hygromette I.

Vlagomjer Hygromette I nabavljen je bez sondi i dokumentacije te nemamo elemenata po kojima bi mogli zaključiti za mjerenje kojih tvari je namijenjen. Moguće da se u kompletu nalazilo i više različitih sondi, a u dokumentaciji upute za njihovu pravilnu upotrebu kako bi mjerenja na različitim tvarima bila što točnija. Iako ovaj stari vlagomjer možda više nigdje neće mjeriti vlagu, nama je utoliko drago, što je sve ove godine ostao dobro očuvan i suh pa nema potrebe ni da mi nekim drugim vlagomjerom moramo mjeriti vlagu na njemu 🙂