CẢM BIẾN/SENSO LÀ GÌ, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM

Cảm biến/Sensor là gì ?

Sensor là một thuật ngữ chuyên ngành dùng để chỉ các loại cảm biến, đầu dò, công tắc hoặc một loại thiết bị cảm nhận nào đó. Là các loại thiết bị có các bộ phận cảm nhận, tiếp xúc theo một phương thức nào đó để có thể đo lường các đại lượng hay hiện tượng vật lý nào đó. Bên cạnh đó các sensor còn có các bộ phận xử lý tín hiệu và cho ra các dạng tín hiệu khác nhau để người dùng có thể kết nối với các thiết biết hỗ trợ và điều khiển.

Sensor từ lâu đã thay thế hoàn toàn con người trong các ứng dụng đo lường và giám sát các yếu tố vật lý tác động đến quá trình làm việc. Với độ chính xác cao, thời gian đáp ứng ngày càng nhanh kèm theo hoạt động tốt trong các môi trường khó tiếp cận. Những yếu tố đó đã góp phần cho các nhà phát triển cho ra những thiết bị tiên tiến nhất để phục vụ cho sản xuất và chế tạo trong công nghiệp cho đến ngày nay.

Cảm biến nhiệt độ:

Temperature sensor hay còn gọi là cảm biến nhiệt độ, đây là một dòng sensor được khá nhiều bạn biết đến về mức độ ứng dụng rộng rãi của chúng. Cảm biến nhiệt độ là một trong những cảm biến thường gặp nhiều nhất trong tất cả các lĩnh vực: y tế, khí tượng thủy văn, đo nhiệt độ cơ thể, nhiệt độ nước, đo độ ẩm không khí,…

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ:

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của các loại cảm biến nhiệt độ hiện nay đó là trong ứng dụng công nghiệp và chế tạo. Chúng ta cần đo lường nhiệt độ trong các ứng dụng có nhiệt độ cao, vừa và thấp tùy vào môi trường mà chúng ta ứng dụng có mức nhiệt trong khoảng bao nhiêu. Tuy nhiên thì theo mình thấy dòng cảm biến nhiệt độ được dùng nhiều nhất đó là cảm biến nhiệt độ PT100. Với thang đo trong khoảng 0-600°C cho phép chúng ta có thể ứng dụng trong hầu hết các loại môi trường có mức nhiệt thường thấy nhất.

Bên cạnh đó Temperature sensor còn được ứng dụng trong các lĩnh vực nông nghiệp, công nghệ sau thu hoạch. Đặc biệt là trong các ứng dụng bảo quản nông sản sau thu hoạch. Như chúng ta đã biết thì nông sản cần bảo quản tại một nhiệt độ phù hợp, thường là bảo quản trong phòng lạnh. Chúng ta cũng có thể thấy trong các xe container có thùng lạnh thường sẽ chuyên chở các loại thực phẩm, hải sản, trái cây, rau quả,…Chúng cần đo giám sát nhiệt độ thông qua các cảm biến để đảm bảo mức nhiệt phù hợp.

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ:

Thông thường một cảm biến nhiệt độ sẽ có 4 bộ phận như sau:

• Là bộ phận cảm biến (thường gọi là đầu dò) là nơi tiếp xúc với vật liệu cần đo.
• Là các cổng kết nối dùng để đấu dây như nguồn hay đấu dây sang bộ chuyển đổi tín hiệu analog 4-20mA, vv…
• Là bộ phận bảo vệ đầu đo cảm biến, nó thường được làm bằng INOX. Có rất nhiều kích thước để chúng ta lựa chọn như 6mm, 8mm, 10mm, 15mm, vv…
• Là nắp bảo vệ các mối đấu dây điện giúp chống các tác nhân gây hại như nước, bụi, vv…

Cảm biến đo độ ẩm là gì ?

Trước hết chúng ta cần hiểu sơ lược về loại cảm biến này như sau. Đầu tiên ta cần phải hiểu được độ ẩm là gì ? Độ ẩm là lượng hơi nước tồn tại trong không khí, độ ẩm tuyệt đối là khối lượng nước được tính bằng gam trên 1 mét khối không khí nào đó. Nhiệt độ cao thì độ ẩm càng cao và ngược lại nhiệt độ giảm độ ẩm sẽ giảm, thông thường độ ẩm sẽ được tính bằng phần trăm. Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ là một thiết bị công nghiệp chuyên dùng để đo độ ẩm và nhiệt độ thường dùng trong các ngành công nghiệp để đo lường độ ẩm không khí, nhất là trong các ứng dụng kiểm soát độ ẩm lương thực, thực phẩm. Bên cạnh đó cảm biến đo lường độ ẩm còn dùng để đo độ ẩm của đất, tuy nhiên ứng dụng này thường ít dùng đến.

Ứng dụng của cảm biến đo lường độ ẩm và nhiệt độ:

Về phạm vi sử dụng của loại cảm biến này cũng khá đa dạng, các bạn có thể tham khảo một số ứng dụng như sau:

• Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ thường được sử dụng ở những nơi cần kiểm soát độ ẩm trong các kho chứa hàng hóa, nguyên vật liệu để ngăn ngừa nấm mốc phát triển.
• Trong các nhà kính, phòng tắm hơi, bảo tàng và máy ấp trứng cũng sử dụng máy đo độ ẩm để đảm bảo lượng ẩm không khí ở mức thích hợp cho cây, động vật, con người và trong trong khu vực kín.
• Trong trường hợp sử dụng phức tạp hơn đó là kết hợp thiết bị đo độ ẩm với cảm biến nhiệt độ và cảm biến áp suất để sử dụng trong các hệ thống HVAC để giữ cho tòa nhà ở nhiệt độ thoải mái và chất lượng không khí tốt nhất.
• Về phía nghiên cứu khoa học thì cảm biến đo lường độ ẩm cùng với các cảm biến môi trường khác, được sử dụng trong các trạm thời tiết nơi các nhà khí tượng học thu thập dữ liệu môi trường để nghiên cứu thời tiết/khí hậu và đưa ra dự báo thời tiết.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo lường độ ẩm và nhiệt độ :

Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ ẩm là hoạt động bằng cách đo điện dung hoặc điện trở của mẫu không khí trong phòng hay ngoài trời. Trong cảm biến có một ẩm kế điện dung, không khí chảy vào giữa hai tấm kim loại. Sự thay đổi độ ẩm không khí tỷ lệ thuận với sự thay đổi điện dung giữa 2 bản.

Cách khác là trong nguyên lý đo độ ẩm điện trở, polymer hoặc gốm sứ hấp thụ độ ẩm sau đó ảnh hưởng đến điện trở suất của nó. Và được kết nối với một mạch trong đó độ ẩm ảnh hưởng đến điện trở của vật liệu. Từ đó độ ẩm tương đối sau đó được xác định dựa trên sự thay đổi của dòng điện. Dãy đo độ ẩm là 0÷100%, tất cả các ứng dụng điều sử dụng dãy đo này. Tín hiệu ngõ ra của dòng thiết bị này sẽ là dạng analog 4-20ma hay 0-10v để chúng ta có thể kết nối với các loại thiết bị điều khiển khác như màn hình hay PLC chẳng hạn