Cảm biến độ ẩm

Cảm Biến Độ Ẩm Là Gì? Phân Loại và Nguyên Lý Hoạt Động

Cảm biến độ ẩm , còn được gọi là ẩm kế , là thiết bị phát hiện và đo lượng hơi nước hoặc độ ẩm có trong không khí, không chỉ có thể ảnh hưởng đến mức độ thoải mái của con người và động vật mà còn đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất sản phẩm và các quá trình sản xuất khác. 

Khả năng cảm nhận và đo lường độ ẩm là cần thiết để kiểm soát nó, chẳng hạn như bằng cách bật máy điều hòa không khí vào mùa hè hoặc máy tạo độ ẩm vào mùa đông.

Ứng dụng giám sát độ ẩm trong dây chuyền sản xuất
Ứng dụng giám sát độ ẩm trong dây chuyền sản xuất

Bài viết này sẽ xem xét những kiến ​​thức cơ bản về cảm biến độ ẩm – chúng là gì, các loại khác nhau, cách chúng hoạt động và chúng được sử dụng ở đâu. 

1. Độ ẩm là gì và nó được đo như thế nào?

Độ ẩm đề cập đến lượng hơi ẩm có trong không khí. Thuật ngữ này mô tả một tình huống mà chúng ta cảm thấy khó chịu vì mức độ ẩm quá cao. Con người thường tìm kiếm mức độ ẩm ở mức trung bình và độ ẩm quá cao khiến cơ chế làm mát tự nhiên của chúng ta khó hoạt động hơn, khiến chúng ta cảm thấy khó chịu.

Có một số thuật ngữ chung được sử dụng để mô tả và đo lường mức độ ẩm: độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm tương đốiđiểm sương.

Độ ẩm tuyệt đối

Độ ẩm tuyệt đối (AH) được định nghĩa là lượng ẩm trong không khí mà không liên quan đến nhiệt độ không khí. Nó được đo đơn vị khối lượng trên một đơn vị thể tích – gam trên mét khối.

Không khí là hỗn hợp các chất khí mà khả năng giữ hơi nước là một hàm của nhiệt độ – không khí càng ấm thì khả năng giữ hơi nước càng nhiều. Ở nhiệt độ 30oC (86oF), không khí có độ ẩm tuyệt đối tối đa khoảng 30g / m3. Ở 0oC (32oF), độ ẩm tối đa của không khí giảm xuống còn 5g / m3.

Độ ẩm tuyệt đối cao hơn có nghĩa là có nhiều hơi nước hơn trong không khí trên một đơn vị thể tích, độ ẩm tuyệt đối thấp hơn có nghĩa là không khí chứa ít hơi nước hơn trên một đơn vị thể tích.

Độ ẩm tương đối

Độ ẩm tương đối (RH) là một thuật ngữ mà hầu hết mọi người đã quen thuộc với việc sử dụng nó bởi các nhà khí tượng học và trong các chương trình phát sóng về thời tiết.

Độ ẩm tương đối được biểu thị bằng phần trăm và phản ánh tỷ lệ giữa giá trị hiện tại của độ ẩm tuyệt đối so với độ ẩm tuyệt đối lớn nhất đối với nhiệt độ đó. Vì vậy, nó đại diện cho phần trăm độ ẩm trong không khí so với mức tối đa có thể có ở một nhiệt độ và áp suất nhất định.

Điểm sương

Điểm sương là nhiệt độ mà không khí phải được làm mát (trong điều kiện áp suất không đổi) để đạt được độ ẩm tương đối 100% hoặc độ bão hòa hoàn toàn. Không khí được làm mát hơn nữa vượt quá nhiệt độ đó sẽ dẫn đến hơi nước thoát ra khỏi khí quyển, biểu hiện như sương mù hoặc lượng mưa chẳng hạn.

Điểm sương càng cao, càng nhiều hơi nước trong không khí và cảm giác không khí càng ngột ngạt.

Cảm biến độ ẩm đóng một vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống và ứng dụng để giúp đo mức độ ẩm để có thể kiểm soát và thay đổi khi cần thiết.

2. Các loại Cảm biến độ ẩm

Có ba loại cảm biến độ ẩm chính được sử dụng, bao gồm:

  • Cảm biến độ ẩm điện dung
  • Cảm biến độ ẩm điện trở
  • Cảm biến độ ẩm độ dẫn nhiệt

Hai thiết bị đầu tiên được thiết kế để cảm nhận độ ẩm tương đối (RH) – thiết bị cuối cùng được sử dụng để phát hiện độ ẩm tuyệt đối (AH). Cảm biến độ ẩm tương đối thường cũng chứa một điện trở nhiệt để thiết lập việc đọc nhiệt độ.

Cảm biến độ ẩm điện dung

Cảm biến độ ẩm điện dung như ngụ ý trong tên gọi của chúng sử dụng một tụ điện, bao gồm hai lớp điện cực giữa là vật liệu điện môi. Trong trường hợp của cảm biến độ ẩm điện dung, vật liệu điện môi là vật liệu hút ẩm, có nghĩa là nó có khả năng hút ẩm từ không khí xung quanh. Chất điện môi thường được sử dụng cho các cảm biến độ ẩm điện dung là một màng polyme, có hằng số điện môi nằm trong khoảng 2-15.

Trong điều kiện không có ẩm, điện dung (khả năng tích trữ điện tích) được xác định bởi dạng hình học của tụ điện và điện trở cho phép (hằng số điện môi) của vật liệu điện môi. Hằng số điện môi của hơi nước ở nhiệt độ phòng bình thường là khoảng 80, lớn hơn nhiều so với hằng số điện môi của vật liệu điện môi. Khi vật liệu điện môi hấp thụ hơi nước từ không khí xung quanh, hằng số điện môi tăng lên, làm tăng điện dung của cảm biến. 

Có mối quan hệ trực tiếp giữa độ ẩm tương đối trong không khí, lượng ẩm chứa trong vật liệu điện môi và điện dung của cảm biến. Sự thay đổi hằng số điện môi tỷ lệ thuận với giá trị của độ ẩm tương đối. Bằng cách đo sự thay đổi điện dung (hằng số điện môi), độ ẩm tương đối có thể được đo. 

Cảm biến là một phần tử trong chuỗi cũng bao gồm một đầu dò, cáp và bộ phận điện tử (mạch tín hiệu) lấy tín hiệu từ cảm biến và tạo ra tín hiệu đầu ra được điều chỉnh cho mục đích sử dụng và ứng dụng mong muốn.

Cảm biến độ ẩm điện dung cung cấp số đọc ổn định theo thời gian và có khả năng phát hiện một phạm vi rộng trong độ ẩm tương đối. Chúng cũng cung cấp độ gần tuyến tính với biên độ tín hiệu trong phạm vi độ ẩm. Chúng bị giới hạn bởi khoảng cách giữa cảm biến và mạch tín hiệu.

Cảm biến độ ẩm điện trở

Cảm biến độ ẩm điện trở, đôi khi được gọi là cảm biến ẩm hoặc cảm biến độ dẫn điện, là một cảm biến sử dụng sự thay đổi điện trở suất đo được giữa hai điện cực để thiết lập giá trị của độ ẩm tương đối. 

Thiết bị chứa một lớp dẫn hút ẩm ở dạng màng cảm biến độ ẩm polyme được gắn trên đế. Màng dẫn điện chứa một tập hợp các điện cực giống như chiếc lược, thường được lắng đọng từ kim loại quý như vàng, bạc hoặc bạch kim, được đặt theo kiểu xen kẽ để tăng diện tích tiếp xúc giữa các điện cực và vật liệu dẫn điện. Điện trở suất của vật liệu dẫn điện sẽ thay đổi tỷ lệ nghịch với lượng ẩm được hấp thụ. Khi hơi nước được hấp thụ nhiều hơn, vật liệu phi kim loại dẫn điện tăng độ dẫn điện và do đó điện trở suất giảm.

Cảm biến độ ẩm điện trở là thiết bị giá rẻ có diện tích nhỏ và có thể thay thế cho nhau một cách dễ dàng. Không giống như cảm biến độ ẩm điện dung, cảm biến độ ẩm điện trở có thể hoạt động trong các ứng dụng giám sát từ xa nơi khoảng cách giữa phần tử cảm biến và mạch tín hiệu lớn.

Cảm biến độ ẩm độ dẫn nhiệt

Cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt được sử dụng để đo độ ẩm tuyệt đối. Chúng hoạt động bằng cách tính toán sự khác biệt về độ dẫn nhiệt của không khí khô và không khí ẩm.

Hai nhiệt điện trở NTC được treo bằng dây mỏng với cảm biến. Một trong các nhiệt điện trở nằm trong một buồng tiếp xúc với không khí qua một loạt các lỗ thông gió. Nhiệt điện trở thứ hai được đặt trong một buồng khác bên trong cảm biến được làm kín bằng nitơ khô. Một mạch cầu dẫn điện truyền dòng điện đến các nhiệt điện trở bắt đầu tự tỏa nhiệt. Vì một trong những nhiệt điện trở tiếp xúc với độ ẩm từ không khí nên nó sẽ có độ dẫn điện khác nhau. Có thể thực hiện phép đo chênh lệch điện trở của hai nhiệt điện trở, tỷ lệ thuận với độ ẩm tuyệt đối.

Cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt thích hợp sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn, độ bền cao và có thể cung cấp độ phân giải cao hơn so với các loại cảm biến độ ẩm khác.

3. Ứng dụng cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, thương mại và tiêu dùng. 

  1. Máy phân tích độ ẩm chứa các cảm biến độ ẩm và cung cấp các phương tiện để đo và kiểm soát độ ẩm và điều kiện độ ẩm trong các cơ sở sản xuất như một phần của các ứng dụng kiểm soát quá trình. 
  2. Hiểu biết về khối lượng riêng của không khí ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là điều quan trọng khi sử dụng máy phân tích độ ẩm để thực hiện các phép đo chính xác với các thiết bị này.
  3. Trong hệ thống HVAC, cảm biến độ ẩm rất quan trọng để duy trì điều kiện khí hậu thích hợp với hiệu quả năng lượng. 
  4. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng y tế như lồng ấp và các cơ sở chăm sóc đặc biệt cho trẻ sơ sinh. 
  5. Các trạm thời tiết trên mặt đất và trên không sử dụng cảm biến độ ẩm để theo dõi điều kiện môi trường và hỗ trợ dự báo thời tiết. 
  6. Ngành công nghiệp ô tô sử dụng cảm biến độ ẩm để kiểm soát hệ thống thông gió trong cabin và giữ cho kính chắn gió không bị sương mù. 
  7. Chất lượng chế biến thực phẩm phụ thuộc trực tiếp vào việc đo lường chính xác mức độ ẩm cho mì ống và các sản phẩm thực phẩm khác như bánh nướng. 
  8. Ngành công nghiệp bán dẫn theo dõi cẩn thận các điều kiện khí hậu trong hoạt động sản xuất đối với các mạch tích hợp vì năng suất có thể bị ảnh hưởng nếu điều kiện nằm ngoài phạm vi quy định.

Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

PRETEM – Nhà phân phối Cảm Biến Nhiệt Độ Độ Ẩm

NOVUS – BRAZIL

Liên hệ báo giá tốt: 0979 822 782

Email: sales@pretem.com

Bài viết liên quan:

  1. Các loại Cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
  2. Cảm biến áp suất là gì? Các công nghệ chế tạo và Nguyên lý hoạt động
  3. Cảm biến quang là gì? Phân loại, Nguyên lý hoạt động và Ứng dụng
  4. Cảm biến siêu âm là gì? Những câu hỏi thường gặp
  5. Cảm biến tiệm cận là gì? Các loại cảm biến tiệm cận và ứng dụng
  6. Cảm Biến Hồng Ngoại là gì? Nguyên lý hoạt động, Các câu hỏi thường gặp

Thư viện bài viết:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *