Cảm biến độ ẩm là gì?

1. Cảm biến độ ẩm là gì?

Hình 1: Minh họa cảm biến độ ẩm Omron

Để tìm hiểu và cảm biến độ ẩm, trước tiên chúng ta cần biết độ ẩm là gì? Theo đó, độ ẩm được định nghĩa là lượng hơi nước có trong không khí hoặc chất khí.

Độ ẩm tuyệt đối là hàm lượng hơi nước trong một đơn vị thể tích không khí, tức là bao nhiêu miligam nước có trong một centimet khối không khí.

Cảm biến đo độ ẩm là dòng cảm biến dùng để đo độ ẩm không khí hoặc đo độ ẩm đất. Cảm biến đo độ ẩm được ứng dụng trong nhiều ngành và lắp đặt nhiều ứng dụng khác nhau

Hình 2: Minh họa cảm biến độ ẩm đất

Cảm biến độ ẩm Omron

2. Ứng dụng của cảm biến độ ẩm.

Cảm biến đo độ ẩm thường được tìm thấy ở nơi cần kiểm soát độ ẩm. Ví dụ, Trong một ngôi nhà có thể sử dụng chúng trong một hệ thống kiểm soát độ ẩm, giám sát các khu vực khác nhau của ngôi nhà để ngăn ngừa nấm mốc phát triển.

Tương tự trong 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, người…và trứng trong khu vực kín.

Hình 3: Lắp đặt hệ thống giám sát ánh sáng, độ ẩm

Trong trường hợp sử dụng phức tạp hơn đó là: kết hợp cảm biến 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 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.

Cảm biến hạt không khí

3. Nguyên lí hoạt động và phân loại cảm biến độ ẩm.

a. Nguyên lí hoạt động

Cảm biến đo độ ẩm hoạt động dựa trên nguyên lí: sự hấp thụ hơi nước làm biến đổi tính chất của thành phần cảm nhận trong cảm biến làm thay đổi điện trở của cảm biến qua đó xác định được độ ẩm.

Đối với 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 các bản.
Trong nguyên lý đo độ ẩm điện trở, polymer hoặc 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.

Hình 4: Sơ đồ đấu nối cảm biến độ ẩm

b. Phân loại cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm điện dung là loại có các đặc điểm sau

+ Hằng số điện môi thay đổi tỷ lệ thuận với độ ẩm tương đối trong môi trường

+ Hiệu ứng nhiệt không đáng kể.

+ Điện dung thay đổi từ 0,2-0,5pF cho mỗi 1% RH thay đổi

Cảm biến điện trở là loại có các đặc điểm

+ Đo sự thay đổi trở kháng

+ Quan hệ với độ ẩm theo hàm mũ nghịch đảo

+ Chủ yếu dùng Polymer dẫn điện, muối

+ Vỏ ceramic để tránh hiện tượng ngưng tụ

Cảm biến độ ẩm dựa vào độ dẫn nhiệt có các đặc điểm

+ Đo độ ẩm tuyệt đối.

+ Gồm 1 điện trở đặt trong Nito khô và một đặt trong môi trường, sai lệch nhiệt độ tỷ lệ với độ ẩm

Hình 5: Cấu tạo trong của cảm biến độ ẩm thông thường

4. Các tiêu chí trong lựa chọn cảm biến độ ẩm.

Những tiêu chí quan trọng trong lựa chọn cảm biến độ ẩm bao gồm:

Nguồn điện sử dụng
Độ chính xác
Tính thay thế lấp lẫn
Tính lặp lại các đặc tính kỹ thuật
Tính ổn định
Khả năng phục hồi sau ngưng tụ hơi nước
Tính kháng nhiễm tạp chất, chất bẩn
Kích cỡ và bao gói
Tính hiệu quả và giá thành
Giá thành bảo dưỡng và thay thế khi có hỏng hóc
Tính phức hợp và hiện thực hóa quá trình chuẩn hóa tín hiệu và mạch thu thập dữ liệu.