Cảm biến độ ẩm: Nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tiễn

Cảm biến độ ẩm là một thiết bị quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ nông nghiệp, công nghiệp đến các thiết bị gia dụng và hệ thống HVAC công nghiệp. Việc đo lường và kiểm soát độ ẩm không chỉ giúp duy trì môi trường sống và làm việc lý tưởng mà còn bảo vệ thiết bị và sản phẩm khỏi hư hại do độ ẩm không mong muốn. Trong bài viết này, A.I Tech sẽ cùng bạn tìm hiểu về  các loại cảm biến độ ẩm, nguyên lý hoạt động, và những ứng dụng thực tiễn của chúng, cũng như hướng dẫn lắp đặt, sử dụng chúng một cách hiệu quả.

Thiết bị cảm biến đo độ ẩm

Cảm biến độ ẩm là thiết bị đo lường lượng hơi nước, độ ẩm có trong không khí, đất hoặc các môi trường khác. Có nhiều loại cảm biến đo độ ẩm khác nhau, bao gồm cảm biến độ ẩm điện dung, cảm biến đo độ ẩm điện trở và cảm biến đo độ ẩm dẫn nhiệt, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Nhờ độ chính xác cao và khả năng tích hợp với các hệ thống tự động hóa, cảm biến đo độ ẩm đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả và chất lượng trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực trong đời sống hàng ngày.

>>Xem thêm: Cảm biến là gì?

Phân loại và tìm hiểu nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm

Như A.I Tech đã giới thiệu ở trên, hiện nay có 3 loại cảm biến đo độ ẩm môi trường phổ biến. Mỗi loại thiết bị lại có nguyên lý hoạt động khác nhau. Sau đây là thông tin chi tiết về 3 loại cảm biến độ ẩm và nguyên lý hoạt động của chúng.

Cảm biến đo độ ẩm điện dung

Cảm biến độ ẩm điện dung lại hoạt động dựa trên sự thay đổi điện dung của một tụ điện khi có sự thay đổi độ ẩm. Tụ điện này thường được làm từ hai bản kim loại được phủ vật liệu điện môi. Khi độ ẩm môi trường thay đổi, độ dẫn điện của vật liệu điện môi cũng thay đổi theo tỉ lệ thuận, dẫn đến sự thay đổi điện dung giữa hai tấm kim loại. Tín hiệu điện dung thay đổi này được đo bằng mạch điện tử và chuyển đổi thành giá trị độ ẩm tương ứng.

Cảm biến đo độ ẩm điện trở

Cảm biến độ ẩm điện trở hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của một chất liệu nhạy cảm khi độ ẩm thay đổi. Chất liệu này thường là polymer hoặc muối. Khi độ ẩm trong không khí tăng, nước sẽ hấp thụ vào chất liệu này, làm thay đổi điện trở của nó. Bộ vi xử lý sau đó sẽ đo sự thay đổi điện trở và chuyển đổi thành tín hiệu số để biểu thị mức độ ẩm.

Cảm biến đo độ ẩm dẫn nhiệt

Cảm biến độ ẩm không khí dẫn nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi tính dẫn nhiệt của không khí khi độ ẩm thay đổi. Để đo lường độ ẩm, cảm biến sử dụng hai cảm biến nhiệt độ: một cảm biến được bọc trong vật liệu không thấm nước (nitơ khô) và cảm biến kia tiếp xúc trực tiếp với không khí.

Cảm biến đầu tiên đo nhiệt độ thực tế của môi trường, trong khi cảm biến thứ hai đo nhiệt độ của không khí ẩm. Khi độ ẩm thay đổi, sự khác biệt nhiệt độ giữa hai cảm biến sẽ thay đổi, bởi vì không khí ẩm có khả năng dẫn nhiệt cao hơn không khí khô. Một bộ vi xử lý sau đó sẽ phân tích sự chênh lệch nhiệt độ này và chuyển đổi nó thành giá trị độ ẩm tương ứng.

Ứng dụng thực tế của cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng thực tế, góp phần cải thiện hiệu quả và chất lượng của nhiều lĩnh vực. 

• Trong nông nghiệp, cảm biến độ ẩm được sử dụng để theo dõi độ ẩm đất, từ đó cung cấp thông tin chính xác giúp điều chỉnh lượng nước tưới tiêu, tiết kiệm tài nguyên nước và tối ưu hóa năng suất cây trồng. T
• Trong công nghiệp, cảm biến đo độ ẩm giúp kiểm soát môi trường trong quá trình sản xuất và bảo quản sản phẩm, đặc biệt là trong các ngành sản xuất thực phẩm, dược phẩm, và điện tử, nơi độ ẩm không phù hợp có thể gây hư hại nghiêm trọng cho sản phẩm.
• Trong lĩnh vực y tế, cảm biến ẩm được tích hợp vào các thiết bị y tế để theo dõi và duy trì điều kiện môi trường lý tưởng trong các phòng thí nghiệm và phòng mổ, đảm bảo sự an toàn trong quá trình chăm sóc sức khỏe.
•  Ngoài ra, cảm biến độ ẩm cũng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều hòa không khí và thông gió, giúp duy trì mức độ ẩm lý tưởng trong các tòa nhà, tăng cường sự thoải mái và sức khỏe của cư dân.
• Cảm biến độ ẩm còn được sử dụng trong các thiết bị gia dụng như máy hút ẩm, máy tạo ẩm, và các hệ thống cảnh báo sớm để phát hiện và ngăn ngừa nấm mốc, bảo vệ tài sản và sức khỏe con người.

Tiêu chí lựa chọn cảm biến độ ẩm phù hợp

Khi chúng ta lựa chọn cảm biến phù hợp giúp đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của hệ thống đo độ ẩm. Dưới đây là một số tiêu chí quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn cảm biến này

• Phạm vi đo: Lựa chọn phạm vi đo phù hợp. Ví dụ: nếu bạn cần đo độ ẩm trong nhà, hãy chọn cảm biến có phạm vi đo từ 20% đến 80% RH.
• Độ chính xác: Độ chính xác của cảm biến được thể hiện bằng sai số đo. Sai số càng nhỏ, độ chính xác càng cao. 
• Tốc độ phản hồi: Tốc độ phản hồi là thời gian cần thiết để cảm biến cập nhật giá trị đo khi có thay đổi về độ ẩm.
• Độ bền: Cân nhắc môi trường hoạt động của cảm biến, ví dụ như độ ẩm cao, nhiệt độ cao, hóa chất, bụi bẩn,… Chọn cảm biến có khả năng chống chịu phù hợp để đảm bảo độ bền và độ chính xác lâu dài.
• Cổng kết nối: Cảm biến độ ẩm thường có nhiều giao thức kết nối khác nhau như analog, I2C, SPI, RS485, RS232… do đó hãy chọn cổng phù hợp với hệ thống của bạn.

Ngoài những yếu tố chính trên bạn cũng cần cân nhắc lựa chọn dựa trên chi phí giá thành, mạch tín hiệu xử lý, kích thước…

Hướng dẫn lắp đặt, sử dụng cảm biến độ ẩm cơ bản

• Để đảm bảo độ chính xác của hệ thống đo độ ẩm, việc lắp đặt đúng cách là rất quan trọng. Bước 1: Sau khi chọn được cảm biến độ ẩm phù hợp, bạn cần chọn vị trí lắp đặt phải tránh ánh nắng trực tiếp và các nguồn nhiệt khác để tránh ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến.
• Bước 2: Kết nối cảm biến với hệ thống đọc dữ liệu theo hướng dẫn của nhà sản xuất, đảm bảo các dây nối được cắm chặt và không bị nhiễu.
• Bước 3: Sau khi lắp đặt, cần thực hiện việc hiệu chuẩn cảm biến để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu thu thập. Thông thường, việc này sẽ được thực hiện theo hướng dẫn cụ thể từ nhà sản xuất và cần được thực hiện định kỳ để đảm bảo các chỉ số đo chính xác.
• Bước 4: Cấp nguồn và sử dụng cảm biến. Khi sử dụng cảm biến, bạn cần lưu ý đọc và ghi nhận các dữ liệu theo đúng quy trình và thời gian để phân tích và đưa ra các biện pháp điều chỉnh khi cần thiết. Cùng với đó nên kết hợp vệ sinh, bảo trì cảm biến định kỳ.

Hy vọng với những chia sẻ trên của A.I Tech về cảm biến độ ẩm, đã giúp bạn hiểu hơn về thiết bị này. Cũng như biết được cách phân loại, lựa chọn và lắp đặt sử dụng chúng hiệu quả hơn. Nếu còn bất kỳ thắc mắc nào khác, bạn hãy để lại bình luận bên dưới nhé!