Cảm biến nhiệt độ độ ẩm là gì? Phân loại và ứng dụng

Cảm biến nhiệt độ độ ẩm là các loại linh kiện điện tử quan trọng được sử dụng để đo nhiệt độ hoặc độ ẩm trong môi trường, vật thể, con người. Tuy nhiên, nhiều bạn đọc và người dùng vẫn chưa hiểu rõ về những thiết bị này. Chính vì thế, bài viết hôm nay sẽ giúp bạn tìm hiểu về khái niệm, phân loại, ứng dụng để lựa chọn được một cảm biến phù hợp nhất và sử dụng hiệu quả.

Cảm biến nhiệt độ là gì?

Chúng là những đầu dò điện trở hoặc cặp nhiệt điện, có khả năng đo và hiển thị kết quả của sự biến đổi nhiệt độ của các đại lượng, vật thể hoặc môi trường không khí cần đo. Ký hiệu cảm biến nhiệt độ thường bằng các chữ cái viết hoa hoặc hình vẽ trên sơ đồ. Khi xuất hiện những sự thay đổi thì các cảm biến nhiệt độ sẽ đưa ra tín hiệu hiệu được truyền về bộ xử lý trung tâm. Tại đây, bộ xử lý sẽ phân tích và cung cấp kết quả đo đến màn hình hiển thị hoặc các bộ phận khác để điều chỉnh nhiệt độ.

Các loại cảm biến nhiệt độ phổ biến – Cảm biến nhiệt độ độ ẩm là gì 

Hiện nay thiết bị này có rất nhiều loại khác nhau để phù hợp từng yêu cầu công việc, đối tượng cần đo cụ thể. Với một số loại cảm biến nhiệt độ phổ biến như:

– Nhiệt điện trở – RTD: có khả năng đo từ -200 độ C – 700 độ C. Vậy nên nó được dùng phổ biến tại các hệ thống sản xuất hóa chất, nhà máy gia công vật liệu xây dựng.

– Cặp nhiệt độ Thermocouples (Can nhiệt): có độ bền cao, ít hỏng hóc nên được sử dụng để đo nhiệt độ dầu nhớt trong máy nén, đo nhiệt độ lò hơi từ -100 độ C – 1400 độ C.

– Cảm biến bán dẫn: có mạch đơn giản, giá thành hợp lý, đo chính xác. Được dùng trong các mạch điện tử, máy đo nhiệt độ cho không khí…

– Thermistor: có nguyên lý thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi nên có độ bền cao, giá thành thấp, tuổi thọ cao. Cảm biến nhiệt độ độ ẩm này được dùng cho các loại nhiệt kế điện tử…

– Nhiệt kế bức xạ: là những loại sử dụng cảm biến bức xạ để đo nhiệt độ với dải rộng, đo nhiệt độ từ xa. Cảm biến này được dùng trong các loại máy đo nhiệt độ hồng ngoại, camera cảm biến nhiệt để đo lò nung, lò hơi, lò sấy…

Cảm biến độ ẩm là gì?

Chúng là những thiết bị có bộ phận cảm biến có khả năng phát hiện và đo lượng hơi nước hoặc độ ẩm có trong không khí, vật thể. Thiết bị này giúp xác định độ ẩm để phân tích những ảnh hưởng đến con người, động thực vật, ảnh hướng đến quy trình sản xuất của các loại sản phẩm khác nhau. Hiện nay, cảm biến độ ẩm được dùng làm linh kiện của một số loại máy móc hoặc là bộ phận quan trọng của các loại đồng hồ đo độ ẩm.

Phân loại cảm biến độ ẩm – Tìm hiểu về cảm biến nhiệt độ độ ẩm 

Hiện nay, trên thị trường có 3 loại cảm biến được sử dụng rộng rãi để đo nhiệt độ độ ẩm đó chính là:

Cảm biến độ ẩm dạng điện dung

Thiết bị này sử dụng một tụ điện có hai lớp điện cực, ở giữa là một lớp vật liệu điện môi mang tác dụng hút ẩm từ môi trường xung quanh. Các vật liệu được sử dụng làm chất điện môi thường là một lớp màng polyme có hằng số điện môi trong khoảng từ 2 – 15 hoặc một dải oxit kim loại mỏng. Loại cảm biến này chủ yếu được sử dụng để đo đạc giá trị độ ẩm tương đối, đo nhiệt độ độ ẩm trong phạm vi rộng mà không cần bù trừ nhiệt độ hoạt động.

Cảm biến độ ẩm dạng dẫn nhiệt

Thiết bị cảm biến này được sử dụng để đo giá trị tuyệt đối của độ ẩm thông qua sự tính toán về mức độ dẫn nhiệt của môi trường không khí ẩm và không khí khô. Loại cảm biến này có 2 nhiệt điện trở, một cái đặt ở bên trong buồng cảm biến kín được bao bọc bởi nito khô, một cái đặt ở bên ngoài để tiếp xúc với độ ẩm trong không khí. Sau đó nó so sánh được sự chênh lệch để cho ra kết quả đo đạc tỷ lệ thuận với độ ẩm tuyệt đối.

Cảm biến đo độ ẩm dạng điện trở

Đây là loại cảm biến hoạt động dựa vào sự thay đổi điện trở suất ở hai điện cực để đo đạc các giá trị độ ẩm tương đối. Thiết bị này sử dụng các ion muối để đo trở kháng điện trong các nguyên tử. Lúc độ ẩm hoặc nhiệt độ môi trường thay đổi thì điện trở của các điện cũng sẽ thay đổi theo. Ưu điểm của cảm biến điện trở là giá thành khá rẻ, diện tích nhỏ gọn, hoạt động tốt trong các ứng dụng cần giám sát nhiệt độ độ ẩm ở khoảng cách xa.

>> Bài viết liên quan

• Hướng dẫn sử dụng máy đo độ ẩm gỗ Wagner đúng cách
• Quy định nhiệt độ bảo quản thuốc tại nhà thuốc GPP, kho dược bệnh viện

Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ độ ẩm 

Thiết bị cảm biến nhiệt độ được cấu thành từ những bộ phận chính như sau:

– Cảm biến: là bộ phận quan trọng nhất để đo nhiệt độ chính xác.

– Dây kết nối: gồm các loại 2 dây, 3 dây, 4 dây phụ thuộc vào điều kiện sử dụng.

– Chất cách điện: chất cách điện ngăn ngừa đoản mạch, cách điện giữa dây và phần vỏ bảo vệ.

– Chất làm đầy: chính là bột alumina có đặc tính mịn, sấy khô và rung làm nhiệm vụ lấp đầy khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi tác động từ bên ngoài.

– Lớp vỏ: có chức năng bảo vệ toàn bộ cảm biến.

Trong khi đó, cảm biến độ ẩm thì có cấu tạo bao gồm các bộ phận đó là:

– Tụ điện: có chức năng đo sự chênh lệch của độ ẩm được đặt giữa hai điện cực.

– Hai lớp điện cực: có nhiệm vụ hấp thụ độ ẩm từ không khí.

– Một lớp điện môi nằm giữa hai điện cực: cách điện giữa hai lớp điện cực.

– Lớp vỏ: Có tác dụng bảo vệ cảm biến độ ẩm.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ độ ẩm

Cảm biến nhiệt độ hoạt động dựa trên nguyên tắc có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh sẽ xuất hiện sức điện động V tại đầu lạnh. Khi nhiệt độ ở đầu lạnh ổn định thì sẽ đo được thông qua các chất liệu của cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt độ hoạt động chủ yếu theo mối quan hệ giữa vật liệu kim loại và nhiệt độ. Ví dụ khi nhiệt độ bằng 0 thì điện trở ở mức 100Ω. Khi điện trở của kim loại càng tăng thì nhiệt độ càng tăng và ngược lại. Chính vì nguyên lý hoạt động này mà hiện nay các loại cặp nhiệt độ được sản xuất với các sức diện rộng khác nhau: E, J, K, R, S, T.

Cảm biến độ ẩm thì lại hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ hơi nước sẽ làm biến đổi tính chất của từng chi tiết, bộ phận của thiết bị cảm biến. Khi đó, sự thay đổi của hơi nước sẽ làm cho điện trở thay đổi và xuất hiện dòng điện biến thiên. Lúc này cảm biến sẽ thu dữ liệu từ dòng điện biến thiên để phân tích độ ẩm. Sau đó, kết quả sẽ được phân tích theo tỷ lệ %.

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ độ ẩm

Hiện nay, những thiết bị cảm biến này được ứng dụng rộng rãi trong cả lĩnh vực dân dụng lẫn công nghiệp. Nhờ những ưu điểm nổi bật như kích thước nhỏ gọn, tiện lợi, giá thành thấp, khả năng hoạt động đa dạng, chúng được sử dụng phổ biến như sau:

Ứng dụng cảm biến nhiệt độ

Thiết bị này được ứng dụng trong các linh kiện bán dẫn của các loại máy móc hoặc được sản xuất thành các loại máy đo nhiệt độ đa dạng khác nhau.

– Cảm biến nhiệt độ dạng điện tử hoặc bán dẫn, can nhiệt được dùng phổ biến trong công, nông nghiệp

– Dùng để đo nhiệt độ dùng trong xe hơi, nước, sữa, chất lỏng

– Cảm biến nhiệt độ điện trở kim loại được dùng phổ biến trong công nghiệp nhiệt lạnh

– Cặp nhiệt điện loại K, T, R, S, B sử dụng phổ biến trong gia công vật liệu và hóa chất

– Cảm biến nhiệt độ được tích hợp trong nhiệt kế để đo nhiệt độ cơ thể.

Hiện nay, các thiết bị đo nhiệt độ đều sử dụng loại cảm biến này, tiêu biểu như nhiệt kế điện tử, máy đo nhiệt độ tiếp xúc, que đo nhiệt độ… Đây đều là những thiết bị được trang bị cảm biến hiện đại để đo chính xác và nhanh chóng.

Ứng dụng của cảm biến độ ẩm

Các dòng cảm biến đo độ ẩm được dùng phổ biến cho rất nhiều ứng dụng khác nhau, ví dụ như: đo nhiệt độ độ ẩm trong máy in, máy fax, các hệ thống HVAC, sử dụng cho công việc ở các trạm thời tiết, đo nhiệt độ độ ẩm trong xe ô tô, các cơ sở sản xuất chế biến thực phẩm, tủ lạnh…. Một số nhà máy còn sử dụng cảm biến này đo đo đạc nhiệt độ độ ẩm trong các máy sấy, kiểm tra quá trình mất nước của thực phẩm…

Thậm chí, hiện nay còn có những thiết bị tích hợp cả hai cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm để cho ra máy đo độ ẩm nhiệt độ trong từng môi trường nhất định rất tiện lợi với độ chính xác cao.

Hy vọng những thông tin này đã giúp bạn hiểu rõ về khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến nhiệt độ độ ẩm. Nếu cần tư vấn thêm về các thiết bị này, hãy gọi đến TKTECH để được hỗ trợ tốt nhất!