Cảm biến độ ẩm là gì? Có những ứng dụng quan trọng nào?

Cùng với các loại cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang,…thiết bị cảm biến độ ẩm cũng là thiết bị cảm ứng tiêu biểu được dùng cho các ứng dụng quan trọng để phát hiện độ ẩm, điều chỉnh chất lượng không khí và những ứng dụng trong thực phẩm, y tế,…

Cảm biến độ ẩm là gì?

• Cảm biến độ ẩm là thiết bị cảm biến tiêu biểu, thiết bị này được dùng nhiều với mục đích để đo độ ẩm không khí hoặc đo độ ẩm đất. 
• Cảm biến đo độ ẩm được ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành và lắp đặt với nhiều ứng dụng quan trọng khác nhau.
• Cảm biến độ ẩm là thiết bị điện tử được các chuyên gia kỹ thuật nghiên cứu chế tạo, lắp đặt trong hệ thống để có khả năng đo và phát hiện độ ẩm trong không khí một cách chính xác. 
• Thiết bị cảm biến độ ẩm còn được gọi với tên gọi khác là ẩm kế, loại này với đầu cảm biến có độ nhạy cao khi tiếp xúc với hơi nước trong không khí.
• Ẩm kế được lắp đặt ở những khu vực quan trọng cần kiểm soát về độ ẩm. Bởi độ ẩm là nguyên nhân hàng đầu phát sinh ra nấm mốc, độ ẩm quá cao cũng sẽ ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất, sức khỏe con người trong một số lĩnh vực.
• Về phân loại, cảm biến độ ẩm cũng được chia thành nhiều loại với các yêu cầu môi trường hoạt động và cấu tạo đặc trưng thiết bị khác nhau. Các loại cảm biến độ ẩm không khí hiện nay bao gồm: cảm biến độ ẩm tuyệt đối và cảm biến độ ẩm tương đối.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm 

Nguyên lý hoạt động chung

Cảm biến đo độ ẩm hoạt động dựa trên nguyên lý là sự hấp thụ hơi nước làm biến đổi tính chất của chi tiết, thành phần cảm nhận trong cảm biến từ đó sẽ làm thay đổi điện trở của cảm biến và xác định chính xác được độ ẩm. 

• Đối với một ẩm kế điện dung: không khí sẽ chảy vào vị trí 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. Loại này sẽ 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.

Nguyên lý cảm biến độ ẩm điện trở 

Đầu cảm biến độ ẩm điện trở được làm từ chất liệu sứ hoặc polymer hoạt động dựa trên nguyên tắc hấp thụ hơi nước, làm thay đổi được tính chất và giá trị điện trở.

Từ những sự thay đổi giá trị điện trở của cảm biến sẽ xác định được độ ẩm trong môi trường.

Nguyên lý cảm biến độ ẩm điện dung

Nguyên lý hoạt động chính của đầu cảm biến độ ẩm điện dung là cho không khí chảy vào 2 đầu của tấm kim loại. 

Điện dung khi nhận tín hiệu cảm biến sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với độ ẩm không khí trong môi trường, từ đó giúp xác định được độ ẩm môi trường chính xác. 

Nguyên lý cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt

Đặc điểm thiết bị cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt sẽ có 2 đầu cảm biến. Trong đó, 1 đầu của cảm biến được bọc trong nito khô, đầu còn lại sẽ được để trong môi trường không khí tự nhiên. 

Sự chênh lệch độ ẩm ở 2 đầu cảm biến sẽ xuất hiện quá trình truyền điện, dẫn đến tính toán được cường độ dòng điện và xác định được độ ẩm.

Các loại cảm biến độ ẩm phổ biến và ưu điểm của từng loại

Loại cảm biến	Ưu điểm
Cảm biến điện dung	– Độ chính xác cao – Khả năng đo trong khoảng rộng – Độ bền cao – Giá thành phải chăng – Khả năng đo trong khoảng rộng
Cảm biến điện trở	– Độ chính xác cao – Kích thước nhỏ và dễ dàng tích hợp vào các thiết bị nhỏ gọn – Tiêu thụ năng lượng thấp
Cảm biến điện dung với điện trở	– Khả năng đo độ ẩm trong không khí và đất – Tích hợp các tính năng bổ sung như đo nhiệt độ và ánh sáng – Tương thích với các hệ thống điều khiển tự động và IoT
Cảm biến sợi quang	– Khả năng đo độ ẩm cả trong không khí và chất lỏng – Độ ổn định và độ tin cậy cao – Khả năng chống ăn mòn và tác động từ môi trường
Cảm biến điện dung không dây	– Đo được độ ẩm trong khoảng rộng và từ xa – Không cần dây kết nối, thuận tiện cho các ứng dụng không dây – Tích hợp các chức năng giao tiếp không dây như Bluetooth hoặc Wi-Fi
Cảm biến điện tử	– Kích thước nhỏ và linh hoạt trong việc tích hợp vào các thiết bị di động – Tiêu thụ năng lượng thấp và tuổi thọ cao – Cung cấp độ chính xác và độ tin cậy

Các tiêu chí trong lựa chọn cảm biến độ ẩm.

Để lựa chọn được loại cảm biến độ ẩm phù hợp với hệ thống và đảm bảo khả năng phản xạ nhạy với độ ẩm, người dùng cần lưu ý những tiêu chí quan trọng trong lựa chọn cảm biến độ ẩm bao gồm:

• • Độ chính xác của cảm biến độ ẩm: dựa theo những yêu cầu môi trường cần đo độ ẩm không khí người dùng có thể cân nhắc lựa chọn cảm biến độ ẩm loại tương đối hoặc tuyệt đối.
  • Độ tuyến tính: đây là chỉ số cho phép độ ẩm dẫn điện để chỉ ra chênh lệch điện áp, từ đó xác định được độ ẩm không khí.
  • Độ nhạy, thời gian đáp ứng của cảm biến độ ẩm: để cung cấp số liệu độ ẩm chính xác.
  • Số lần lặp lại được đo trên 1 cảm biến: cho phép tổng hợp số liệu độ ẩm 1 cách chính xác nhất.
  • Ngoài ra khi lựa chọn để mua cảm biến độ ẩm không khí cần chọn mua loại chính hãng, với đầy đủ chứng nhận CO và CQ từ nước nhập khẩu. 
  • Nguồn điện sử dụng: nguồn điện dùng cho cảm biến độ ẩm phải tương thích với vị trí hệ thống cần được lắp đặt, tránh chênh lệch gây ra sự cố cháy nổ.
  • Tính ổn định: lựa chọn mua cảm biến độ ẩm có tính ổn định cao, dùng được trong thời gian dài và ít hư hỏng để tiết kiệm chi phí thay thế và sửa chữa.

• Khả năng phục hồi sau ngưng tụ hơi nước: đây là yếu tố quan trọng cần được quan tâm khi chọn mua cảm biến độ ẩm nhằm đảm bảo cảm biến vẫn hoạt động tốt.

• Ngoài ra, người dùng cần xem xét một số đặc tính quan trọng khác như tính kháng nhiễm chất bẩn, tạp chất, kích cỡ và bao gói, tính hiệu quả và giá thành, bảo dưỡng và thay thế khi có hỏng hóc,…

Ứng dụng của cảm biến độ ẩm

Cảm biến đo độ ẩm là thiết bị cảm biến quan trọng, được ứng dụng trong nhiều ngành và lắp đặt nhiều ứng dụng khác nhau:

• Lắp đặt trong nhà: cảm biến độ ẩm được sử dụng lắp đặt trong nhà để hỗ trợ cho việc kiểm soát độ ẩm, giảm sự phát sinh nấm mốc. Ứng dụng trong các tòa nhà, khu chung cư, văn phòng làm việc,…để kiểm soát và cải thiện chất lượng không khí. 
• Lắp đặt trong phòng nghiên cứu, hóa sinh: cảm biến độ ẩm khi lắp đặt trong môi trường này sẽ có khả năng kiểm soát môi trường lý tưởng, ghi chép số liệu chính xác cho các thí nghiệm diễn ra thành công.
• Lắp đặt trong kho dược phẩm, thực phẩm: trong môi trường kho thực phẩm và dược phẩm cần kiểm soát nghiêm ngặt các yếu tố về hơi nước, độ ẩm,… ảnh hưởng đến tuổi thọ hàng hóa.
• Lắp đặt trong bảo tàng: ẩm kế được lắp đặt trong bảo tàng để bảo quản hiện vật, nhằm kiểm soát độ ẩm, trong môi trường tối ưu.
• Ứng dụng trong trồng trọt:  thiết bị này khi được ứng dụng trong trồng trọt sẽ tối ưu điều kiện lý tưởng cho cây trồng hỗ trợ giúp thảm thực vật phát triển.