Ứng dụng quan trọng của cảm biến gió

Cảm biến gió là một trong những loại cảm biến quan trọng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến nghiên cứu khoa học.

Trong bài viết này, CNSG sẽ chia sẻ về cảm biến gió, các loại cảm biến gió phổ biến hiện nay, ưu nhược điểm của từng loại cảm biến và các ứng dụng thực tế của chúng. 

Cảm biến gió là gì? 

Cảm biến gió có tên gọi Tiếng Anh là wind speed sensor hay wind sensor, đây là một dạng cảm biến đo được tốc độ gió. Cảm biến gió được sử dụng như một thiết bị trong dự báo thời tiết.

Cảm biến tốc độ gió còn được gọi là cảm biến đo tốc độ luồng không khí chảy trong đường ống. Cảm biến đo tốc độ gió này có khả năng đo lường được tốc độ của dòng không khí (gió) trong đường ống tại vị trí người dùng lắp cảm biến.

Cảm biến đo tốc độ gió được thiết kế với kết cấu đơn giản, có độ bền cao nên có khả năng chống chịu thời tiết, chống ăn mòn, chịu nước tốt, nó là thiết bị lý tưởng cho nhiều ứng dụng đo gió hiện nay.

Cấu tạo của cảm biến hướng gió

• Thân cảm biến: Thân cảm biến hình trụ hoặc hình hộp được làm từ vật liệu nhẹ như nhôm, thép không gỉ hoặc nhựa. Thân cảm biến chứa các bộ phận cảm biến bên trong và có khả năng xoay theo chiều ngang của cảm biến để đo được hướng gió.
• Bộ cảm biến: Bộ cảm biến bao gồm một bộ cảm biến vô hướng hoặc đa hướng, hoặc sử dụng sóng siêu âm để đo tốc độ và hướng gió. Bộ cảm biến này thường được bảo vệ bởi một lớp vỏ bên trong thân cảm biến.
• Bộ truyền tín hiệu: Bộ truyền tín hiệu được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu điện từ bộ cảm biến sang dạng số hoặc tín hiệu analog. Bộ truyền tín hiệu thường được kết nối với các hệ thống đo lường khác hoặc các thiết bị điều khiển.
• Cơ cấu xoay: Cơ cấu xoay cho phép cảm biến xoay một góc quay cố định, đảm bảo rằng bộ cảm biến có thể đo được hướng gió chính xác. Cơ cấu xoay thường được kết nối với động cơ hoặc hệ thống cơ khí khác để giúp xoay cảm biến.
• Bộ nguồn: Bộ nguồn được sử dụng để cung cấp điện cho cảm biến. Bộ nguồn có thể là nguồn điện AC hoặc DC, hoặc được cung cấp từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc gió.

Các loại cảm biến gió

Cảm biến gió vô hướng

• Cảm biến gió vô hướng là một loại cảm biến gió đơn giản nhất, được sử dụng để đo tốc độ gió và không đo được hướng gió. 
• Cảm biến gió vô hướng bao gồm một cặp cánh quay được đặt vuông góc với nhau và một bộ cảm biến quang điện hoặc điện cảm ứng. 
• Khi gió thổi vào cặp cánh quay, chúng quay với tốc độ tương ứng với tốc độ gió. Bộ cảm biến sẽ đo số vòng quay trong một khoảng thời gian nhất định và tính toán tốc độ gió tương ứng.

Cảm biến gió đa hướng

• Cảm biến gió đa hướng là loại cảm biến gió được thiết kế để đo cả tốc độ và hướng gió. 
• Cảm biến gió đa hướng bao gồm một bộ cảm biến với nhiều đầu dò nhạy cảm được đặt trên một nền tảng xoay. 
• Khi gió thổi vào các đầu dò, chúng tạo ra các tín hiệu điện tương ứng với tốc độ gió và hướng gió. Bộ cảm biến gió đa hướng thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như điều khiển các hệ thống gió quạt và các ứng dụng đo lường thời tiết.

Cảm biến gió siêu âm

• Cảm biến gió siêu âm là một loại cảm biến gió mới, sử dụng sóng siêu âm để đo tốc độ và hướng gió. 
• Cảm biến gió siêu âm bao gồm hai phần: một phần phát sóng siêu âm và một phần thu sóng siêu âm. Khi sóng siêu âm đi qua gió, tần số sóng siêu âm sẽ thay đổi theo tốc độ và hướng gió. 
• Bộ cảm biến gió siêu âm sử dụng các thuật toán đặc biệt để tính toán tốc độ và hướng gió từ tần số sóng siêu âm. Cảm biến gió siêu âm có độ chính xác cao và được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi đo lường chính xác.

Cảm biến gió hoạt động như thế nào?

Nguyên lý làm việc của cảm biến tốc độ gió

Cảm biến tốc độ gió là một thiết bị vật lý dùng để đo tốc độ gió. Gió do luồng không khí tạo ra sẽ thúc đẩy ba cốc gió trên cùng quay và trục trung tâm điều khiển tích hợp phần tử cảm biến bên trong để tạo tín hiệu đầu ra, được sử dụng để tính toán tốc độ gió.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hướng gió

Cảm biến hướng gió có chức năng đo và truyền thông tin về hướng gió. Loại cảm biến này hoạt động thông qua chuyển động quay của một mũi tên trên cánh gió và truyền thông tin đo lường của nó đến bảng mã hóa đồng trục, đồng thời xuất ra giá trị liên quan của hướng gió.

Cảm biến gió siêu âm hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của cảm biến gió siêu âm là thời gian lan truyền của sóng âm trong không khí sẽ bị ảnh hưởng bởi thành phần tốc độ gió song song với hướng lan truyền. 

Các thành phần cơ bản của máy đo gió siêu âm bao gồm máy phát và máy thu sóng siêu âm nằm ở hai đầu đối diện của không gian lấy mẫu.

Tính năng cảm biến gió, cảm biến đo hướng gió.

• Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt.
• Dãy đo rộng, chính xác và độ ổn định tốt.
• Chịu được thời tiết khắc nghiệt và chống ăn mòn tốt.
• Tuổi thọ hoạt động dài và ổn định.
• Điện năng tiêu thụ thấp.

Ưu nhược điểm của cảm biến gió

Ưu điểm 

• Cảm biến gió có độ chính xác cao, độ chính xác có thể đạt tới mức 0,1 m/s và 1 độ.
• Quan trọng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như điều khiển các hệ thống gió quạt và các ứng dụng đo lường thời tiết.
• Cảm biến gió có độ tin cậy cao nhờ có thiết kế để chịu được các điều kiện khắc nghiệt của môi trường, đồng thời có thể hoạt động ở độ cao khác nhau và trong các điều kiện thời tiết khác nhau.

Nhược điểm

• Nhược điểm về độ phức tạp nên cần cài đặt và hiệu chỉnh đúng để đạt được kết quả chính xác.Tùy thuộc vào loại cảm biến mà độ phức tạp sẽ khác nhau.
• Cảm biến gió thường có giá thành cao hơn so với các loại cảm biến khác.Việc lựa chọn loại cảm biến phù hợp với nhu cầu sử dụng sẽ giúp tiết kiệm chi phí.

Ứng dụng của cảm biến đo gió.

• Điều khiển hệ thống gió quạt: Cảm biến gió được sử dụng để đo lường tốc độ gió và hướng gió để điều khiển hệ thống gió quạt. Hệ thống này được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất, nhà máy điện và các tòa nhà chọc trời.
• Cảnh báo thời tiết: Cảm biến gió được sử dụng trong các trạm quan trắc thời tiết để cung cấp thông tin về tốc độ gió và hướng gió. Thông tin này có thể được sử dụng để đưa ra cảnh báo về bão, gió giật và những thay đổi thời tiết khác.
• Điều khiển máy bay và tàu thủy: Cảm biến gió được sử dụng để đo lường tốc độ gió và hướng gió để điều khiển máy bay và tàu thủy. Nó giúp giảm thiểu tác động của gió đối với các phương tiện di chuyển này và tăng tính an toàn cho hành khách.
• Sử dụng trong các thiết bị đo lường khí thải: Cảm biến gió được sử dụng trong các thiết bị đo lường khí thải để đo lường tốc độ gió và hướng gió. Thông tin này được sử dụng để xác định lưu lượng khí thải và tạo ra báo cáo về mức độ ô nhiễm của không khí.
• Sử dụng trong các thiết bị năng lượng tái tạo: Cảm biến gió được sử dụng trong các thiết bị năng lượng tái tạo, như máy phát điện gió, để đo lường tốc độ gió và hướng gió. Thông tin này được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của thiết bị.
• Sử dụng trong các dự án điện mặt trời: Cảm biến gió được sử dụng trong các dự án điện mặt trời để đo lường tốc độ gió và hướng gió. Thông tin này được sử dụng để dự đoán lượng điện mặt trời được tạo ra và tối ưu hóa vị trí của các tấm pin mặt trời.
• Sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải: Cảm biến gió được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải để đo lường tốc độ gió và hướng gió. Thông tin này được sử dụng để định vị mùi hôi từ các vùng xử lý nước thải và đưa ra cảnh báo khi mùi hôi vượt quá mức cho phép. Nó giúp giảm thiểu ảnh hưởng của mùi hôi đến môi trường xung quanh và đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người.