Cảm biến nhiệt độ độ ẩm là thiết bị cảm biến được tạo nên từ những thiết bị điện tử có độ nhạy cao, được dùng để đo đạc mức độ ẩm và nhiệt độ trong không khí. Chúng có thể đo được mức độ ẩm tương đối, tuyệt đối hoặc cụ thể dựa vào bộ phận cảm biến.

Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm là cảm biến đo độ ẩm và nhiệt độ được tạo nên từ những thiết bị điện tử có độ nhạy cao, được dùng để đo đạc mức độ ẩm và nhiệt độ trong không khí. Chúng có thể đo được mức độ ẩm tương đối, tuyệt đối hoặc nhiệt độ và độ liên tục.

Cảm biến nhiệt độ độ ẩm khá nhạy cảm với môi trường, được sử dụng để đo đạc những thông số liên quan đến độ ẩm và nhiệt độ của không khí. Vậy chi tiết thiết bị cảm biến này có những loại nào, nguyên lý hoạt động cũng như tính ứng dụng trong đời sống của cảm biến này ra sao, hãy cùng Sensors Việt Nam tìm hiểu những thông tin liên quan đến cảm biến nhiệt độ độ ẩm trong bài viết bên dưới đây.

Độ ẩm tuyệt đối & Độ ẩm tương đối

Nói chung có hai loại độ ẩm tuyệt đối và tương đối. Độ ẩm tuyệt đối cho biết độ ẩm có trong một khối không khí mà không tính đến nhiệt độ trong khi độ ẩm tương đối cho biết độ ẩm có trong không khí liên quan đến nhiệt độ của không khí. Độ ẩm tuyệt đối xác định lượng nước bằng cách chia trọng lượng của bưu kiện cho thể tích của nó trong khi độ ẩm tương đối được tính bằng cách chia lượng nước có trong đó chia cho tổng khả năng chứa không khí của lô nhân với 100. 

Độ ẩm tương đối

Hơi nước, tinh thể băng và lượng mưa đều tồn tại trong bầu khí quyển của Trái đất. Phần trăm hơi nước trong không khí dao động khi nhiệt độ thay đổi được gọi là độ ẩm tương đối. Ở áp suất không đổi, một khối không khí bão hòa hoàn toàn không thể giữ lại bất kỳ phân tử nước nào nữa, dẫn đến độ ẩm tương đối là 100 phần trăm. Không khí có thể lưu trữ nhiều phân tử nước hơn khi nhiệt độ tăng lên, làm giảm độ ẩm tương đối. Độ ẩm tương đối tăng khi nhiệt độ giảm. Khi nhiệt độ không khí đạt đến giá trị điểm sương, độ ẩm tương đối của không khí tăng lên. Do đó, nhiệt độ có mối quan hệ trực tiếp với lượng ẩm mà khí quyển có thể lưu trữ.

Mối quan hệ giữa độ ẩm tương đối và nhiệt độ

Chúng ta đã biết nhiệt độ là gì và độ ẩm là gì và chúng ta cũng đã biết hai loại độ ẩm. Như chúng ta đã biết, cả hai khái niệm này tức là. Nhiệt độ và Độ ẩm khác nhau nhưng chúng có liên quan đến nhau. Công thức quan hệ giữa độ ẩm và nhiệt độ nói đơn giản là chúng tỉ lệ nghịch với nhau. Nhiệt độ tăng dẫn đến độ ẩm tương đối giảm nên không khí khô hơn, ngược lại khi nhiệt độ giảm không khí ẩm nghĩa là độ ẩm tương đối tăng.

Phân loại cảm biến độ ẩm

Trên thị trường hiện nay đang có 3 loại cảm biến độ ẩm chính, được sử dụng rộng rãi đó là: cảm biếm độ ẩm điện dung, cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt và cảm biến độ ẩm điện trở.

Cảm biến độ ẩm điện dung là thiết bị sử dụng một tụ điện có 2 lớp điện cực và ở giữa là một lớp vật liệu điện môi mang tác dụng hút ẩm từ môi trường không khí xung quanh. Thường các vật liệu sử dụng làm chất điện môi sẽ là một lớp màng polyme có hằng số điện môi trong khoảng tầm từ 2 – 15 hoặc một dải oxit kim loại mỏng. Thiết bị này sẽ sử dụng để đo đạc độ ẩm tương đối, dùng để đo phạm vi nhiệt độ độ ẩm rộng mà không cần bù nhiệt độ hoạt động.

Cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt là thiết bị cảm biến có thể sử dụng để đo giá trị tuyệt đối của độ ẩm thông qua các tính toán mức độ dẫn nhiệt của môi trường không khí ẩm và không khí khô. Loại cảm biến nhiệt độ độ ẩm này có 2 nhiệt điện trở đặt 1 cái ở bên trong buồng cảm biến kín bao bọc bằng ni tơ khô và 1 nhiệt điện trở đặt bên ngoài để tiếp xúc với độ ẩm trong không khí để có thể so sánh được sự chênh lệch từ đó cho ra kết quả đo đạc tỷ lệ thuận với độ ẩm tuyệt đối.

Cảm biến độ ẩm điện trở là cảm biến hoạt động dựa vào sự thay đổi điện trở suất ở 2 điện cực để đo đạc các giá trị độ ẩm tương đối. Chúng sử dụng đến các ion muốn để đo trở kháng điện trong các nguyên tử. Lúc độ ẩm hay nhiệt độ môi trường thay đổi, điện trở của các điện cực sẽ thay đổi theo. Cảm biến nhiệt độ độ ẩm này khá rẻ, có diện tích nhỏ gọn, hoạt động tốt trong những ứng dụng cần giám sát từ những khoảng cách xa.

Nguyên lý hoạt động cảm biến độ ẩm

Cảm biến nhiệt độ độ ẩm sẽ hoạt động dựa theo nguyên lý hấp thụ hơi nước để biến đổi tính chất, thành phần cảm nhận trong cảm biến từ đó làm cho thiết bị điện trở thay đổi giá trị, xuất hiện sự biến đổi của dòng điện nhờ vậy sẽ xác định, đo lường được độ ẩm thay đổi.
Cảm biến nhiệt độ độ ẩm điện dung thì khi không khí đi qua 2 tấm kim loại thì khi có sự thay đổi độ ẩm không khí sẽ tạo được sự biến đổi điện dung giữa các bản.
Cảm biến nhiệt độ độ ẩm có rất nhiều ứng dụng từ dân dụng đến trong các lĩnh vực công nghiệp nhờ vào kích thước nhỏ gọn, tiện lợi, giá thành thấp như là để đo đạc độ ẩm trong máy in, máy fax, các hệ thống HAVC, đo đạc độ ẩm và nhiệt độ không khí ở các trạm thời tiết, trong xe ô tô, tại nơi chế biến thực phẩm hay tủ lạnh,.. Ở những nhà máy sử dụng thiết bị cảm biến này để đo đạc trong các máy sấy, kiểm tra quá trình mất nước của thực phẩm.