Các cảm biến được dùng trong ngành công nghiệp các hệ thống tự động hóa tòa nhà (BAS) thường chỉ đơn giản là các điện trở thay đổi theo nhiệt độ, gọi là “nhiệt điện trở”. Khi nghĩ về một điện trở, người ta thường hình dung ra một linh kiện điển tử với vài vạch màu viền xung quanh, và hai sợi dây thò ra ở hai đầu. Nhiệt điện trở có kích thước gần tương đương với “người em họ” bên điện tử, và cũng tương tự về chức năng, tuy nhiên thay vì cho ra một giá trị điện trở cố định, điện trở của nó lại là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ xung quanh nó. Điện trở của thiết bị này tỉ lệ nghịch với nhiệt độ đo được, theo nghĩa là khi nhiệt độ tăng, điện trở của nhiệt điện trở giảm. Các điện trở nhiệt ngày nay có độ chính xác cao, ổn định, dùng nhiều lần, và giá rẻ, khiến cho chúng trở nên rất dễ ứng dụng vào ngành công nghiệp HVAC và vào điều khiển tự động hóa tòa nhà.
Bảng dưới đây thể hiện các giá trị điện trở biến thiên theo nhiệt độ đối với một nhiệt điện trở tiêu chuẩn dùng trong BAS. Cảm biến đặc biệt này được đặc trưng bằng điện trở 10.000 ohm ở 77 độ Fahrenheit, hoặc đơn giản hơn, 10K ohm @ 77 0F. Cũng có các kiểu nhiệt điện trở với các đặc trưng nhiệt độ – điện trở khác, nhưng chúng ta sẽ tiếp tục thảo luận với điện trở này.
Bài báo này chỉ nói về việc lựa chọn điện trở, vì thế chúng ta sẽ khảo sát các ứng dụng khác nhau và thảo luận xem loại cảm biến nào được dùng trong ứng dụng nào. Lưu ý rằng tất cả các kiểu cảm biến dưới đây đều dùng nhiệt điện trở làm phần tử cảm biến cơ bản.
Cảm biến nhiệt độ ngoài trời
Các cảm biến nhiệt độ không khí ngoài trời được thiết kế và chế tạo để chịu được điều kiện khắc nghiệt của môi trường ngoài trời. Nhiệt điện trở được bảo vệ khỏi các yếu tố, giấu ở bên trong một lớp vỏ hô hấp, hô hấp nghĩa là thông gió, đơn giản là lớp vỏ này có vài lỗ thủng cho phép cảm biến thở (hm?). Hộp đấu nối dây được cách ly với mọi ảnh hưởng của thời tiết, và toàn bộ hệ thống được dùng để cài đặt ngoài trời.
Toàn bộ bài báo này trình bày về việc lựa chọn cảm biến, tuy nhiên sẽ là cẩu thả nếu không nói một chút về việc lắp đặt cảm biến ngoài trời như thế nào và ở đâu. Hệ thống này sẽ được lắp ở sườn của tòa nhà, thường là tường phía bắc, hoặc ở chỗ mà không có nhiều ánh sáng chiếu vào trong một ngày. Vị trí lý tưởng là khi tòa nhà có một tầng áp mái có thiết bị cơ khí. Cảm biến có thể lắp ở tường ngoài phía bắc, cao hơn mắt, để nó không bị ảnh hưởng của nước mưa tích tụ, xáo trộn, hoặc bất cứ cái gì khác. Hướng bắc rất phù hợp, đặc biệt là trong những tháng thu-đông-xuân khi mặt trời làm công việc của nó ở nửa phía nam của bầu trời từ sáng đến tối.
Không nhằm thay đổi đề tài, nhưng cảm biến không khí ngoài trời cũng có thể được dùng kết hợp theo kiểu nhiệt độ – cộng – độ ẩm. Sở dĩ nói về điều này là bởi vì nếu bạn đang lắp đặt một cảm biến nhiệt độ không khí ngoài trời của một BAS, bạn cũng có thể chạy vào xưởng và lấy một cảm biến kết hợp, vì độ ẩm không khí ngoài trời đóng một vai trò quan trọng trong điều khiển nhiệt độ, có lẽ cũng quan trọng như nhiệt độ không khí ngoài trời, nếu không nói là hơn trong một số trường hợp. Hãy “cảm giác” nó để gộp nó vào, ngay cả khi tài liệu kỹ thuật không yêu cầu một cách rõ ràng.
Cảm biến nhiệt độ phòng
Cảm biến nhiệt độ phòng có rất nhiều kiểu khác nhau, từ kiểu vỏ có trang trí với chuông và sáo, cho đến các loại cảm biến bằng thép tấm không gỉ khung trần. Hầu hết những loại này có thể “lắp thẳng đứng”, nghĩa là chiều dài của thiết bị được lắp theo chiều dọc, giống như công tắc đèn điện một nút. Tuy nhiên, cũng có những thiết bị thích nghi, hay “tấm thừa”, ví dụ dùng trong một tình huống che một lỗ thủng do một cảm biến nhiệt lắp thẳng đứng để lại. Hoặc đơn giản là khi bạn tính toán một cách ngớ ngẩn và định hướng sai một lỗ thủng trên tường (vốn không bao giờ xảy ra, phải không?).
Một điểm chung của tất cả các cảm biến nhiệt độ phòng tất nhiên là nhiệt điện trở. Từ đó có các lựa chọn như sau: chỉnh điểm đặt bằng nút gạt hoặc nút bấm, ấn nút ở chế độ nhàn rỗi, kết nối truyền thông, và chỉ thị nhiệt độ trong phòng. Nếu cảm biến là một “cảm biến thông minh” nghĩa là nó được thiết kế một cách đặc biệt để “liên lạc” với một bộ điều khiển số, thì nó cũng có thể đi kèm với một màn hình LCD có thể hiển thị nhiệt độ phòng, nhiệt độ đặt, và thậm chí cả nhiệt độ ngoài trời, miễn là có một cảm biến nhiệt độ OA gắn vào BAS ở một chỗ nào đó dọc theo đường dây.
Việc chọn một cảm biến thích hợp phụ thuộc vào ứng dùng và cần có một chút hiểu biết. Trừ khi người ta yêu cầu từ trước, bạn cần phải có một quyết định rõ ràng về việc sẽ dùng cái gì. Vỏ có trang trí hay cảm biến đơn giản, màu sắc có quan trọng không, hiển thị nhiệt độ thế nào? Người dùng có cần xem nhiệt độ phòng là bao nhiêu không, người dùng có điều chỉnh được không, việc sử dụng phòng sau giờ làm việc như thế nào, có cần một nút tổng không, tấm nhựa hoặc lồng bảo vệ thì sao?
Những câu hỏi này và những câu hỏi khác cần phải được giải đáp trước khi chọn một cảm biến nhiệt độ phòng thích hợp. Cho nên hãy tự giúp bạn, suy nghĩ một chút, và đừng ngại hỏi vài câu để chọn cảm biến. Điều cuối cùng cần làm đối với một dựa án lớn với rất nhiều rắc rối như thế, là chúng ta chỉ biết rằng đã chọn sai, sau khi đã lắp đặt và đi dây xong xuôi!
Cảm biến ống thông gió
Ta giới hạn việc thảo luận ở hai loại thường gặp nhất của cảm biến ống thông gió: cảm biến que dò và cảm biến trung bình.
Cảm biến que dò gồm có một nhiệt điện trở và một que dò bằng kim loại rắn. Nhiệt điện trở được nhét vào bên trong que dò, hướng về đầu que, sau đó que dò được đút vào ống thông gió. Cảm biến que dò là loại đa mục đích rất tốt cho việc đo nhiệt độ của luồng khí trong ống thông gió. Cảm biến này có chiều dài từ 10 cm cho đến 46 cm hoặc dài hơn, nếu được làm theo yêu cầu đặc biệt. Hãy chọn loại cảm biến dò sao cho đầu cảm biến với tới được nửa phía trên của mặt cắt đường ống, trong khi nó hướng tới giữa dòng khí để có thể thấy được vận tốc lớn nhất, và một vụ cá cược chắc ăn để đọc được nhiệt độ một cách chính xác nhất. Đối với VAV và các ứng dụng về hộp có làm mát bằng quạt, một que dò 20 cm là đủ tốt để dùng, trừ phi bạn có những hộp VAV nhỏ hoặc lớn một cách bất thường.
Cảm biến trung bình có một ống trụ rỗng bằng kim loại, có thể uốn cong được. Các cấu trúc truyền thống dùng nhiều nhiệt điện trở, đặt ở các vị trí cách đều nhau bên trong ống (40 hoặc 60 cm), và được nối song song. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất giới thiệu công nghệ cảm biến liên tục không dùng các nhiệt điện trở rời rạc. Dù sao đi nữa, các cảm biến trung bình sẽ đảm nhiệm những chỗ mà cảm biến que dò bỏ qua, về khía cạnh kích cỡ của ống. Đối với những ống rộng trên 1m20, tốt nhất là nên dùng một cảm biến trung bình. Cảm biến được đặt theo kiểu uốn khúc, tiến và lùi theo tiết diện ngang của ống và được đỡ ở những nơi tiếp xúc với ống. Nói chung là nên có 30 cm cảm biến dài cho khoảng 900 cm2 ống. Ví dụ, ống thông gió kích thước khoảng 0,7m2 cần có khoảng 2,4m cảm biến.
Cảm biến trung bình cũng hữu ích ở các vùng có hỗn hợp khí của các thiết bị gió, nơi có thể có phân tầng khí, là một cách nói khác của trường hợp không khí không có cơ hội trộn lẫn với nhau hoàn toàn và có nhiệt độ không giống nhau. Đây là trường hợp thường gặp phải khi luồng khí bên ngoài gặp luồng khí quay ngược. Khi đó cần dùng một cảm biến trung bình trong buồng khí trộn để đảm bảo khả năng đọc tốt nhiệt độ của toàn bộ khối khí thổi qua buồng.
Tất cả những kiểu cảm biến này thường đi kèm với một “hộp đấu dây”, hoặc một vỏ bọc cho phép tiếp cận được đến các đầu nối của cảm biến. Hộp này có chỗ để gắn các dây dẫn mềm, và có thể chỉ đơn giản là một vỏ nhựa, một “hộp kỹ thuật” kim loại 5cm10cm giống như loại vẫn thường có ở sau một công tắc gắn trên tường, hoặc là một lớp vỏ chịu thời tiết dùng để lắp đặt ngoài trời. Tất nhiên cũng có thể đặt hàng một cảm biến không có hộp đi dây, nếu các đầu nối trồi ra từ cuối que dò, tuy nhiên hộp đi dây sẽ làm cho cảm biến được gắn gọn gàng hơn, và để dự phòng nếu như dự án yêu cầu tất cả các dây dẫn đều phải chạy trong ống dẫn.
Cảm biến đường nước
Các cảm biến nhúng chìm trong nước cũng được chế tạo tương tự như cảm biến que dò ống thông gió, và có các kích cỡ khác nhau từ 5cm tới 20cm. Các cảm biến này được thiết kế để đặt vào trong đầu nối của ống, đầu nối này có thể làm bằng đồng thau, hoặc thường thì bằng thép không rỉ, và được hàn vào ống sao cho phần que dò có thể được “nhúng” vào chất lỏng bên trong ống.
Chiều dài của phần nhúng vào chất lỏng nói chung phụ thuộc vào cỡ của ống. Cảm biến nhúng 5cm và 10cm chiếm phần lớn các ứng dụng trong HVAC, mặc dù có vài trường hợp có thể cần loại lớn hơn (ống to!). Không có gì nhiều để nói về những thứ này, ngoại trừ, tùy thuộc vào việc lắp đặt, một lượng nhỏ dầu dẫn nhiệt cần được bôi vào đầu nối trước khi lắp cảm biến, để đảm bảo truyền nhiệt tốt và đo nhiệt độ chính xác
Back
