Cảm biến CO có vai trò quan trọng trong quá trình giám sát nồng độ khí độc và đảm bảo an toàn trong môi trường công nghiệp lẫn dân dụng. Để có thể lựa chọn và sử dụng thiết bị đúng cách, việc hiểu cơ bản về nguyên lý hoạt động cảm biến CO là điều cực kỳ cần thiết. Bài viết này của Sensors Việt Nam sẽ tổng hợp thông tin để giúp bạn nắm rõ cơ chế hoạt động và những điều cần lưu ý về cảm biến nồng độ khí CO.
SƠ LƯỢC VỀ KHÍ CO VÀ CẢM BIẾN CO
Trước đi tìm hiểu về nguyên lý hoạt động cảm biến CO, chúng ta hãy cùng điểm qua một số thông tin tổng quan về khí CO và cảm biến khí CO nhé!
Khí CO là một loại khí cực độc, được sinh ra từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn các chất chứa cacbon như xăng, dầu, khí đốt, than, gỗ, các chất hữu cơ, khí thải từ động cơ ô tô, máy phát điện, lò sưởi, bếp gas, thiết bị sưởi ấm… Theo các nghiên cứu, nồng độ khí CO thường tập trung nhiều ở các khu vực kín và có khả năng thông khó kém như tầng hầm, bãi để xe, nhà kho, nhà máy...
Vì tính chất không màu - không mùi - không vị nên khí này gần như thoát được mọi giác quan thông thường của con người. Do đó, việc sử dụng thiết bị cảm biến nồng độ khí CO để giám sát liên tục và cảnh báo khi nồng độ khí vượt ngưỡng an toàn là vô cùng cần thiết, nhằm đảm bảo sức khoẻ và tính mạng con người.
Mức độ tác động của khí CO sẽ phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc:
- Nồng độ trong ngưỡng 1-50 ppm: Gây chóng mặt, đau đầu, buồn nôn
- Nồng độ trong ngưỡng 51-200 ppm: Gây ảo giác, khó thở, tim đập nhanh
- Nồng độ vượt ngưỡng 200 ppm: Gây mất ý thức, tổn thương não và thậm chí tử vong chỉ trong vài phút nếu không được ứng cứu kịp thời.
Sơ lược về khí CO và cảm biến nồng độ khí CO
XEM THÊM: PHÂN LOẠI NGÕ RA - CẢM BIẾN CO 4-20MA/0-10VDC/MODBUS RTU (RS-485)
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CẢM BIẾN CO
Hiện nay có 3 nguyên lý hoạt động cảm biến CO chính, bao gồm:
Nguyên Lý Hoạt Động Cảm Biến Khí CO Điện Hoá
Ứng dụng: Môi trường công nghiệp nặng, hầm lò, bãi xe ngầm, công trình cao tầng yêu cầu độ chính xác cao và ổn định.
Cảm biến CO điện hóa hoạt động dựa trên ba điện cực:
- Điện cực làm việc: Nơi xảy ra phản ứng oxy hóa.
- Điện cực đối: Nơi xảy ra phản ứng khử.
- Điện cực tham chiếu: Dùng để kiểm soát điện thế.
Theo đó, khi khí CO tiếp xúc với bề mặt của cảm biến sẽ sinh ra chuỗi phản ứng hóa học tại các điện cực và tạo dòng điện. Cường độ dòng điện này tỷ lệ thuận với nồng độ CO môi trường. Sau đó, hệ vi mạch sẽ chuyển hoá dòng điện thành chỉ số PPM.
Ưu điểm của nguyên lý hoạt động cảm biến CO điện hóa:
- Độ chính xác cao.
- Tín hiệu đầu ra tuyến tính tốt với nồng độ khí.
- Thời gian đáp ứng nhanh.
- Độ chọn lọc khí cao, ít bị nhiễu.
- Tuổi thọ cao.
Nhược điểm: Giá thành cao và cần bảo trì định kỳ.
Cảm biến khí CO E2618-CO sử dụng công nghệ cảm biến điện hoá
XEM THÊM: TOP 4 CẢM BIẾN KHÍ CO TẦNG HẦM NỔI BẬT TỪ NHÀ EVIKON
Nguyên Lý Hoạt Động Cảm Biến Khí CO Bán Dẫn
Ứng dụng: trong cảm biến CO gia đình, nhà xưởng.
Nguyên lý hoạt động cảm biến CO bán dẫn khá đơn giản, nó thường sử dụng thiếc Dioxide được nung nóng ở nhiệt độ dưới 100°C để tạo điều kiện cho các nguyên tử trên bề mặt thiết tương tác với các phân tử khí. Sự xuất hiện của khí CO sẽ làm giảm điện trở của oxit thiếc. Lúc này, mạch điện tử sẽ nhận biết sự thay đổi điện trở để xác định nồng độ khí CO và kích hoạt báo động khi cần thiết.
Ưu điểm của cảm biến nồng độ khí CO bán dẫn gồm:
- Giá thành rẻ, phù hợp với các mục đích dân dụng.
- Kích thước nhỏ gọn.
- Tuổi thọ cao.
- Độ chính xác cao.
Nhược điểm: Độ chính xác và thời gian đáp ứng thấp hơn cảm biến điện hóa. Dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và các khí khác.
Cảm biến CO bán dẫn thường xuất hiện trong nhà ở
XEM THÊM: CẢM BIẾN NỒNG ĐỘ KHÍ CO: SỰ CỐ THƯỜNG GẶP & CÁCH KHẮC PHỤC
Nguyên Lý Hoạt Động Cảm Biến CO Hồng Ngoại
Ứng dụng: Hệ thống HVAC cao cấp, giám sát chất lượng khí tòa nhà, các khu vực yêu cầu độ chính xác tuyệt đối.
Nguyên lý hoạt động cảm biến CO hồng ngoại dựa trên nguyên tắc hấp thụ ánh sáng hồng ngoại. Trong quá trình hoạt động, cảm biến hồng ngoại phát hiện sự tồn tại của khí CO bằng cách đo sự hấp thụ ánh sáng của phân tử khí ở bước sóng đặc trưng.
Cấu tạo cơ bản của cảm biến nồng độ khí CO hồng ngoại thường bao gồm:
- Nguồn phát hồng ngoại: Phát tia sáng hồng ngoại
- Khoảng lấy mẫu: Nơi không khí đi qua
- Bộ lọc hồng ngoại: Lọc bước sóng cần thiết
- Bộ thu tín hiệu: Cảm nhận mức độ hấp thụ
Quá trình đo lường thường tuân theo các bước sau: Tia hồng ngoại truyền qua khoảng lấy mẫu → Khi tia hồng ngoại đi qua luồng không khí có chứa CO thì một phần bước sóng sẽ bị hấp thụ → Độ hấp thụ được so sánh với bước sóng tham chiếu → Xác định nồng độ CO trong không khí.
Ưu điểm của cảm biến NDIR:
- Phạm vi hoạt động rộng, độ chính xác gần như tuyệt đối.
- Không phụ thuộc vào phản ứng với oxy.
- Tuổi thọ dài, ít cần bảo trì.
- Không bị hao mòn như cảm biến điện hóa.
- Không bị nhiễu.
Nhược điểm: Giá thành rất cao, kích thước lớn hơn và yêu cầu người dùng phải có kiến thức kỹ thuật cao để đáp ứng các tiêu chuẩn cài đặt và hiệu chuẩn.
Cảm biến CO hồng ngoại được dùng nhiều trong hệ thống HVAC cao cấp
XEM THÊM: ĐÁNH GIÁ VÀ SO SÁNH CẢM BIẾN KHÍ CO E2610-CO VÀ E2630-CO
Cảm biến khí CO rất thiết yếu trong các không gian kín và có nguy cơ tích tụ khí CO cao. Việc hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của thiết bị không chỉ giúp bạn chọn được sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng, mà còn đảm bảo độ an toàn tuyệt đối cho con người, đáp ứng các tiêu chí an toàn lao động, tối ưu hoá chi phí năng lượng vào kéo dài tuổi thọ thiết bị hết mức có thể.
Hãy liên hệ ngay cho Sensors Việt Nam nếu bạn cần được tư vấn kỹ hơn về nguyên lý hoạt động cảm biến CO hoặc có nhu cầu mua cảm biến chất lượng cao - giá cạnh tranh nhé!