Độ ẩm tương đối là gì?
Độ ẩm tương đối (RH — Relative Humidity) là tỉ lệ phần trăm giữa lượng hơi nước thực tế trong không khí so với lượng hơi nước tối đa không khí có thể chứa ở cùng nhiệt độ. RH = 100% nghĩa là không khí bão hòa hơi nước. RH phụ thuộc nhiệt độ: cùng lượng hơi nước nhưng nhiệt độ tăng thì RH giảm.
Cảm biến độ ẩm thường đo kèm nhiệt độ vì hai đại lượng liên quan chặt chẽ. Điểm sương (dew point) — nhiệt độ mà tại đó hơi nước ngưng tụ — tính được từ RH và nhiệt độ, quan trọng trong thiết kế hệ thống điều hòa và phòng sạch.
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến điện dung (Capacitive)
Lớp polymer hút ẩm (hygroscopic) được kẹp giữa 2 điện cực. Khi độ ẩm tăng, polymer hấp thụ thêm hơi nước, hằng số điện môi tăng → điện dung tăng. Mạch xử lý đo điện dung và quy đổi ra % RH.
- Độ chính xác: ±1–3% RH, ổn định dài hạn tốt
- Dải đo: 0–100% RH (đa số không ngưng tụ)
- Ít bị ảnh hưởng bởi hóa chất hơn kiểu điện trở
- Ứng dụng: công nghiệp, tòa nhà, phòng sạch, khí tượng
Cảm biến điện trở (Resistive)
Vật liệu hút ẩm thay đổi điện trở khi độ ẩm thay đổi. Rẻ hơn nhưng kém ổn định, dễ bị nhiễm bẩn hóa học.
- Độ chính xác: ±3–5% RH
- Ứng dụng: thiết bị dân dụng đơn giản, điều hòa gia đình
Module cảm biến tích hợp phổ biến
| Model | Hãng | Độ chính xác RH | Giao tiếp | Điện áp | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|---|
| SHT30 | Sensirion | ±2% RH, ±0,2°C | I²C | 2,4–5,5 V | Công nghiệp, IoT chất lượng cao |
| SHT40 | Sensirion | ±1,8% RH, ±0,2°C | I²C | 1,08–3,6 V | Thiết bị tiêu dùng cao cấp |
| DHT22 (AM2302) | AOSONG | ±2% RH, ±0,5°C | 1-Wire | 3,3–5,5 V | DIY, prototype, nông nghiệp đơn giản |
| DHT11 | AOSONG | ±5% RH, ±2°C | 1-Wire | 3,3–5,5 V | Học tập, demo — không dùng công nghiệp |
| HIH6130 | Honeywell | ±4% RH | I²C | 2,3–5,5 V | Tòa nhà, HVAC |
Ứng dụng thực tế
- HVAC tòa nhà: cảm biến SHT30 hoặc Vaisala HMT lắp trong duct gió hồi, kết nối BMS qua Modbus để điều khiển bộ ẩm/khử ẩm, duy trì 45–55% RH trong văn phòng
- Nhà kính nông nghiệp (VN): DHT22 hoặc SHT30 kết hợp Arduino/ESP32, điều khiển phun sương tự động khi RH <70% (phổ biến ở Đà Lạt, Lâm Đồng)
- Kho lạnh thực phẩm: giám sát RH liên tục, cảnh báo khi vượt ngưỡng, ghi log theo HACCP
- Sản xuất điện tử (PCB): duy trì RH <40% trong khu vực hàn SMT để tránh hấp thụ ẩm linh kiện
- Bảo quản gỗ, giấy, thuốc lá: kiểm soát độ ẩm để tránh mốc và biến dạng
Đầu ra và kết nối PLC
- Transmitter công nghiệp: đầu ra 4–20 mA (0–100% RH) hoặc 0–10 V — kết nối trực tiếp module AI của PLC
- Modbus RTU qua RS-485: một cảm biến có thể truyền cả nhiệt độ và RH qua 1 cặp dây
- Module nhúng (SHT30, DHT22): giao tiếp I²C hoặc 1-wire với vi điều khiển, không đủ tín hiệu cho PLC công nghiệp lớn mà không có thêm module chuyển đổi