Cảm biến đo tốc độ gió

Xin chào tất cả các bạn, trong bài viết này mình xin giới thiệu đến các dòng một dòng cảm biến có khả năng đo lường tốc độ cũng như nhiệt độ gió hay lưu lượng luồng không khí trong đường ống. Đây là một thiết bị cảm biến được tích hợp 2 chức năng để có thể giám sát tốc độ và nhiệt độ thông qua đầu dò của cảm biến. Nếu các bạn đang có nhu cầu tìm hiểu cũng như chọn mua thiết bị như vậy thì có thể tham khảo bài viết này của mình nhé. Bài viết sẽ đề cập đến các nội dung chính như khái niệm về cảm biến đo tốc độ gió và nhiệt độ gió trong ống dẫn ? Các phạm vi chúng ta có thể ứng dụng loại thiết bị này ? Các thông số kỹ thuật cần quam tâm ? Các thiết bị hỗ trợ kết nối và một vài thông tin chi tiết có liên quan khác.

Trong các ngành công nghiệp nói chung và các ngành sản xuất chế tạo nói riêng thì các đại lượng vật lý như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và chênh áp luôn được đặt lên hàng đầu. Chính vì thế mà nhu cầu đo lường chúng cũng không ngừng tăng cao, đòi hỏi các hãng sản xuất phải cho ra được các loại thiết bị đo lường chuyên dụng.

Và cảm biến đo tốc độ – nhiệt độ luồng không khí trong ống là một trong những loại cảm biến thực sự cần thiết nhất trong công nghiệp hiện nay.

Cảm biến đo tốc độ gió, lưu lượng gió và nhiệt độ gió là gì ?

Trước khi vào nội dung chính thì chúng ta cùng nhau tìm hiểu sơ lược về dòng thiết bị này trước nhé. Cảm biến đo tốc độ gió hay còn gọi là cảm biến đo tốc độ luồng không khí chảy trong đường ống là một thiết bị cảm biến có khả năng đo lường được các đại lượng như tốc độ và nhiệt độ dòng không khí (gió) trong đường ống tại vị trí chúng ta lắp cảm biến.

Cảm biến này sẽ bao gồm 1 đầu dò được lắp vào đường ống và một phần housing có nhiệm vụ điều khiển và cho ra tín hiệu analog 4-20ma hay 0-10V. Cảm biến được cấu tạo từ nhựa cao cấp có khả năng chống ăn mòn và đảm đảm độ bền trong suốt quá trình sử dụng.

Mình xin giới thiệu đến các bạn dòng cảm biến đo lường tốc độ gió và nhiệt độ gió đường ống có model là IVL10 và IVL20 được sản xuất bởi hãng Produal của Phần Lan. Hai dòng này được sử dụng trong 2 mức tốc độ gió khác nhau lần lượt là 0-10m/s và 0-20m/s, tùy vào nhu cầu sử dụng của chúng ta như thế nào mà chúng ta chọn loại cho phù hợp. Và hơn nữa thì đây là dòng cảm biến có nguồn gốc từ Châu Âu nên các tiêu chuẩn chất lượng của thiết bị luôn được đảm bảo.

Các ứng dụng có thể sử dụng dòng cảm biến đo tốc độ, lưu lượng gió và nhiệt độ:

Thông thường thì các loại cảm biến đo tốc độ gió này sẽ được sử dụng trong các hệ thống HVAC. Dùng nhiều trong các đường ống nhằm mục đích giám sát tốc độ gió trong đường ống. Dòng này thường hay gặp trong các đường ống gas, đường ống khí, lò sấy, lò hơi,…Bên cạnh đó thì cảm biến còn có thể đo lường nhiệt độ của luồng khí chảy qua que đo trong khoảng 0-50°C một cách dễ dàng, việc này sẽ có ích hơn nếu ta cần thiết giám sát mức nhiệt độ không khí có trong ống.

Bên cạnh đó thì chúng ta có thể sử dụng cho các loại quạt hút hay quạt thổi hơi nóng trong công nghiệp, nhất là trong các loại lò sấy thực phẩm. Cảm biến có thể tùy chọn option có màn hình hiển thị để ta quan sát được giá trị đo lường ngay trên cảm biến hoặc là có thể truyền tín hiệu analog 4-20ma hay 0-10v về màn hình hiển thị rời để điều khiển tín hiệu sang dạng relay on/off hay modbus rs485.

Các thông số kỹ thuật cần quan tâm của cảm biến đo tốc độ gió trong đường ống:

• Model: sản phẩm có mã là IVL10 (với thang đo -10m/s) IVL20 ( với thang đo 0-20m/s)
• Xuất xứ: được sản xuất bởi hãng Produal – Filand ( Phần Lan ) 
• Dãy đo tốc độ: tốc độ gió đo trong khoảng 0-10m/s tương ứng 0-36km/h và 0-20m/s tương ứng với 72km/h
• Dãy đo nhiệt độ: đo lường tốt trong khoảng 0-50°C
• Sai số khi đo tốc độ gió: 0.5m/s
• Sai số khi đo nhiệt độ: 0.5°C
• Tín hiêu ngõ ra của thiết bị: ngõ ra analog 4-20mA hoặc 0-10V => có thể chọn thông qua jump trong thiết bị.
• Kích thước cảm biến: 10 x 200 mm.
• Nguồn cấp cho thiết bị: 24VDC
• Tiêu chuẩn bảo vệ: đạt chống bụi và chống nước IP54
• Vật liệu cảm biến là: PBT, PC, PA và thép không rỉ.
• Cảm biến có tùy chọn màn hình hiển thị dạng LCD ngay trên cảm biến.
• Thời gian bảo hành: 12 tháng và có thể lên đến 24 tháng nếu mua với số lượng lớn

Các tùy chọn khác của cảm biến:

Bên cạnh tùy chọn cơ bản thì chúng ta còn có thể chọn thêm các loại cảm biến có các mã như sau:

• IVL 10: cảm biến dãy đo 0-10m/s, chiều dài tùy chọn 50-180mm
• IVL 10-N: cảm biến dãy đo 0-10m/s, chiều dài tùy chọn 50-180mm có màn hình hiển thị
• IVL 10-100: cảm biến dãy đo 0-10m/s, chiều dài tùy chọn 50-80mm
• IVL 10-400: cảm biến dãy đo 0-10m/s, chiều dài tùy chọn 50-380mm

Cảm biến đo tốc độ gió dạng quay VH 1000:

Nếu các bạn cần lắp cảm biến đo tốc độ gió ở không gian tháng như cột điện, đỉnh tòa nhà cao tầng, chung cư hay các vị trí cao hơn như tua-bin quạt gió để xác định tốc độ gió thì có thể tham khảo dòng cảm biến tốc độ gió dạng xoay này nhé.

Dòng này với nguyên lý hoạt động rất khác so với dòng đo trong đường ống bên trên. 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.

Các thông số kỹ thuật của cảm biến tốc độ gió dạng quay:

• Model: sản phẩm có mã là VH 1000
• Xuất xứ: được sản xuất bởi hãng Produal – Filand ( Phần Lan ) 
• Dãy đo tốc độ: tốc độ gió đo trong khoảng 0-35m/s
• Nhiệt độ làm việc: đo lường tốt trong khoảng -35..70°C
• Sai số khi đo tốc độ gió: 1m/s
• Tín hiêu ngõ ra của thiết bị: ngõ ra analog 0-10V
• Kích thước cảm biến: cao khoảng 190mm
• Chiều dài cáp: 5m
• Nguồn cấp cho thiết bị: 24VDC
• Tiêu chuẩn bảo vệ: đạt chống bụi và chống nước IP65
• Vật liệu cảm biến là: Nhựa và gang đúc
• Thời gian bảo hành: 12 tháng và có thể lên đến 24 tháng nếu mua với số lượng lớn

Các vấn đề khi sử dụng cảm biến tốc độ gió dạng quay là gì ?

Tốc độ gió bằng không

Có thể có ba lý do khiến việc đọc cảm biến tốc độ gió hiển thị số 0:

Thứ nhất, công tắc cây lau được sử dụng làm cảm biến trong thiết bị bắt đầu bị lỗi. Chạm nhẹ vào thân chính của máy đo gió phía trên trục tốc độ gió đôi khi sẽ khôi phục lại hoạt động chính xác. Liên hệ với nhân viên chuyên nghiệp và kỹ thuật để thay thế.

Thứ hai, một lý do khác có thể xảy ra đối với việc đọc tốc độ không liên tục là do cáp bị hỏng và các dây dẫn tốc độ tiếp xúc không liên tục. Kiểm tra cáp và hệ thống cung cấp điện xem có vấn đề gì không, kết nối với thiết bị dự phòng và xoay trục tốc độ gió. Nếu trục quay linh hoạt và không có tiếng ồn rõ ràng, có nghĩa là phần quay của cảm biến tốc độ gió đang hoạt động bình thường. Kiểm tra xem phần mềm đọc có dữ liệu hay không. Nếu có dữ liệu thì kiểm tra các bộ phận khác có hoạt động bình thường, không có dữ liệu thì cảm biến tốc độ gió bị lỗi và cần thay cảm biến.

Cuối cùng, nếu tốc độ gió bắt đầu quá cao, khả năng xảy ra nguyên nhân này là tương đối nhỏ. Nếu bạn đang đo tại một vị trí và tốc độ gió hiện tại quá thấp, ngay cả tốc độ gió khởi động của cảm biến tốc độ gió cũng không thể đạt được, thì số đọc sẽ luôn bằng không. Do đó, để tránh tình trạng này, người dùng nên thực hiện đo tại nhiều địa điểm và nhiều mốc thời gian. Đo xem có hiển thị kết quả đọc trong các điều kiện gió khác nhau hay không. này, bạn cần thay thế phụ kiện của cảm biến tốc độ gió hoặc mua trực tiếp cảm biến mới.

Xoay không linh hoạt hoặc bị kẹt:

Khi điều này xảy ra với cảm biến tốc độ gió mới, có thể do trục quay ổ trục có vấn đề do các bộ phận bên trong bị lỏng. Đo cảm biến tốc độ gió sau khi cấp nguồn cho thiết bị. Nếu nó bị lỗi, vui lòng liên hệ với nhà cung cấp hoặc nhà sản xuất để thay thế cảm biến. Xoay cốc gió trên đỉnh cảm biến tốc độ gió theo cách thủ công. Nếu cốc gió không quay trơn tru chứng tỏ kết nối thiết bị có vấn đề. Bạn có thể xử lý nó dưới sự hướng dẫn của kỹ thuật viên.

Nếu cảm biến tốc độ gió cũ không được nhạy trong quá trình làm việc thì trước hết cần làm sạch bề mặt của cảm biến xem có chướng ngại vật xung quanh cốc gió cản trở chuyển động quay của nó hay không. Chẳng hạn như lá cây, đóng băng trên cốc gió, độ nghiêng của cảm biến, v.v. Ngay cả một chiếc lông nhỏ bị mắc kẹt trên cốc gió cũng sẽ gây ra sự sai lệch lớn về giá trị.

Thứ hai, nếu các vấn đề trên được loại bỏ, cảm biến cần được tháo rời bằng tay để làm sạch bụi bẩn và các vật liệu khác bên trong. Trong điều kiện thời tiết gió và cát, một số sỏi mịn có thể lọt vào trục cảm biến và ảnh hưởng đến hoạt động của nó. Vì vậy, người dùng nên thực hiện bảo dưỡng, vệ sinh đúng hẹn trong quá trình sử dụng cảm biến tốc độ gió để đảm bảo tuổi thọ cho thiết bị.

Cuối cùng, nếu sử dụng cảm biến tốc độ gió quá lâu, các linh kiện bên trong rất dễ bị lão hóa hoặc rơi ra.

Có sự sai lệch đáng kể giữa cảm biến tốc độ gió và các thiết bị đo gió khác:

Người dùng thường nghĩ rằng số đo trên máy đo gió của họ không đủ. Một số vấn đề về máy đo gió thực có thể gây ra các kết quả đọc ở tốc độ thấp.

Tốc độ gió sẽ thay đổi theo độ cao. Do đó, hai cảm biến tốc độ gió được gắn phải ở cùng độ cao và cùng độ phơi sáng. Bên cạnh đó, có một lý do khác kém rõ ràng hơn. Gió không thổi với tốc độ ổn định, đặc biệt là trong các khu vực sâu trong đất liền, nhưng nó thường thổi với cường độ cao và thấp trong thời gian có gió giật.

Hầu hết các nhà sản xuất cảm biến tốc độ gió trên thị trường đều có các nguyên lý đo thiết bị khác nhau, và dải tốc độ gió được đo bởi các thiết bị khác nhau cũng rất khác nhau, do đó giá trị đo giữa các thiết bị khác nhau là không thể so sánh được.

Bộ hiển thị tốc độ và nhiệt độ gió OM402UNI của Cộng Hòa Séc:

Như ở các phần trên mình có chia sẻ thì chúng ta hoàn toàn có thể tùy chọn thêm màn hình tích hợp ngay trên cảm biến để giám sát tại chỗ. Tuy nhiên thì nếu chúng ta cần một thiết bị hiển thị và có kèm theo tính năng điều khiển relay on/off hay truyền thông thì mình cũng có thể cấp cho các bạn dòng hiển thị đến từ Cộng hòa Séc.

Đây là dòng màn hình hiển thị đa năng có thể nhận được toàn bộ các loại cảm biến có ngõ ra dạng analog như 4-20ma, 0-5v, 0-20ma, 0-10v,…Và có thể tùy chọn ngõ ra dạng relay on/off, analog hay modbus một cách dễ dàng. Hơn nữa thì bộ hiển thị này được tích hợp chức năng cách ly chống nhiễu tín hiệu rất tốt cho các loại môi trường dễ bị nhiễu như biến tần, motor bơm hay động cơ điện. Các thông số kỹ thuật các bạn tham khảo bên dưới nhé.

Thông số của bộ hiển thị:

Ngõ vào (Input):

• Có thể đọc được khá nhiều loại tín hiệu như: tín hiệu pt100, cảm biến can nhiệt K, cảm biến can nhiệt S, cảm biến can nhiệt B, vv…
• Thiết bị còn đọc được các tín hiệu ít phổ biến trên thị trường như pt1000, pt500, cu50, vv…
• Có thể đọc các tín hiệu analog như: 4-20mA , 0-10v , 0-5V, 2-10V, 0-20mA, -2..2v, -10..10v, -40..40v
• Ngoài ra còn có thể nhận các tín hiệu đặc biệt như:  -60÷60mV, -150÷150mV, -300÷300mV, -1200÷1200 mV các tín hiệu phát ra từ các cảm biến đo độ PH.
• Hơn nữa, model còn nhận được các tín hiệu điện trở:  0÷100Ω, 0÷1kΩ, 0÷10kΩ, 0÷100kΩ có thể cài đặt lại các giá trị điện trở và biến trở bất kỳ theo ý muốn.

Ngõ ra (Output):

• Có các tín hiệu analog như: 0-2V, 0-5V, 0-10 V, ±10V,  0-5 mA, 0-20 mA, 4-20mA.
• Có thể được điều chỉnh ở dạng reply (ON/OFF) hay (NO/NC).
• Có các ngõ ra truyền thông modbus RS485, RS232 và Profibus.

Các thông số khác:

• Sai số: ± 0,1% trong quá trình hiển thị
• Có thể cài đặt nhiệt độ trong khoảng -9999÷9999°C
• Màn hình hiển thị: có độ phân giải 0,01C.
• Nguồn cấp: 80-250VAC hay 10-30VDC.
• Hệ số cách ly, chống nhiễu: 4000VAC.
• Thời gian bảo hành: 12 tháng, 1 đổi 1

Các bạn cần thêm thông tin chi tiết về bộ hiển thị này có thể tham khảo bài viết bộ điều khiển nhiệt độ

Mô tả về khả năng sử dụng của cảm biến đo tốc độ – lưu lượng gió và bộ hiển thị tốc độ gió:

Mình giả sử chúng ta cần đo lường tốc độ gió trong một ống dẫn luồng không khí để thực hiện một quá trình nào đó trong công nghiệp. Lúc này ta sẽ lắp cảm biến đo tốc độ gió và trong đường ống, sau đó sẽ đấu dây tín hiệu 4-20ma hay 0-10v từ cảm biến về màn hình hiển thị tốc độ OM402UNI (màn hình có thể lắp vào tủ điện hay nơi dễ dàng quan sát nhất).

Tiếp theo từ bộ hiển thị ta có thể cho ra tiếp điểm relay để đóng ngắt các loại thiết bị khác khi đến một mức vận tốc gió cụ thể nào đó. Chúng ta cũng có thể làm tương tự như vậy với mức nhiệt độ gió trong đường ống nữa nhé. Các bạn có thể tham khảo hình ảnh mô tả bên dưới để dễ hình dung hơn.

Các thông số tốc độ gió trong công nghiệp thường sử dụng

Cách tính đường ống gió dựa vào điều kiện vận tốc

+ Vận tốc trong ống gió cấp chính: 11 m/s.

+ Vận tốc trong ống gió hồi: 6 m/s.

+ Vận tốc trong đường ống gió thải: 6 m/s.

+ Vận tốc gió trong đường ống gió mềm cấp: 3.5 m/s.

+ Vận tốc gió tại cửa miệng gió cấp: 2.5 m/s.

+ Vận tốc gió tại các miệng gió: 2.5 m/s.

Cách tính đường ống gió dựa vào điều kiện tổn thất áp suất trên đường ống gió

+ Tổn thất trên đường ống gió cấp là 1 Pa/m.

+ Tổn thất trên đường ống gió hồi 0.8 Pa/m.

+ Tính đường ống gió dựa vào điều kiện độ ồn.

+ Độ ồn tương ứng với vận tốc gió qua miệng gió:

Theo Tiêu Chuẩn Ashare 

ASHRAE (là từ viết tắt của American Society of Heating Refrigeration and Airconditioning Engineers) nghĩa là Hiệp hội về Phát triển Kỹ thuật các Hệ thống sưởi ấm, làm lạnh, thông gió, điều hòa không khí Hoa Kỳ. Các tiêu chuẩn ASHRAE là một hệ thống các tiêu chuẩn dành cho thiết kế điều hòa không khí. 

+ Miệng gió cấp

Độ ồn 45 – vận tốc gió 3.2 m/s.

Độ ồn 40 – vận tốc gió 2.8 m/s.

Độ ồn 35 – vận tốc gió 2.5 m/s.

Độ ồn 30 – vận tốc gió 2.2 m/s.

Độ ồn 25 – vận tốc gió 1.8 m/s.

+ Miệng gió hồi

Độ ồn 45 – vận tốc gió 3.8 m/s.

Độ ồn 40 – vận tốc gió 3.4 m/s.

Độ ồn 35 – vận tốc gió 3.0 m/s.

Độ ồn 30 – vận tốc gió 2.5 m/s.

Độ ồn 25 – vận tốc gió 2.2 m/s.

Độ ồn tương ứng với vận tốc gió trong đường ống gió:

Đối với đường ống nằm trong trần thạch cao:

• Độ ồn 45 – ống tròn: 25.4 ms/ – ống vuông: 17.8 m/s.
• Độ ồn 35 – ống tròn: 17.8 ms/ – ống vuông: 12.7 m/s.
• Độ ồn 25 – ống tròn: 12.7 ms/ – ống vuông: 8.6 m/s.

Đối với đường ống nằm trong trần tiêu âm

• Độ ồn 45 – ống tròn: 22.9 ms/ – ống vuông: 12.7 m/s
• Độ ồn 35 – ống tròn: 15.2 ms/ – ống vuông: 8.9 m/s
• Độ ồn 25 – ống tròn: 10.2 ms/ – ống vuông: 6.1 m/s

Đối với đường ống lộ thiên:

• Độ ồn 45 – ống tròn: 19.8 ms/ – ống vuông: 10.2 m/s.
• Độ ồn 35 – ống tròn: 13.2 ms/ – ống vuông: 7.4 m/s.
• Độ ồn 25 – ống tròn: 8.6 ms/ – ống vuông: 4.8 m/s.

Vận tốc gió trong ống chính với mục đích sử dụng của việc thông gió.

• Vận tốc gió đối với không khí bình thường:  5-10 m/s.
• Vận tốc gió đối với sương, khói:  10-15 m/s.
• Vận tốc gió đối với bụi nhẹ (bông vải, cotton):  2.5-15m/s.
• Vận tốc gió đối với bụi khô (powder, dry dust):  15-20 m/s.
• Vận tốc gió đối với Average industrial dust:  15.2-20 m/s.
• Vận tốc gió đối với Bụi nặng (heavy or moist):  22 – 45m/s hoặc cao hơn.

Cấp độ gió là gì ?

Từ xa xưa chúng ta có thể nhìn cảnh vật xung quanh để xác định được cấp độ gió thông qua hình ảnh khói, ngọn cây, lá cờ và sóng trên mặt biển… Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Người ta đã chế tạo ra các thiết bị đo tốc độ gió rất chính xác, áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và có thể tùy biến các ứng dụng từ các ngõ ra tiêu chuẩn. Nhờ có cảm biến đo độ gió mà có sự đồng nhất về cách đánh giá, đồng bộ về các chế độ vận hành.

Các cấp gió mà cảm biến đo tốc độ gió đo được:

• Cấp 1: 0.3~1.5m/s
• Cấp 2: 1.6~3.3m/s
• Cấp 3: 3.4~5.4m/s
• Cấp 4: 5.5~7.9m/s
• Cấp 5: 8~10.7m/s
• Cấp 6: 10.8~13.8m/s
• Cấp 7: 10.9~17.1m/s
• Cấp 8: 17.2~20.7m/s
• Cấp 9: 20.8~24.4m/s
• Cấp 10: 24.5~28.4m/s
• Cấp 11: 28.5~32.6m/s
• Cấp 12: 32.7~36.9m/s

Trên đây là các thông tin cũng như kiến thức cần thiết về cảm biến đo tốc độ gió và nhiệt độ luồng khí. Hy vọng sẽ giúp ích được phần nào cho các bạn có nhu cầu trang bị hay tìm hiểu. Hiện tại bên mình đang cung cấp các loại thiết bị cảm biến và bộ hiển thị vừa nêu trên. Ngoài ra mình còn kinh doanh các loại cảm biến đo độ ẩm và nhiệt độ, cảm biến đo độ ẩm với giá cạnh tranh. Mọi thắc mắc cần tư vấn các bạn vui lòng liên hệ qua thông tin sau:

Phone – Zalo: 0779 81 81 84 (An Nguyễn)

Email: An.nguyen@bff-tech.com