Cảm biến (sensor) là thiết bị rất phổ biến trong các phòng sạch, nơi mà cảm biến đóng vai trò vô cùng quan trọng. Nhờ vào các vi mạch điện tử, cảm biến cung cấp độ chính xác cao hơn nhiều so với các thiết bị cơ khí truyền thống. Vậy cảm biến là gì và những loại cảm biến nào thường được sử dụng trong phòng sạch?
1. Sensor là gì?
Sensor hay còn được gọi là cảm biến, là thiết bị có khả năng cảm nhận, phát hiện và nhận biết các thông tin từ môi trường vật lý. Thông tin đầu vào có thể là chuyển động, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng,…Tùy vào mục đích sử dụng, sẽ có loại cảm biến phù hợp để đáp ứng yêu cầu cụ thể.
Tín hiệu phản hồi được chuyển đổi thành các giá trị có thể đọc hiểu được hoặc được truyền vào các bộ điều khiển như PLC (Programmable Logic Controller), PAC (Programmable Automation Controller),…để xử lý điều khiển tại chổ.
Từ các bộ điều khiển này, dữ liệu tiếp tục được truyền lên hệ thống BMS (Building Management System) thông qua các giao thức truyền thông tiêu chuẩn như BACnet hoặc Modbus, phục vụ giám sát, lưu trữ và cảnh báo.
2. Một số loại cảm biến công nghiệp thường dùng trong phòng sạch
Tùy theo yêu cầu kiểm soát, phòng sạch thường sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau, mỗi loại đảm nhiệm một vai trò riêng. Dưới đây là chi tiết về 8 loại cảm biến phổ biến trong phòng sạch.
Cảm biến áp suất, cảm biến chênh áp
Chênh áp (ΔP) là thông số trọng yếu để duy trì phân cấp sạch và kiểm soát hướng dòng khí giữa các khu vực. Vì vậy, cảm biến chênh áp thường được lắp tại các vị trí chuyển tiếp như airlock, phòng đệm, hành lang, cửa ra/vào khu sản xuất, hoặc giữa các phòng có cấp sạch khác nhau.
Trong hệ thống điều khiển, tín hiệu ΔP thường được đưa về BMS để:
- Hiển thị theo thời gian thực
- Cấu hình ngưỡng cảnh báo
- Hỗ trợ điều chỉnh damper/van gió và cân bằng hệ thống HVAC
Ngoài giám sát chênh áp phòng, áp suất cũng thường được theo dõi tại đường ống gió, AHU/MAU, các điểm có van gió/van tiết lưu hoặc cụm thiết bị liên quan nhằm đánh giá tổn thất áp và trạng thái vận hành.
Cảm biến nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ ổn định quy trình, chất lượng sản phẩm và mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống HVAC. Cảm biến nhiệt độ trong phòng sạch thường được bố trí theo các điểm đo đại diện, ví dụ:
- Đầu gió cấp (Supply Air) để phục vụ điều khiển điều kiện khí cấp
- Đầu gió hồi (Return Air) để phản ánh tải nhiệt thực tế trong phòng
- Khu vực sản xuất tại một hoặc nhiều cao độ
Cảm biến hồng ngoại, Cảm biến PIR
Trong phòng sạch, cảm biến PIR thường phục vụ tự động hoá vận hành: điều khiển cửa tự động, liên động cửa (interlock), kích hoạt đèn/quạt theo hiện diện. Khi lựa chọn và bố trí, cần đảm bảo phù hợp môi trường và tránh ảnh hưởng đến bố trí bề mặt trần/tường theo yêu cầu vệ sinh.
Cảm biến độ ẩm
Độ ẩm tương đối (RH) là chỉ tiêu quan trọng trong nhiều ứng dụng phòng sạch:
- Trong điện tử, RH quá thấp làm tăng rủi ro tĩnh điện (ESD)
- Trong dược/phòng đóng gói, RH không phù hợp có thể ảnh hưởng đặc tính vật liệu, điều kiện bảo quản và kiểm soát môi trường
Do điều kiện khí hậu tại Việt Nam thường có RH cao, cảm biến độ ẩm thường được sử dụng để theo dõi hiệu quả khử ẩm và ổn định môi trường. Cảm biến độ ẩm phổ biến dựa trên nguyên lý điện dung hoặc điện trở . Khi lựa chọn và vận hành, cần quan tâm đến độ trôi và kế hoạch hiệu chuẩn định kỳ.
Cảm biến báo cháy
Sensor báo cháy thường được tích hợp vào hệ thống PCCC tự động. Khi phát hiện khói hoặc khí độc, cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến trung tâm điều khiển, kích hoạt các thiết bị báo động và chữa cháy như còi báo động, vòi phun nước, hệ thống phun khí trơ,…Nguyên lý hoạt động của cảm biến dựa vào sự phát hiện khói ion hóa hoặc báo khói quang điện.
Cảm biến lưu lượng gió
Thông số lưu lượng/vận tốc gió liên quan trực tiếp đến số lần trao đổi khí (ACH), cân bằng gió cấp–hồi và duy trì chênh áp phân vùng.
Cảm biến này thường lắp tại đường ống gió, miệng gió, hoặc theo cụm như FFU, nhằm phát hiện sớm tình trạng tụt lưu lượng do tăng tổn thất áp của màng lọc hoặc thay đổi điểm làm việc của quạt.
Cảm biến bụi hạt
Giám sát hạt bụi là cơ sở đánh giá cấp sạch theo ISO 14644. Thiết bị đo hạt được triển khai theo hai hướng:
- Đo định kỳ phục vụ kiểm tra/đánh giá
- Giám sát liên tục tại các điểm nhạy theo yêu cầu quản lý chất lượng
Dữ liệu đo hạt thường được sử dụng cho đánh giá xu hướng , truy xuất nguyên nhân khi có biến động và hỗ trợ đánh giá hiệu quả hệ thống lọc/luồng khí.
Cảm biến ánh sáng dùng cho hệ thống đèn
Cảm biến ánh sáng được dùng để tự động hoá chiếu sáng, tối ưu năng lượng và giảm thao tác tại các khu vực phụ trợ như hành lang, lối vào, khu vực chung. Có thể kết hợp với lịch vận hành hoặc tín hiệu hiện diện để thiết lập kịch bản bật/tắt phù hợp.
3. Những lỗi thường gặp khi sử dụng cảm biến trong phòng sạch
- Không hiệu chuẩn định kỳ dẫn đến sai lệch số đo
- Lắp cảm biến ở vị trí có luồng gió thổi trực tiếp
- Thiếu cảnh báo khi thông số vượt ngưỡng
- Dữ liệu đo không được lưu trữ hoặc truy xuất đầy đủ
- Thiếu đồng bộ giữa cảm biến và hệ thống điều khiển
- Thiết lập ngưỡng cảnh báo không phù hợp
- Sử dụng cảm biến không phù hợp với môi trường phòng sạch
Bài viết trên vừa cung cấp thông tin về Sensor và các loai cảm biến được sử dụng phổ biến trong phòng sạch. Các thiết bị cảm biến trên đều được sử dụng để hỗ trợ và kiểm soát môi trường trong phòng sạch.
