Trong những năm gần đây, cảm biến CO2 ngày càng xuất hiện nhiều hơn trong các công trình dân dụng và công nghiệp, từ văn phòng, trường học cho đến nhà máy và nhà kính nông nghiệp. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ cách lựa chọn dải đo cảm biến CO2 sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế. Việc chọn sai dải đo không chỉ gây lãng phí chi phí đầu tư mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhạy và hiệu quả vận hành của toàn bộ hệ thống.

Trong bài viết này, Sensors Việt Nam sẽ phân tích và hướng dẫn cách lựa chọn dải đo cảm biến CO2 phù hợp cho từng kịch bản sử dụng cụ thể, giúp người dùng đưa ra quyết định chính xác và tối ưu hơn.

Cảm biến CO2 là gì và được dùng để làm gì?

Cảm biến CO2 là thiết bị dùng để giám sát nồng độ khí CO2 theo thời gian thực trong không gian kín. Với thiết kế ngày càng nhỏ gọn và tinh tế, cảm biến CO2 được lắp đặt phổ biến tại những khu vực có người sinh hoạt, học tập và làm việc thường xuyên như nhà máy sản xuất, kho hàng, văn phòng, lớp học, nhà ở, bệnh viện, nhà hàng, khách sạn hay nhà kính nông nghiệp.

Thiết bị hoạt động liên tục để thu thập dữ liệu về nồng độ CO2 và truyền tín hiệu về hệ thống điều khiển trung tâm như PLC hoặc BMS, hoặc hiển thị trực tiếp thông số đo trên màn hình tích hợp. Dựa trên dữ liệu này, hệ thống HVAC sẽ tự động điều chỉnh thông gió và điều hòa không khí sao cho phù hợp với điều kiện thực tế.

Bên cạnh đó, nhiều dòng cảm biến CO2 hiện đại còn được tích hợp hoặc kết nối với các cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, áp suất… nhằm cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về chất lượng không khí trong không gian sử dụng.

Cấu tạo của cảm biến CO2

Về mặt cấu tạo, một cảm biến đo nồng độ CO2 thường bao gồm các thành phần chính như:

- Vỏ bảo vệ làm từ nhựa kỹ thuật cao cấp, có khả năng chống cháy, chống va đập, chống bụi và chống nước, phổ biến với cấp bảo vệ IP67.

- Mô-đun cảm biến NDIR nằm bên trong vỏ, bao gồm nguồn phát hồng ngoại, buồng quang học, bộ lọc quang học và đầu dò.

- Mạch xử lý trung tâm thực hiện các chức năng như hiệu chuẩn tự động, bù nhiệt và chuyển đổi tín hiệu đo.

- Khu vực giao tiếp và ngõ ra tín hiệu để kết nối với hệ thống điều khiển, thường là analog 4-20 mA, 0-10 V, màn hình hiển thị tích hợp hoặc giao thức truyền thông Modbus RTU RS-485.

Nguyên lý đo CO2 bằng công nghệ NDIR

Hầu hết các cảm biến CO2 hiện nay đều sử dụng công nghệ hồng ngoại không phân tán (NDIR). Nguyên lý hoạt động của công nghệ này có thể tóm lược như sau:

Trước tiên, cảm biến phát ra tia hồng ngoại và dẫn không khí cần đo vào buồng quang học. Tại đây, phân tử CO2 sẽ hấp thụ năng lượng hồng ngoại tại bước sóng đặc trưng 4.26 µm. Bộ lọc quang học cho phép duy nhất bước sóng này đi qua, đồng thời loại bỏ các bước sóng khác.

Đầu dò sau đó đo cường độ tia hồng ngoại còn lại chưa bị CO2 hấp thụ. Dựa trên mức suy giảm năng lượng, mạch xử lý sẽ tính toán và chuyển đổi kết quả thành tín hiệu analog (0-10 V hoặc 4-20 mA) hoặc tín hiệu số qua Modbus RTU, hiển thị dưới đơn vị ppm.

Hướng dẫn chọn dải đo cảm biến CO2 theo nhu cầu sử dụng

Trong thực tế, việc lựa chọn đúng dải đo cảm biến CO2 đóng vai trò rất quan trọng. Dải đo phù hợp giúp cảm biến hoạt động với độ nhạy tối ưu, sai số thấp và phản hồi kịp thời khi nồng độ CO2 thay đổi. Dưới đây là các dải đo phổ biến và ứng dụng điển hình của từng loại.

Cảm biến CO2 dải đo 0-2000 ppm

Đây được xem là dải đo tiêu chuẩn cho sức khỏe con người và chất lượng không khí trong các không gian sinh hoạt, làm việc và học tập hằng ngày. Các ứng dụng phổ biến gồm tòa nhà thông minh đạt chuẩn xanh, văn phòng, trường học, bệnh viện, nhà hàng quy mô lớn, nhà ở thông minh, cũng như nhà kính nhỏ và các mô hình công nghiệp nhẹ.

Cảm biến CO2 dải đo 0-5000 ppm

So với dải 2000 ppm, đây là dải đo cao hơn, phù hợp cho các công trình dân dụng quy mô lớn và những khu vực cần chú trọng đến yếu tố an toàn lao động.

Dải đo này thường được sử dụng tại trung tâm thương mại, phòng gym, khu vui chơi giải trí, bãi đỗ xe ngầm, rạp chiếu phim, hội trường lớn, nhà bếp công nghiệp, kho hàng, kho lạnh, các dây chuyền chiết rót hoặc lên men thực phẩm-đồ uống quy mô trung bình đến lớn, cũng như nhà kính nông nghiệp cỡ vừa và lớn.

Cảm biến CO2 dải đo 0-10000 ppm

Với phạm vi đo rất rộng, cảm biến CO2 0-10000 ppm phù hợp cho những môi trường có nồng độ CO2 cao đến rất cao, đặc biệt là các ứng dụng công nghiệp nặng.

Dải đo này thường được triển khai tại nhà máy, xưởng sản xuất lớn, kho hàng và kho lạnh quy mô lớn, bãi xe ngầm lớn, các tòa nhà phức hợp có nhiều loại không gian khác nhau, nhà kính nông nghiệp quy mô lớn, phòng thí nghiệm, cơ sở y tế chuyên sâu hoặc các môi trường đặc thù như hầm mỏ, silo và ngành khai thác dầu khí.

Thông qua việc phân tích từng dải đo và ứng dụng tương ứng, có thể thấy rằng không tồn tại một cảm biến CO2 “phù hợp cho mọi trường hợp”. Việc lựa chọn đúng dải đo sẽ giúp hệ thống vận hành chính xác, hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn. Một nguyên tắc quan trọng cần lưu ý là nên chọn cảm biến có dải đo lớn hơn nhu cầu thực tế khoảng 20% để đảm bảo độ ổn định và tuổi thọ thiết bị. Nếu bạn cần tư vấn chi tiết hơn hoặc đang tìm mua cảm biến đo nồng độ CO2 phù hợp cho dự án của mình, Sensors Việt Nam luôn sẵn sàng hỗ trợ nhanh chóng và chuyên sâu.