Tổng quan về cảm biến khói

Cảm biến báo khói là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy hiện đại. Với khả năng phát hiện sớm các dấu hiệu cháy, cảm biến báo khói giúp giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ cuộc sống. Bài viết này của VNPT iAlert sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các loại cảm biến báo khói khác nhau, cơ chế hoạt động và ứng dụng của chúng trong đảm bảo an toàn cho cả gia đình và doanh nghiệp

Phân biệt cảm biến báo khói và thiết bị dò khói (đầu báo khói)

Cảm biến báo khói và đầu báo khói (thiết bị dò khói) là hai thành phần khác nhau trong hệ thống phòng cháy chữa cháy, mặc dù chúng có liên quan chặt chẽ với nhau. Dưới đây là sự khác biệt giữa chúng:

Cảm biến báo khói:

• Cảm biến báo khói là một bộ phận nhỏ, thường được tích hợp bên trong đầu báo khói.
• Đây là thành phần then chốt, đóng vai trò phát hiện sự hiện diện của khói trong môi trường.
• Cảm biến khói thông minh hoạt động dựa trên các nguyên lý khác nhau, như quang học (phát hiện tán xạ ánh sáng bởi các hạt khói), ion hóa (phát hiện sự thay đổi dòng ion bởi các hạt khói), hoặc các nguyên lý khác như nhiệt điện trở, hóa học, v.v.
• Cảm biến phát hiện khói chỉ đóng vai trò nhận tín hiệu từ môi trường và chuyển đổi thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu khác tương ứng.

Thiết bị dò khói:

• Đầu báo khói là một thiết bị hoàn chỉnh, bao gồm cảm biến báo khói và các bộ phận khác.
• Ngoài cảm biến báo khói, đầu báo khói còn bao gồm các thành phần như mạch điều khiển, nguồn cấp điện, giao diện truyền thông, vỏ bọc bảo vệ, v.v.
• Đầu báo khói có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu từ cảm biến báo khói, xử lý tín hiệu, và gửi tín hiệu báo động tới hệ thống báo cháy tập trung khi phát hiện có khói.
• Một số đầu báo khói còn có khả năng tự kiểm tra, báo lỗi, và cung cấp thông tin về trạng thái hoạt động.
• Đầu báo khói thường được lắp đặt tại các vị trí chiến lược trong tòa nhà và kết nối với hệ thống báo cháy tập trung thông qua giao thức truyền thông chuẩn.

>>Xem thêm: So sánh các loại đầu dò báo khói phổ biến nhất hiện nay

Cảm biến khói là gì?

Cảm biến báo khói là một thiết bị được thiết kế để phát hiện khói, thường là một trong những dấu hiệu đầu tiên của một đám cháy. Thiết bị này là một phần quan trọng của hệ thống báo cháy, giúp cảnh báo sớm nguy cơ hỏa hoạn, từ đó cho phép mọi người kịp thời sơ tán và giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.

Vai trò của cảm biến khói

Cảm biến khói đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống phòng cháy chữa cháy của một công trình. Chúng được thiết kế để phát hiện sớm các dấu hiệu của khói và đám cháy ngay từ những giai đoạn đầu tiên. Khi cảm biến khói phát hiện được mật độ khói vượt quá ngưỡng an toàn đã được thiết lập, nó sẽ gửi tín hiệu cảnh báo đến hệ thống báo cháy tự động.

Nhờ vậy, hệ thống sẽ kích hoạt chuông báo động và thông báo tới lực lượng phòng cháy chữa cháy để họ có thể nhanh chóng đến hiện trường và dập tắt đám cháy ngay từ khi mới bùng phát.

Việc sử dụng cảm biến khói không chỉ giúp phát hiện sớm các vụ hỏa hoạn mà còn giảm thiểu đáng kể những thiệt hại về tài sản và tính mạng con người do hỏa hoạn gây ra. Hơn nữa, cảm biến khói còn đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt các hệ thống chữa cháy tự động như hệ thống sprinkler hay hệ thống phun sương.

Với vai trò không thể thiếu trong việc phát hiện sớm đám cháy và kích hoạt các biện pháp phòng ngừa, cảm biến khói trở thành một thiết bị an toàn quan trọng, đóng góp to lớn vào việc bảo vệ tính mạng con người và tài sản trong các công trình xây dựng.

Cấu tạo cảm biến khói

Cấu tạo cảm biến khói phụ thuộc vào nguyên lý hoạt động cụ thể của nó. Tuy nhiên, các cảm biến báo khói phổ biến nhất thường có cấu tạo như sau:

Cảm biến khói quang học:

• Buồng kín khép: Một không gian nhỏ, kín khép, thường được làm bằng nhựa hoặc kim loại, để ngăn không cho ánh sáng và khói từ bên ngoài xâm nhập vào.
• Nguồn sáng: Thường là một đèn LED hoặc nguồn sáng hồng ngoại, phát ra luồng sáng đơn sắc.
• Ống dẫn sáng: Hướng dẫn luồng sáng từ nguồn sáng vào trong buồng kín.
• Ống thu sáng: Đặt vuông góc với ống dẫn sáng, có nhiệm vụ thu nhận ánh sáng phân tán từ các hạt khói trong buồng kín.
• Cảm biến quang: Thường là một công tắc quang (photocell) hoặc điốt quang (photodiode), đặt tại cuối ống thu sáng để phát hiện ánh sáng phân tán từ các hạt khói.

Cảm biến báo khói ion hóa:

• Buồng ion hóa: Một không gian nhỏ, chứa hai điện cực sắt nhỏ, giữa có một nguồn phóng xạ nhỏ (thường là Americium-241).
• Điện cực sắt: Gồm hai điện cực nhỏ, thường là hai thanh kim loại song song.
• Vòng điện: Kết nối điện cực với nguồn điện, tạo ra một dòng ion liên tục giữa hai điện cực.
• Khi có khói xâm nhập vào buồng, các hạt khói sẽ hấp thụ các ion, làm giảm dòng ion chảy qua, từ đó phát hiện sự hiện diện của khói.

Nguyên lý cảm biến khói

Nguyên lý hoạt động của cảm biến khói phụ thuộc vào loại cảmbiến cụ thể. Tuy nhiên, các nguyên lý chính được sử dụng bao gồm:

Nguyên lý quang học:

• Cảm biến báo khói quang học hoạt động dựa trên việc phát hiện ánh sáng phân tán bởi các hạt khói trong không khí.
• Trong buồng kín của cảm biến, một nguồn sáng (thường là LED hoặc hồng ngoại) phát ra tia sáng đơn sắc.
• Khi không có khói, tia sáng sẽ đi thẳng mà không bị phân tán.
• Khi có khói xâm nhập, các hạt khói sẽ phân tán ánh sáng theo nhiều hướng khác nhau.
• Một ống thu sáng hoặc cảm biến quang sẽ phát hiện ánh sáng phân tán này, kích hoạt tín hiệu báo động.

Nguyên lý ion hóa:

• Cảm biến phát hiện báo khói ion hóa sử dụng một nguồn phóng xạ nhỏ để tạo ra ion trong buồng kín.
• Hai điện cực sắt song song đặt trong buồng, kết nối với nguồn điện tạo ra dòng ion chảy giữa chúng.
• Khi không có khói, dòng ion chảy ổn định.
• Khi có khói xâm nhập, các hạt khói sẽ hấp thụ các ion, làm giảm dòng ion chảy qua.
• Sự thay đổi dòng ion được phát hiện và kích hoạt tín hiệu báo động.

Các loại cảm biến báo khói

Các loại cảm biến báo khói phổ biến trên thị trường.

Cảm biến báo khói quang

Cảm biến báo khói quang là loại cảm biến báo khói phổ biến nhất, hoạt động dựa trên nguyên lý phát hiện ánh sáng phân tán bởi các hạt khói. Cấu tạo chính của cảm biến báo khói quang bao gồm:

• Buồng kín khép: Một không gian nhỏ, được làm bằng vật liệu chống tia sáng xâm nhập từ bên ngoài.
• Nguồn sáng: Thường là một đèn LED hoặc nguồn sáng hồng ngoại, phát ra luồng sáng đơn sắc.
• Ống dẫn sáng: Hướng dẫn luồng sáng từ nguồn sáng vào trong buồng kín.
• Ống thu sáng: Đặt vuông góc với ống dẫn sáng, có nhiệm vụ thu nhận ánh sáng phân tán từ các hạt khói trong buồng kín.
• Cảm biến quang: Thường là một công tắc quang (photocell) hoặc điốt quang (photodiode), đặt tại cuối ống thu sáng để phát hiện ánh sáng phân tán từ các hạt khói.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến khói quang điện diễn ra như sau: Khi không có khói, tia sáng đi thẳng từ nguồn sáng đến ống thu sáng mà không bị phân tán. Khi có khói xâm nhập, các hạt khói sẽ phân tán ánh sáng theo nhiều hướng khác nhau, trong đó có một lượng ánh sáng được phân tán vào ống thu sáng và được cảm biến quang phát hiện, từ đó kích hoạt tín hiệu báo động.

Cảm biến báo khói ion hóa

Cảm biến báo khói ion hóa hoạt động dựa trên nguyên lý phát hiện sự thay đổi dòng ion do sự hiện diện của các hạt khói. Cấu tạo chính của cảm biến báo khói ion hóa bao gồm:

• Buồng ion hóa: Một không gian nhỏ, chứa hai điện cực sắt nhỏ và một nguồn phóng xạ nhỏ (thường là Americium-241).
• Điện cực sắt: Gồm hai điện cực nhỏ, thường là hai thanh kim loại song song.
• Vòng điện: Kết nối điện cực với nguồn điện, tạo ra một dòng ion liên tục giữa hai điện cực.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến báo khói ion hóa diễn ra như sau: Nguồn phóng xạ tạo ra các ion trong buồng, tạo thành một dòng ion chảy liên tục giữa hai điện cực. Khi không có khói, dòng ion này ổn định. Khi có khói xâm nhập vào buồng, các hạt khói sẽ hấp thụ các ion, làm giảm dòng ion chảy qua. Sự thay đổi dòng ion này được phát hiện và kích hoạt tín hiệu báo động.

So sánh cảm biến khói quang và cảm biến khói ion hóa

Cảm biến khói quang	Cảm biến khói ion hóa
Hoạt động dựa trên nguyên lý đo lường sự tán xạ của ánh sáng khi có khói xuất hiện.	Hoạt động dựa trên nguyên lý đo lường sự thay đổi trong dòng ion khi có khói xuất hiện.
Bên trong cảm biến có một nguồn sáng (laser hoặc đèn LED) và một công tơ quang để đo lường ánh sáng phát ra và ánh sáng tán xạ. Khi có khói, ánh sáng sẽ bị tán xạ nhiều hơn, công tơ quang sẽ phát hiện và kích hoạt cảnh báo.	Bên trong có một nguồn phóng xạ nhỏ (Americium-241) tạo ra các ion trong không khí, tạo thành dòng ion giữa hai điện cực.
Hiệu suất tốt trong việc phát hiện các đám khói lớn từ đám cháy gỗ, vải, giấy.	Khi có khói, các hạt khói sẽ gây nhiễu dòng ion, làm giảm dòng điện và kích hoạt cảnh báo.
Ít nhạy cảm với khói nhỏ hoặc hơi ẩm.	Nhạy cảm với khói nhỏ và sương mù hơn cảm biến khói quang.
Không sử dụng chất phóng xạ nên an toàn hơn.	Có thể gây ra nguy hiểm do chứa chất phóng xạ.
Tuổi thọ cao hơn cảm biến khói ion hóa.	Tuổi thọ thấp hơn cảm biến khói quang.

Ứng dụng của cảm biến khói

Ứng dụng của cảm biến khói ở những môi trường khác nhau.

Ứng dụng cảm biến khói trong nhà ở

Trong các ngôi nhà, việc lắp đặt cảm biến khói là một biện pháp phòng ngừa hỏa hoạn rất hiệu quả. Cảm biến khói sẽ phát hiện sớm khói từ đám cháy và cảnh báo cho gia chủ bằng âm thanh hoặc đèn nhấp nháy. Điều này giúp gia đình có thời gian để thoát ra ngoài và thực hiện các biện pháp dập tắt đám cháy ngay từ đầu.

Cảm biến khói cho nhà ở thường có thiết kế đơn giản, dễ lắp đặt và sử dụng. Chúng có thể được lắp đặt tại các khu vực dễ xảy ra cháy như nhà bếp, phòng khách, hoặc hành lang.

Ứng dụng cảm biến khói tại chung cư

Tại các tòa chung cư, hệ thống cảm biến khói được lắp đặt tại các khu vực công cộng như hành lang, sảnh, tầng hầm để phát hiện sớm đám cháy và kịp thời cảnh báo cho cư dân. Các cảm biến này thường được kết nối với hệ thống báo cháy tập trung, có khả năng gửi tín hiệu cảnh báo đến trung tâm kiểm soát hoặc lực lượng cứu hỏa.

Ngoài ra, các hộ gia đình trong chung cư cũng nên lắp đặt cảm biến khói trong căn hộ của mình để tăng thêm tầng bảo vệ an toàn trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn.

Ứng dụng cảm biến khói tại công ty

Tại các công ty, văn phòng, cảm biến khói được lắp đặt để đảm bảo an toàn cho nhân viên và tài sản của doanh nghiệp. Cảm biến khói sẽ phát hiện sớm khói từ đám cháy và kích hoạt hệ thống báo cháy. Điều này giúp nhân viên có thời gian đủ để thoát ra ngoài và thực hiện các biện pháp dập tắt đám cháy ngay từ đầu, hạn chế thiệt hại.

Tại các khu vực có nguy cơ cháy cao như khu vực máy photocopy, kho chứa tài liệu, cần lắp đặt cảm biến khói với mật độ cao hơn. Ngoài ra, hệ thống cảm biến khói còn kết nối với hệ thống chữa cháy tự động để tăng khả năng kiểm soát đám cháy.

Ứng dụng cảm biến khói tại các cơ sở lớn như trường học, bệnh viện, nhà xưởng, kho hàng, trung tâm thương mại

Tại các cơ sở lớn như trường học, bệnh viện, nhà xưởng, kho hàng, trung tâm thương mại, việc lắp đặt hệ thống cảm biến khói là một yêu cầu bắt buộc về an toàn phòng cháy chữa cháy. Các cảm biến khói sẽ được lắp đặt tại tất cả các khu vực công cộng, hành lang, cầu thang, tầng hầm và kết nối với hệ thống báo cháy tập trung.

Khi phát hiện khói, cảm biến sẽ kích hoạt chuông báo động và thông báo ngay cho trung tâm kiểm soát hoặc lực lượng phòng cháy chữa cháy để kịp thời xử lý. Đồng thời, hệ thống cảm biến khói cũng sẽ kích hoạt các hệ thống chữa cháy tự động như hệ thống sprinkler, phun sương để ngăn chặn sự lan rộng của đám cháy.

Các sản phẩm cảm biến báo khói được nhiều người quan tâm hiện nay

Các loại cảm biến báo khói được người dùng quan tâm hiện nay.

Cảm biến báo khói có dây

Cảm biến báo khói có dây là loại cảm biến báo khói truyền thống, được kết nối trực tiếp với hệ thống báo cháy tập trung thông qua đường dây cáp điện. Chúng thường được lắp đặt tại các vị trí chiến lược trong tòa nhà và kết nối với hệ thống báo cháy qua giao thức truyền thông chuẩn.

Ưu điểm của cảm biến báo khói có dây:

• Độ tin cậy cao, kết nối trực tiếp với hệ thống.
• Dễ dàng lắp đặt và bảo trì.
• Cung cấp thông tin chi tiết về vị trí và trạng thái hoạt động.

Nhược điểm:

• Chi phí lắp đặt cao hơn do cần hệ thống cáp điện.
• Hạn chế về tính linh hoạt và khả năng mở rộng.

Cảm biến khói gắn ống gió

Cảm biến báo khói gắn ống gió (duct smoke detector) là loại cảm biến báo khói được thiết kế để lắp đặt trực tiếp trên đường ống gió của hệ thống thông gió hoặc điều hòa không khí. Chúng có khả năng phát hiện sớm sự hiện diện của khói trong hệ thống đường ống, ngăn chặn sự lan truyền của khói và nguy cơ cháy lan.

Ưu điểm của cảm biến báo khói gắn ống gió:

• Phát hiện sớm khói trong hệ thống thông gió, tăng khả năng phòng ngừa cháy lan.
• Có thể được lắp đặt tại các vị trí khó tiếp cận hoặc không gian kín đặc biệt.
• Độ nhạy cao với khói trong môi trường có luồng không khí di chuyển.

Nhược điểm:

• Chi phí lắp đặt cao hơn do cần thiết kế đặc biệt cho hệ thống thông gió.
• Cần bảo trì và vệ sinh định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định.

Lưu ý khi sử dụng cảm biến khói

Cảm biến khói là một thiết bị an toàn quan trọng, giúp phát hiện sớm đám cháy và cảnh báo kịp thời. Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu quả sử dụng và vận hành an toàn, cần lưu ý một số điểm sau.

Lưu ý khi chọn mua cảm biến khói

• Chọn mua cảm biến khói từ các thương hiệu uy tín, đạt tiêu chuẩn chất lượng và an toàn.
• Xác định loại cảm biến phù hợp với nhu cầu sử dụng: cảm biến khói quang hay cảm biến khói ion hóa.
• Kiểm tra độ nhạy và phạm vi phát hiện của cảm biến để đảm bảo phù hợp với diện tích khu vực cần lắp đặt.
• Lựa chọn cảm biến khói có khả năng kết nối với hệ thống báo cháy tập trung nếu cần thiết.
• Tham khảo ý kiến của các chuyên gia về lựa chọn cảm biến khói phù hợp với nhu cầu sử dụng và môi trường lắp đặt.

Lưu ý khi sử dụng cảm biến khói

• Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng và lắp đặt cảm biến khói đúng cách.
• Kiểm tra và thay pin định kỳ để đảm bảo cảm biến hoạt động bình thường.
• Không lắp đặt cảm biến khói gần các nguồn nhiệt, hơi nước hoặc các khu vực có nhiều bụi để tránh gây nhiễu.
• Thường xuyên kiểm tra và vệ sinh cảm biến khói để đảm bảo hoạt động ổn định.
• Không tháo dỡ hoặc tự sửa chữa cảm biến khói, hãy liên hệ với đơn vị bảo trì chuyên nghiệp khi có sự cố.
• Thực hiện kiểm tra cảm biến khói định kỳ bằng cách nhấn nút thử nghiệm hoặc sử dụng khói thử.
• Trong trường hợp cảm biến khói kêu cảnh báo, hãy kiểm tra xem có khói thực sự hay không, tránh gây náo loạn không cần thiết.

Kết luận

Trong bài viết này của VNPT iAlert đã khám phá về cảm biến khói, từ nguyên lý hoạt động đến các loại chính thức hiện nay trên thị trường. Những thông tin này không chỉ giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thức và lý do tại sao cảm biến báo khói lại quan trọng đến vậy trong hệ thống an toàn cháy nổ, mà còn cung cấp cái nhìn toàn diện để bạn có thể lựa chọn loại cảm biến phù hợp với nhu cầu cá nhân hoặc doanh nghiệp của mình.