Разновидности датчиков co2

Пример работы для Arduino и XOD

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии Arduino, например, Uno.

• Как начать работу с Arduino?

• Как начать работу с XOD?

Схема устройства

1. Подключите измерительный щуп к датчику солей.

2. Скоммуницируйте датчик солей с подключённым щупом к аналоговому пину платформы Arduino. Для коммуникации понадобятся соединительные провода «мама-папа».Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.С Troyka Slot Shield провода не понадобятся вовсе.

3. Опустите измерительный щуп в воду.

Код для Arduino IDE

Прошейте платформу Arduino скетчем, приведённым ниже.

troyka-tds-sensor-example-arduino-read-data.ino

// любой GPIO пин с поддержкой АЦП
constexpr auto pinSensor = A0;
 
void setup() {
  // открываем Serial-порт
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  // считываем данные с датчика влажности почвы
  int valueSensor = analogRead(pinSensor);
  // переводим данные с датчика в напряжение
  float voltageSensor = valueSensor * 5  1024.0;
  // конвертируем напряжение в концентрацию
  float tdsSensor = (133.42 * pow(voltageSensor, 3) - 255.86 * pow(voltageSensor, 2) + 857.39 * voltageSensor) * 0.5;
  // выводим данные в Serial-порт
  Serial.print("TDS Value = "); 
  Serial.print(tdsSensor);
  Serial.println(" ppm");
  // ждём 100 мс
  delay(1000);
}

После загрузки скетча, в Serial-порт будут выводиться текущие показания примиссей воды в .

Патч для XOD

1. Создайте новый патч
2. Добавьте в патч ноду и установите ей в инспекторе PORT значение .
3. Добавьте ноду и подключите её к ноде к пину .
4. Прошейте платформу Arduino с режимом отладки.

После загрузки прошивки, в отладочной ноде будут выводиться текущие показания примесей воды в .

Зачем эта система нужна?

Думаю, каждому из нас знакомо это ощущение – и рад бы сделать что-то полезное, но так душно, что невольно погружаешься в состояние вялости и апатии. Или жарко, нечем дышать

Или, наоборот, холодно, зябнут ноги, и внимание постоянно ускользает. Самочувствие человека и его работоспособность существенно зависят от состояния окружающей среды

Температура воздуха – это самый наглядный пример, но реально таких параметров существенно больше. Наиболее важные из них:

• Температура. Человек комфортно себя чувствует в достаточно узком диапазоне температур. Выход за пределы этого диапазона снижает работоспособность, может привести к простудным заболеваниям.
• Влажность. При понижении влажности сохнет кожа, высыхают слизистые оболочки. Кроме неприятных ощущений, это повышает риск проникновения инфекции.
• CO₂ – очень коварный параметр. У человека нет органа чувств, который позволял бы изменить его напрямую. Но состояния, когда душно, болит голова, возникает сонливость, часто напрямую связаны именно с повышенной концентрацией этого газа. Человек идеально себя чувствует при уровнях CO₂ 700 ppm и ниже. При уровне 1000 ppm появляется ощущение несвежего воздуха, становится немного душно. При росте показателей до 2500 ppm становится все более и более душно. Интересно, что уровень кислорода при этом изменяется незначительно – с 20% падает примерно до 19,75%. То есть, когда вы думаете, что вам нечем дышать и не хватает кислорода – на самом деле в воздухе просто слишком много углекислого газа.
• Концентрация летучих органических веществ (Volatile Organic Compounds, VOC) – параметр, который показывает наличие в воздухе разнообразных примесей. В самом простом случае этот параметр повышается от пригоревшей на кухне еды или дыма от сигарет.
• CO (угарный газ) – в современных городских квартирах параметр не очень критичный. Но в загородных домах, где используется открытый огонь для обогрева и приготовления пищи, повышение концентрации этого газа может привести к фатальным последствиям.
• Пыль. А этот параметр, наоборот, обычно критичен для города. Многочисленные машины и работающие предприятия способствуют увеличению в воздухе пыли микронного размера (обычно обозначается PM5), высокая концентрация которой способствует возникновению онкологических заболеваний.

Как мы видим, есть довольно много параметров окружающей среды, которые следует контролировать для обеспечения хорошего самочувствия и работоспособности. Причем желательно анализировать их в комплексе и принимать решения именно по совокупности данных. Очевидный пример – проветривание. Для понижения температуры оно не будет иметь смысла, если температура на улице выше комнатной, но может потребоваться для понижения концентрации одного из измеряемых газов.

Блок BlueBox

Стационарная система измерения и контроля

Состав:

• Сенсорная панель управления, LCD графический дисплей 240х128 пикселей.
• Операционная система Embedded Linux,
• Циклический буфер памяти 256MB для программных настроек и данных измерения.
• 5 активных виртуальных датчиком (макс. 500).
• Опциональный интерфейс : 1 аналоговый вход (4-20 мА), макс. нагрузка 500 Ом.
• 2 текущих выхода с гальванической развязкой.
• Интерфейсы: 1 х RS232/RS485 ( Modbus RTU),
• 1x CAN, 1x Ethernet 10/100мБит, 1х USB:
• Опциональное подключение GPRS/UMTS модема.
• Устройство для крепления к стенам.
• Требуется отдельный источник питания.
• Блок питания в состав системы НЕ ВХОДИТ

Источник питания 76Вт блока BlueBox

Стандартное исполнение. 230В переменный ток.

Область входного напряжения: 90-264В AC

Выходные данные: 24В перем ток, 3,2А, 76Вт.

Подключается к BlueBox при помощи штекерного разъема M12 и кабеля шины CAN-Bus.

Особенности

BlueBox является блоком управления, который:

— позволяет объединять модули датчиков в единую систему,

— является блоком управления для спектрометра, многопараметрической системы и анализаторов

— реализует опцию беспроводной передачи данных по радио-каналам

Возможные комбинации датчиков в радиомодулях:

• 2 датчика кислорода и 2 датчика температуры
• Датчик кислорода, pH, 2 датчика температуры
• Датчик кислорода, ISE, 2 датчика температуры
• Датчик кислорода, окислительно-восстановительный потенциал, 2 датчика температуры
• pH,  ISE, 2 датчика температуры
• pH, окислительно-восстановительный потенциал, 2 датчика температуры
• 2 датчика окислительно-восстановительного потенциала, 2 датчика температуры
• 4 датчика окислительно-восстановительного потенциала.

Список датчиков/параметров, подключаемых к анализаторам на базе вычислителя BlueBox

Параметр	Метод
Проводимость	Индукционный
Температура	Полупроводниковый температурный датчик
Соленость	Вычислительная формула
Растворенный кислород	Гальваническая ячейка
Оптический датчик
Жесткость pH
Стеклянный электрод
Окислительно-восстановительный потенциал (Redox)	Электрическое напряжение
Мутность	флуоресцентный
Нефтепродукты, сырая нефть	флуоресцентный
Хлорины, диоксид хлора (Cl, ClO2)	Мембрана, покрытая амперометрическим диэлектродом
Хлориды Cl—	Ионоселективный электрод, спектрометр
Озон	Мембрана, покрытая амперометрическим диэлектродом
Азот Аммоний  NH4+ Азот нитратный NO3– Азот нитритный NO2– Азот общий	Ионоселективный электрод
Фтор и соединения фтора	Анализатор с реагентами и отбором проб
Биологическое потребление кислорода (БПКп; БПК5)	Спектрометр
Взвешенные вещества	Оптический датчик Спектрометр
Медь, аллюминий, никель, железо, цинк	Анализатор с реагентами и отбором проб
Фенолы	Анализатор с реагентами и отбором проб
Фосфаты	Спектрометр,  ионоселективный электрод
Фтор общий	Спектрометр,  ионоселективный электрод
Сульфаты Сульфиды	Спектрометр
Химическое потребление кислорода (ХПК)	Ионоселективный анализатор
Спектральный коэффициент абсорбции 254 нм.(оценка растворенных органических субстанций, таких как ароматические соединения и почвенные гeминовые вещества)	Спектрометр, фотометр

Стационарный и переносной анализатор ISA включает в себя систему управления BlueBox (или модуль без экрана) и спектрометр

Один датчик может определять следующие параметры:

• аммоний,
• БПКп
• растворенный органический углерод,
• общее содержание растворенного кислорода
• общий углерод
• мутность
• нитраты
• абсорбируемые соединения
• цветность
• содержание взвешенных веществ
• озон
• фенолы
• нефтепродукты
• создание «спектрального отпечатка» среды.

Возможно опциональное подключение

• проточной ячейки и
• арматуры для продувки спектрометра сжатым воздухом.

Возможно оформление сертификата взрывобезопасности на основании европейского сертификата ATEX кат. 3

Info

Publication number

RU2038590C1

RU2038590C1

SU5062964A
RU2038590C1
RU 2038590 C1
RU2038590 C1
RU 2038590C1

SU 5062964 A
SU5062964 A
SU 5062964A
RU 2038590 C1
RU2038590 C1
RU 2038590C1

Authority
RU
Russia

Prior art keywords
ammonia
sensor
complexes
dopant
ammonia concentration

Prior art date
1992-09-24

Application number

Other languages

English (en)

Inventor
С.А. Крутоверцев
Я.А. Летучий
О.Ю. Антонова
С.И. Сорокин
В.Б. Кузнецов
С.А. Радин
Original Assignee
Малое государственное предприятие «Практик-НЦ»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
1992-09-24
Filing date
1992-09-24
Publication date
1995-06-27

1992-09-24Application filed by Малое государственное предприятие «Практик-НЦ»
filed
Critical

Малое государственное предприятие «Практик-НЦ»

1992-09-24Priority to SU5062964
priority
Critical

patent/RU2038590C1/ru

1995-06-27Application granted
granted
Critical

1995-06-27Publication of RU2038590C1
publication
Critical

patent/RU2038590C1/ru

Датчики концентрации кислорода в системе питания Лада Ларгус

 Датчик концентрации кислорода Лада Ларгус в отработавших газах (лямбда-зонд) является основным датчиком для обеспечения оптимального процесса сгорания. Он установлен в выпускном коллекторе двигателя и совместно с электронным блоком и форсунками образует контур корректировки состава топливовоздушной смеси, подаваемой в двигатель (рис. 1). По сигналам датчика блок управления двигателем определяет количество несгоревшего кислорода в отработавших газах и соответственно оценивает оптимальность состава топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя в каждый момент времени. Зафиксировав отклонение состава от оптимального 1:14 (соответственно топливо и воздух), обеспечивающего наиболее эффективную работу каталитического нейтрализатора отработавших газов, блок управления с помощью форсунок изменяет состав смеси. В результате контур управления составом топливовоздушной смеси является замкнутым. На автомобиле установлены два датчика концентрации кислорода: первый — в выпускном коллекторе, второй — после каталитического нейтрализатора. Первый датчик — управляющий (ориентируясь на его сигнал, ЭБУ корректирует подачу топлива), а второй — диагностический (ориентируясь на его сигнал, ЭБУ оценивает эффективность работы каталитического нейтрализатора).

Рис 1. Схема контура управления составом топливовоздушной среды Лада Ларгус: 1 — форсунка; 2 — выпускной коллектор; 3 — управляющий датчик концентрации кислорода в отработавших газах (лямбда-зонд); 4 — двигатель; 5 — электронный блок управления двигателем; 6 — каталитический нейтрализатор отработавших газов; 7 — диагностический датчик концентрации кислорода

Блок BlueSense

Преобразователь данных для подключения до двух датчиков

Входы:

1. 2-х цифровых, статические,
2. 2-x импульсных в переключаемых транзисторах прямой и обратной проводимости (PNP / NPN) (опционально статические)

Выходы:

1. 1 аналоговый выход: 0/4… 20 мА на каждый канал,
2. 2 х реле,  230В перем. тока,  2 А

Питание:

1. 24В пост. тока (18В…36В)
2. 8 Вт
3. опционально 230В.

Аналогичный по функциям модуль без экрана

Дисплей: LCD сенсорная панель, 240 х 128 пикселей

Температурный режим: -10°С … +45°С

Дисплей для значений измерений измерений

Функциональные клавиши

Руссифицированный

Сохранение данных на  SD карте

Интерфейс: CAN-Bus для, RS 485, RS 232C

Корпус: Поликарбонат; 235 мм х 185 мм х 119 мм, IP65,

Вес: 1,35 кг, условия окружающей среду: -10°С…+50°С

Возможность подключения датчиков для измерения параметров:

• Проводимость (индуктивный метод)
• Температура
• растворенный кислород (оптический или гальваническая ячейка)
• pH (стеклянный электрод)
• мутность (проточная ячейка)
• погружные оптические датчики (нефтепродукты, сырая нефть, мутность, хлорофил )
• ион-селективный электрод

Возможные реализуемые методы измерения:

• ионноселиктивный электрод
• флуоресцентный
• оптический
• стеклянный электрод
• электрохимический
• ультразвуковой
• кондуктивная проводимость
• индуктивная проводимость
• физический метод

Производители и модели датчиков СО2

SenseAir

На сегодняшний день самым известным производителем датчиков углекислого газа является шведская компания SenseAir. Мировой лидер в отрасли разработки и производства не только газовых анализаторов, но и оборудования для систем “Умный дом”(датчиков движения, автоматических розеток, GSM охранных сигнализаций).

К30	К30-FR	К33-LP
Принцип действия
NDIR	NDIR	NDIR
Диапазон измерения
0-5000 ppm	0-5000 ppm	0-5000 ppm
Точность
30 ppm ± 3%	30 ppm ± 3%	30 ppm ± 3%
Время прогрева
60 сек	60 сек	60 сек
Время отклика
20 сек	20 сек	30 сек
Габаритные размеры (мм)
57х51х14	57х51х14	57х51х14
Блок питания
4,5-14 В	4,5-14 В	5-12 В
Предполагаемый срок эксплуатации
15 лет	10 лет	15 лет

Углекислые датчики компании SenseAir, работающие по методу недисперсионной ИК-спектрометрии, в отличие от своих аналогов, имеют более высокие эксплуатационные характеристики.

Они могут использоваться как в помещении, так и на открытом воздухе, и решать одновременно несколько задач (измерять концентрацию СО2, температуру и влажность воздуха).

При необходимости устройства подключаются к компьютеру, обеспечивающему длительную бесперебойную работу и быстрый отклик в широком диапазоне.

AZ Instrument Corp

Следующий известный производитель анализаторов углекислого газа – компания AZ Instrument Corp (Тайвань).

7722	77-231	77-232
Принцип действия
NDIR	NDIR	NDIR
Диапазон измерения
0-9999 ppm	0-9999 ppm	0-9999 ppm
Точность
50 ppm ± 5%	30 ppm ± 5%	30 ppm ± 5%
Время прогрева
120 сек	120 сек	120 сек
Время отклика
30 сек	30 сек	30 сек
Габаритные размеры (мм)
130х85х60	130х85х60	130х85х60
Блок питания
12 В	12 В	12 В
Предполагаемый срок эксплуатации
5 лет	5 лет	5 лет

Все модели датчиков углекислоты компании AZ Instrument Corp оснащаются гигрометром и термометром, позволяющими одновременно с концентрацией СО2 измерять температуру и влажность воздуха, и, при необходимости, компенсировать температурную зависимость.

S+S Regeltechnik

И еще один производитель инфракрасных датчиков – немецкая компания S+S Regeltechnik – производитель контрольно-измерительного, вентиляционного и климатического оборудования (датчиков воды, дыма, тепла, розеток с термостатом и т.д).

Aerasgard R-CO2	Aerasgard RTM-CO2	Aerasgard RFTF-CO2
Принцип действия
NDIR	NDIR	NDIR
Диапазон измерения
0-2000 ppm	0-2000 ppm	0-2000 ppm
Точность
70 ppm ± 5%	70 ppm ± 5%	70 ppm ± 5%
Время прогрева
прибл. 1 час	1 час	1 часа
Время отклика
60 сек	60 сек	60 сек
Габаритные размеры (мм)
98х98х33	100х100х25 (стальной корпус)	98х98х33
Блок питания
24 В	24 В	24 В
Предполагаемый срок эксплуатации
10 лет	10 лет	10 лет

Самокалибрующиеся энергосберегеющие углекислые датчики компании S+S Regeltechnik являются очень надежными, чувствительными устройствами, не нуждающимися в техническом обслуживании.

Обладая высокой избирательностью и устойчивостью к помехам и вибрации, они используются для мониторинга качества воздуха в закрытых помещениях.

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party

Publication number	Priority date	Publication date	Assignee	Title
WO2013040190A1 (en) *	2011-09-16	2013-03-21	The Research Foundation Of State University Of New York	Low concentration ammonia nanosensor
US9541517B2 (en)	2011-09-16	2017-01-10	The Research Foundation For The State University Of New York	Low concentration ammonia nanosensor
US10247689B2 (en)	2011-09-16	2019-04-02	The Research Foundation For The State University Of New York	Low concentration ammonia nanosensor
RU175208U1 (ru) *	2017-01-23	2017-11-28	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный университет»	Электрохимический твердотельный чувствительный элемент
RU2802867C1 (ru) *	2023-04-27	2023-09-05	федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский университет науки и технологий»	Датчик концентрации паров аммиака на основе тонкой пленки полианилина

Датчик — концентрация

Датчик концентрации 33 связан с линией 31 и измеряет электропроводящие свойства раствора как функцию концентрации аммиака в растворе. Датчик осуществляет контроль за работой трехходового клапана 34, направляющего продукт или по линии 37 в емкость для хранения 38 или по линиям 35 и / в ванну 9 для создания требуемой концентрации аммиака.
 

Датчик концентрации озона — хемилюминофор 1 — представляет собой стеклянную пластинку с нанесенным на нее озоночув-ствительным составом.
 

Многие датчики концентрации состава газа и др. являются специализированными и могут применяться только в очень узкой области.
 

Тарировку датчиков концентрации осуществляют для уточнения концентрации аэровзвеси, создаваемой внутри взрывного цилиндра в момент испытания на воспламенение. Вначале находят такую навеску G продукта, при которой давление взрыва составляет около 200 кПа, для этого проводят серию испытаний на воспламенение аэровзвеси. Затем устанавливают на взрывной цилиндр датчики концентрации и подготавливают их к работе в соответствии с инструкцией по их эксплуатации. Отключают от питания источник зажигания, вводят в форсунку прибора навеску вещества, равную G, и при давлении воздуха в мернике 250 кПа и времени работы электромагнитного клапана 0 2 с включают установку кнопкой Пуск. По осциллограмме нижнего датчика концентрации определяют время достижения максимума концентрации с точностью 0 01 с, которое принимают за оптимальное время работы электромагнитного клапана и в дальнейших опытах это время выставляют на пульте управления.
 

Электронный влагомер непрерывного действия.| Схема магнитного анализатора для определения концентрации кислорода.

Работа датчиков концентрации растворов основана на измерении ( определении) плотности или электропроводности раствора. Интересен безэлектродный датчик концентрации растворов, представляющий собой катушку, погруженную в раствор. При прохождении тока по катушке создается магнитное поле, индуктирующее в жидкости токи, величина которых зависит от электропроводности ( концентрации) жидкости. Так как величина этих токов влияет на сопротивление катушки, то по изменению сопротивления можно судить о концентрации раствора.
 

Информация от датчиков концентрации кислорода, находящихся в дренажных шлангах, поступает в электронное устройство, которое формирует звуковой сигнал, оповещая водителя и пассажиров, а также выдает логический сигнал в контроллер системы управления.
 

Объем трубопроводов между датчиком концентрации и устройством регулирования потока густой массы является заданным. На его основе система управления динамически рассчитывает время запаздывания в зависимости от потока густой массы. При этом между частичными изменениями концентрации и потока густой массы предполагается линейная зависимость.
 

Зависимость чувствительности датчика от концентрации метана и рабочей температуры. p C — t.

С целью практического применения датчика концентрации СН4 в нефтегазовом комплексе было проведено исследование его старения с помощью камеры искусственного климата при воздействии метана ( концентрации от 0 05 до 0 5 % об.) в течение 500 часов, различных температурах окружающей среды ( от 2 до 50 С) и влажностях воздуха ( от 70 до 95 %), что соответствует параметрам среды производственных помещений нефтегазового комплекса.
 

Система содержит до 16 датчиков концентрации СДЯВ, устанавливаемых в зоне контроля, и средства двух уровней контроля: цехового и объектового.
 

Схема приготовления регенера-ционного раствора с применением регулятора концентрации.

АР-автомат регенерации; ДК — датчик концентрации; РК-регулятор концентрации; ОВ — осветленная вода; / — регулятор давления эжектирующей воды; 2, 5, 6 — задвижки, управляемые автоматом регенерации; 3 — задатчик регулятора; 4 — гидроэлеватор.
 

В течение последних лет были разработаны датчики концентрации ( так называемые ион-селективные электроды), которые базируются на скачке потенциала, возникающего на границе электрод — электролит и зависящего от концентрации потенциообразующего компонента. Это наиболее удобные датчики, несущие прямую информацию в виде электрического сигнала, величина которого зависит от концентрации компонентов.
 

Одним из узких мест схемы является датчик концентрации прядильного раствора, так как до настоящего времени нет серийных приборов, предназначенных для этой цели. В данной схеме может быть использован вискозиметр, имеющий выход на регулирование. Вискозиметр неудобен тем, что приходится изменять заданное значение вязкости ( на задатчике концентрации) при смене партий полимера.
 

Блок управления двигателем

Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) — это тип компьютера, который обрабатывает множество различных процессов, необходимых для правильного функционирования всего автомобиля и его двигателя. ЭБУ получает сигналы от всех датчиков в системе автомобиля и обрабатывает их показания, тем самым изменяя количество и качество топлива и т.д.

Признаки неисправности

Как правило, блок управления двигателем выходит из строя не полностью, а только в мелких деталях. Внутри компьютера находится электрическая плата с множеством радиодеталей, которые обеспечивают работу каждого из датчиков. При выходе из строя детали, отвечающей за работу того или иного датчика, с большой долей вероятности этот датчик перестанет работать.

Если ЭБУ выйдет из строя полностью, например из-за намокания или механических повреждений, то машина просто не заведется.

Где находится

Блок управления двигателем расположен в моторном отсеке автомобиля за аккумуляторной батареей. При мытье двигателя на автомойке будьте осторожны, эта деталь очень «боится» воды.

Выходные сигналы датчиков

Расчет концентрации CO₂ на основании ШИМ-сигнала выполняется следующим образом (1): длина цикла 1004 мс, первые 2 мс всегда High, последние – всегда Low, а момент перехода на низкий уровень сигнала пропорционален концентрации CO₂ в пределах 0…5000 ppm (в документации указано ошибочное значение 2000 ppm, возможно, это связано с тем, что используется датчик с диапазоном 0…5000 ppm).

`Cpp\m = 5000*(Thigh-2мс)/(Thigh+Tlow-4мс)`        (1)

Напряжение на аналоговых выходах (в модели MH-Z14) линейно зависит от концентрации CO₂.

Для чтения данных через UART требуется передать на датчик команду, состоящую из девяти байт:

• 0xFF – байт начала любой команды;
• 0x01 – номер датчика (всегда 1);
• 0x86 – команда чтения показаний;
• 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 – данные;
• 0x79 – контрольная сумма.

После этого нужно прочитать девять байт ответа датчика с концентрацией газа. Данные по концентрации содержатся во втором и третьем байте ответа.

Для расчета и проверки контрольной суммы можно использовать следующий код:

Данные на всех выходах хорошо коррелируют друг с другом, так что можно использовать любой из доступных выходов. Годовой период практического использования показал высокую надежность датчика и хорошую точность измерений.

Для измерения температуры и влажности используется совмещенный цифровой датчик DHT22 (AM2302), изображенный на рисунке 2. Характеристики датчика приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики датчика температуры и влажности DHT22

Напряжение питания, В	Диапазон измерений	Точность измерений	Длительность периода измерений, с
Влажность, %	Температура, °С	Влажность, %	Температура, °С
3,3…6	0…100	-40…80	±2 (макс. ±5)	±0,5	Около 2

Рис. 2. Внешний вид датчика DHT22

Преимуществом датчика является то, что ему необходим только один провод для подключения. Его недостатки: при высокой влажности (более 80%) датчик быстро деградирует, он требователен к качеству питания и имеет достаточно большую фактическую погрешность при измерении влажности. Но для опытного образца его характеристик вполне достаточно. В дальнейшем предполагается использовать датчики SHT21 или SI7021, имеющие более высокую надежность за счет встроенной защитной мембраны.

Для измерения концентрации летучих органических веществ можно выбрать один из полупроводниковых датчиков, выпускаемых компанией Figaro. Конкретную модель датчика в зависимости от назначения помещения можно подобрать по приведенной ниже таблице 3.

Таблица 3. Назначение датчиков газа Figaro

Газ	Наименование
Взрывоопасные газы	Пропан	TGS2610
Метан (природный газ)	TGS2611
Водород	TGS2620
СО (угарный газ)	TGS2442
Выхлопные газы	TGS2104, TGS2201, TGS2105, TGS2201
Органические растворители, пары алкоголя	TGS2620
Загрязнение воздуха	TGS2600, TGS2602
Пищевые испарения	TGS2181, TGS2180, TGS2281

Обычно все датчики этой серии одновременно чувствительны к нескольким газам и имеют существенную зависимость от температуры и влажности окружающей среды. Так как типовые схемы подключения датчиков идентичны – делитель напряжения, в одном плече которого стоит датчик, а во втором фиксированный резистор, то можно считать, что все они взаимозаменяемы. Обработку результатов измерений и температурную коррекцию можно сделать на веб-сервере.

Для анализа качества воздуха на кухне был выбран датчик TGS2600, характеристики которого приведены в таблице 4 и на рисунке 3, а внешний вид – на рисунке 4.

Таблица 4. Характеристики датчика VOC TGS2600

Корпус	Типовой рабочий диапазон	Нагреватель	Сопротивление датчика	Изменение сопротивления датчика
TO-5	1…30 ppm H2	83 Ом, 42 мА, 5 В	10…90 кОм	0,3…0,6 (Rs/Ro)

Рис. 3. Характеристики чувствительности и зависимость влажности от температуры датчика TGS2600

Рис. 4. Внешний вид датчика TGS2600

Согласно опыту использования датчика, его показания имеют ярко выраженную корреляцию с показаниями датчика CO₂. После накопления статистики можно попробовать создать математическую модель для оценки концентрации CO₂ на основании показаний датчика VOC, за счет чего можно существенно уменьшить стоимость изделия.

Идея устройства, стек технологий

Существует множество готовых устройств, которые измеряют один или несколько из перечисленных выше параметров. Но для использования в домашних условиях многие из этих решений оказываются либо слишком избыточны, либо слишком просты.

Задача, которая была поставлена при проектировании описываемого прибора – сделать универсальное устройство, к которому может быть подключено необходимое для данной комнаты количество датчиков. Устройство подключается по Wi-Fi к Интернету и передает данные на веб-сервер. Сервер накапливает и анализирует данные, затем передает результат анализа и управляющие команды на устройство, которое, в свою очередь, пересылает команды на исполнительные модули по радиоканалу. Решение должно обеспечивать дружественный интерфейс, уведомлять пользователя о выходе параметров за допустимые пределы, легко вписываться в любой интерьер и при этом иметь минимальную стоимость.

Similar Documents

Publication	Publication Date	Title
Oyama et al.	1987	Hydrogen ion selective microelectrode prepared by modifying an electrode with polymers
Flato	1972	Renaissance in polarographic and voltammetric analysis
Kuwana et al.	1964	Electrochemical Studies Using Conducting Glass Indicator Electrodes.
Tamura et al.	1982	Coated wire sodium-and potassium-selective electrodes based on bis (crown ether) compounds
Shamsipur et al.	2004	Development of a new fluorimetric bulk optode membrane based on 2, 5-thiophenylbis (5-tert-butyl-1, 3-benzexazole) for nickel (II) ions
Gaylor et al.	1953	Polarographic oxidation of phenolic compounds
Sander et al.	1995	Direct determination of uranium traces by adsorptive stripping voltammetry
Mi et al.	2013	Determination of trace amount of Cu 2+ with a multi-responsive colorimetric and reversible chemosensor
JPH06508432A (ja)	1994-09-22	液体の電気的分析とそれに使用する検出素子
Bishop	1958	Differential electrolytic potentiometry. Part II. Precision and accuracy of applications to redox titrimetry
RU2038590C1 (ru)	1995-06-27	Датчик концентрации аммиака
Shamsipur et al.	2006	RETRACTED: Copper (II)-selective fluorimetric bulk optode membrane based on a 1-hydroxy-9, 10-anthraquinone derivative having two propenyl arms as a neutral fluorogenic ionophore
Stará et al.	1988	Cathodic stripping voltammetry and adsorptive stripping voltammetry of selenium (IV)
AU647749B2 (en)	1994-03-31	Self-supporting thin-film filament detector, process for its manufacture and its applications to gas detection and gas chromatography
Khoo	1999	Cathodic stripping voltammetric determination of ultratrace gold (III) at a bulk modified epoxy–graphite tube composite electrode in flow systems
Abu-Shawish et al.	2007	A New chemically modified carbon paste electrode for determination of copper based on n, n′-disalicylidenehexameythylenediaminate copper (ii) complex
Ireland-Ripert et al.	1982	Determination of methylmercury in the presence of inorganic mercury by anodic stripping voltammetry
Chen et al.	1997	Flow‐injection potentiometric detection of metal ions based on tungsten oxide electrode
Naik et al.	2008	Highly sensitive catalytic spectrophotometric determination of ruthenium
RU2133029C1 (ru)	1999-07-10	Датчик концентрации аммиака
Pouya et al.	2018	Application of 2‐(benzyliminomethyl)‐6‐methoxy‐4‐(4‐methoxyphenyl‐azo) phenol in construction of ion‐selective PVC membrane electrode for determination of copper (II) in mineral water sample
Formaro et al.	1968	Capacitance measurements on platinum electrodes for the estimation of organic impurities in water
US4990236A (en)	1991-02-05	Thin film moisture sensing element
CA1316715C (en)	1993-04-27	Thin film moisture sensing elements and process for the manufacture thereof
Ganjali et al.	2014	Holmium (III)-selective fluorimetric optode based on N, N-bis (salicylidene)-naphthylene-1, 8-diamine as a neutral fluorogenic ionophore

Элементы платы

Датчик концентрации солей состоит из измерительного TDS-щупа и платы управления.

Измерительные электроды

Для контакта с жидкостью на щупе сенсора расположены два электрода, которые необходимо опустить в измеряемую жидкость для считывания концентрации солей.

На электроды поступает переменное напряжение, что значительно увеличивает срок службы щупа.

Операционный усилитель TSX564

Микросхема TSX564 состоит из четырёх операционный усилителей: два используются для усиления переменного сигнала на электродах щупа, а другие два выпрямляют полученные данные.

Регуляторы напряжения

В схеме используется двухполярное питание:

• положительное плечо с выхода понижающего регулятора TPS73030. Диапазон входного напряжения от 3,3 до 5 вольт. Выходное напряжение 3 В с максимальным выходным током 200 мА.
• отрицательное плечо с выхода инвертирующего регулятора TPS60400. Входное напряжение поступает с положительного плеча и инвертируется в с максимальным выходным током 60 мА.

Двухполярная схема используется для генерации переменного напряжения на электроды измерительного TDS-щупа.

Troyka-контакты

Датчик подключается к управляющей электронике через три провода.

• Сигнальный (S) — выходной сигнал сенсора. Напряжение на выходе датчика прямо пропорционально уровню измеренной электропроводности: чем выше электропроводность, тем выше уровень сигнала на выходе датчика и соответственно наоборот. Максимальное выходное значения 2,3 вольта. Подключите к аналоговому пину микроконтроллера.
• Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.
• Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.