SCD30 to coś więcej niż zwykły czujnik NDIR do pomiaru CO2

Po co mierzyć stężenie CO₂?

Aspekt zdrowotny
Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Ogrzewnictwa, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) zaleca utrzymywanie w pomieszczeniach stężenia CO₂ na poziomie 1 000 ppm lub poniżej, natomiast w szkołach i w biurach na poziomie 800 ppm. Przy stężeniu CO₂ wynoszącym pomiędzy 1 000 i 2 000 ppm, ludzie odczuwają senność i skarżą się na zanieczyszczone powietrze. Stężenie CO₂ w granicach od 2 000 do 5 000 ppm może powodować bóle głowy, senność, problemy z koncentracją, utratę koncentracji, przyspieszony rytm serca i lekkie mdłości. 5 000 ppm stanowi dzienną dawkę ekspozycyjną (8 godzin).

Zużycie energii
Większość układów grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych (HVAC) opiera się na recyrkulacji powietrza w pomieszczeniach. Powietrze wydychane przez człowieka zawiera średnio 35 000 do 50 000 ppm CO₂ (100 razy więcej niż powietrze zewnętrzne). Bez odpowiedniej wentylacji, stężenie CO₂ rośnie. Z drugiej strony, wentylacja wymaga późniejszego ogrzewania lub chłodzenia powietrza, co zwiększa zużycie energii.

Rozwiązanie jest proste – pomiar stężenia CO2 i sterowanie wentylacją w taki sposób, by stężenie CO2 nie przekraczało zalecanej wartości.

Zasada działania modułu NDIR

Czujnik NDIR (z ang. „niedyspersyjna absorpcja podczerwieni”) wykorzystuje fakt, że cząsteczki CO₂ pochłaniają promieniowanie podczerwone o określonej długości fali. Im wyższe stężenie CO₂, tym więcej promieniowania zostaje pochłonięte. Fala o długość 4,3 μm posiada maksymalny współczynnik pochłaniania przez CO₂, natomiast minimalny dla innych gazów w powietrzu.

Źródło promieniowania podczerwonego (żarówka) zostaje umieszczone na jednym końcu rurki. Po przeciwnej stronie umieszcza się dwa czujniki z filtrami optycznymi. Pierwszy czujnik (CO₂) posiada filtr środkowo-przepustowy dla długości fali 4,3 µm. Mierzy on natężenie promieniowania Id. Drugi czujnik (odniesienia) posiada filtr środkowo-przepustowy dla długości fali, która jest minimalnie pochłaniana przez gazy w powietrzu (typowo 4 µm). Mierzy on natężenie promieniowania I0.


Pomiar natężenia promieniowania w tych długościach fal jest następnie przekładany na stężenie CO₂ poprzez prawo Lamberta-Beera, wyrażone następującym równaniem:

Id/I0=e^KCL

gdzie Id oznacza natężenie promieniowania o długości fali 4,3 μm, I0 oznacza natężenie promieniowania odniesienia, K oznacza stałą pochłaniania dla CO₂, C oznacza stężenie CO₂, natomiast L oznacza długość ścieżki pomiędzy źródłem promieniowania i detektorami światła.

Czujnik odniesienia kompensuje zmiany natężenia promieniowania. Wraz ze zmianą natężenia, Id i I0 zmieniają się w taki sam sposób, dzięki czemu Id / I0 pozostają niezmienne.

Jeśli jesteś zainteresowany jakimkolwiek produktem Sensirion lub chcesz uzyskać dalsze informacje, chętnie służymy pomocą. Prosimy o kontakt pod adresem sensirion@soselectronic.com