Обзор датчиков измерения основных параметров воздуха.

Цель работы 

спроектировать прибор для измерения различных праметров воздуха.

Датчик BME280– датчик атмосферного давления, влажности и температуры.

Данный датчик емкостного типа, что заведомо делает его более точным, чем резистивные датчики типа DHT11. Стоит он чуть подороже последнего, но имеет ряд преимуществ.

Во-первых, в нем содержится уже 3 датчика: отсюда способность измерять температуру, давление и влажность. Модуль работает через I2C или SPI интерфейс

Схема подкючения:

Датчик MQ-2 – датчик газа/дыма. способен определить концентрацию углеводородных газов (пропан, метан, н-бутан), дыма (взвешенных частиц, как результата горения) и водорода. MQ-2 относится к полупроводниковым приборам.



Датчик MQ-2 относиться к полупроводниковым приборам. Принцип работы датчика основан на изменении сопротивления тонкопленочного слоя диоксида олова SnO2 при контакте с молекулами определяемого газа. Чувствительный элемент датчика состоит из керамической трубки с покрытием Al2O3 и нанесенного на неё чувствительного слоя диоксида олова. Внутри трубки проходит нагревательный элемент, который нагревает чувствительный слой до температуры, при которой он начинает реагировать на определяемый газ. Чувствительность к разным газам достигается варьированием состава примесей в чувствительном слое.

Схема подкючения:

Датчик MH-Z19 – датчик углекислого газа.

Датчик для определения уровня углекислого газа в воздухе. В отличие от аналогичного датчика MQ135 он имеет лучшую чувствительность, большую точность измерений, широкий диапазон измерений (до 5000ppm), низкое энергопотребление, компенсация температуры, готовые значения PPM на выходе. В основе процесса измерения в сенсорах MH-Z лежит принцип оптического измерения содержания определенного газа. В английском языке подобная технология называется Nondispersive infrared, что на русский язык переводится примерно как «недисперсионная инфракрасная технология» или сокращенно NDIR. Наличие IR и то, что сам сенсор используется инфракрасное излучение для анализа воздуха наводит некоторых «специалистов» на то, что в датчике используется PIR (Passive Infrared) технология. Да, в PIR, как и в NDIR, используется инфракрасный свет, а в остальном это две отличных технологий.

Проходя через обе камеры, световой импульс подвергается рассеиванию на молекулах газа. Во время дисперсии происходит рассеивание (преломление) направленного пучка света и его частичное поглощение молекулами или стенками сенсора. Как правило, в качестве базовой отправной точки используется камера с азотом, а результаты из второй камеры сравниваются с результатами в камере с азотом. В результате прошедший через камеры свет анализируется фотоприемником и вычисляется содержание искомого газа. Следует заметить, что метод весьма точен и мало затратен в плане энергетики, а сам сенсор будет служить, по крайней мере так заявляет производитель, верой и правдой своему хозяину на протяжении ну никак не менее пяти лет. Деградация датчика будет происходить из-за забивания пылью фильтров, изменения спектральных характеристик у излучающего светодиода и деградацией фотоприемника. Но эти процессы небыстрые, поэтому можно считать, что такой датчик будет служить лет десять без видимых ухудшений показаний.

Несмотря на то что измерения сенсорами с технологией NDIR точны, могут наблюдаться и некоторые погрешности, особенно при малых концентрациях искомого газа, связанные с наличием в воздухе других газов. Так, у датчиков, используемых для определения CO2 есть некоторые, совсем небольшие, проблемы с H2O (паром), SO2 и NO2. В бытовом применении эти погрешности можно с легкостью скинуть со счетов, но для промышленного применения, где требуется высокая точность, видимо надо изобретать какие-то дополнительные механизмы. И да, когда вы дышите на датчик, стараясь проверить насколько он здорово работает, учтите, что в выдыхаемом вами воздухе содержится изрядное количество водяного пара, который так же окажет влияние на показания.

Схема подкючения: