یک سنسور کربن دی اکسید یا حسگر CO2 ابزاری برای اندازه‌گیری گاز دی اکسید کربن است. متداول‌ترین سنسور کربن دی اکسید سنسورهای گاز مادون قرمز (NDIR) و حسگرهای گاز شیمیایی است. اندازه‌گیری دی اکسید کربن در نظارت بر کیفیت هوا در محیط داخلی و بسیاری از فرآیندهای دارای اتوماسیون صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است.
سنسور کربن دی اکسید مادون قرمز(NDIR)
سنسورهای NDIR سنسورهای طیف سنجی برای شناسایی CO2 در محیط گازی با استفاده از خاصیت جذب مشخصه آن هستند. مؤلفه‌های اصلی آن یک منبع مادون قرمز، یک لوله نور و فیلتر تداخل (طول موج) و یک ردیاب مادون قرمز است. گاز در لوله نوری پمپ شده یا پخش می‌شود و الکترونیک میزان جذب طول موج مشخصه نور را اندازه‌گیری می‌کند. در بخش ابزار دقیق کارخانه‌ها سنسورهای NDIR بیشتر برای اندازه‌گیری دی اکسید کربن استفاده می‌شوند. بهترین این حساسیت‌ها بین 20 تا 50 PPM است. هزینه سنسورهای NDIR در محدوده 100 تا 1000 دلار آمریکاست.
سنسور کربن دی اکسید شیمیایی
سنسورهای گازی شیمیایی CO2 با لایه‌های حساس مبتنی بر پلیمر یا هتروپلیسیلوکسان از مزیت اصلی مصرف انرژی بسیار کم برخوردار هستند. این سنسورها می‌توانند در ابعاد کوچک طراحی شوند تا در سیستم‌های میکروالکترونیک قرار گیرند. بیشتر سنسورهای CO2 قبل از حمل و نقل از کارخانه کاملاً کالیبره می‌شوند. با گذشت زمان، برای حفظ پایداری طولانی مدت سنسور، باید درجه صفر سنسور کالیبره شود.
سنسور کربن دی اکسید به روش سنجش تخمینی
برای محیط‌های داخلی مانند دفاتر یا سالن‌های بدنسازی که منبع اصلی CO2 تنفس انسان است، صرفه‌جویی در مقادیر با اندازه‌گیری آسان‌تر مانند ترکیب ارگانیک فرار (VOC) و غلظت گاز هیدروژن (H2) امکان تخمین CO2 فراهم می‌شود.
سنسور کربن مونواکسید
ردیاب مونوکسید کربن یا ردیاب CO دستگاهی است که برای جلوگیری از مسمومیت با مونوکسید کربن، وجود گاز مونوکسید کربن (CO) را تشخیص می‌دهد. در اواخر دهه 1990، آزمایشگاه‌های Underwriters توانستند برای اولین بار سنسوری با آلارم صوتی برای مونواکسید کربن تولید نمایند.
CO یک گاز بی‌رنگ، بی‌مزه و بی‌بو است که با احتراق ناقص مواد حاوی کربن تولید می‌شود. غالباً از آن به عنوان “قاتل خاموش” یاد می‌شود زیرا عملاً توسط انسان غیرقابل کشف است. در یک مطالعه توسط آزمایشگاه‌های Underwriters ، “شصت درصد آمریکایی‌ها نمی‌توانند علائم احتمالی نشت CO در خانه را شناسایی کنند”. مقادیر بالای CO بسته به میزان موجود و طول مدت قرار گرفتن در معرض خطر برای انسان خطرناک است. غلظت‌های کوچکتر می‌توانند برای مدت طولانی‌تر مضر باشند در حالی که با افزایش غلظت زمان کم نیز می‌تواند خطرآفرین باشد.
ردیاب‌های CO برای اندازه‌گیری سطح CO در طول زمان طراحی شده‌اند و قبل از تجمع سطح خطرناک CO در یک محیط، زنگ خطر را به صدا در می‌آورند و به مردم هشدار می‌دهند تا با تهویه مناسب منطقه را تخلیه کنند.
نصب و راه اندازی سنسور کربن مونواکسید
دستگاه‌هایی که خرده‌فروشی آنها با قیمت 15 تا 60 دلار است و به طور گسترده‌ای در دسترس هستند، می‌توانند با باتری یا از طریق برق (با پشتیبان باتری) کار کنند. طول عمر باتری با پیشرفت فناوری در حال افزایش است و برخی از دستگاه‌های باتری دار اکنون عمر باتری حداکثر 10 سال را تبلیغ می‌کنند. آشکارسازهای CO را می‌توان در نزدیکی سقف یا در نزدیکی کف قرار داد زیرا چگالی CO تقریباً به اندازه چگالی هوا است. از آنجا که CO بی‌رنگ، بی‌مزه و بی‌بو است، تشخیص در محیط خانه بدون چنین وسیله هشداری غیرممکن است. این یک ماده بسیار سمی است و به هموگلوبین موجود در جریان خون با میل به 200 برابر قوی‌تر از اکسیژن متصل می‌شود و باعث می‌شود مقدار اکسیژن بدن به شدت کاهش یابد.
سنسورها
در طرح‌های اولیه از یک ردیاب شیمیایی متشکل از یک پد سفید استفاده می‌شد که در حضور مونوکسید کربن به رنگ قهوه‌ای یا مایل به سیاه در می‌آمد. چنین آشکارسازهایی ارزان قیمت هستند، اما فقط هشدار بصری می‌دهند. با افزایش مرگ و میر ناشی از مونوکسید کربن در دهه 1990، هشدارهای شنیداری استاندارد شدند. نقاط هشدار در آشکارسازهای مونوکسید کربن یک سطح هشدار ساده نیست، بلکه یک عملکرد زمان غلظت هستند. در غلظت‌های پایین‌تر، به عنوان مثال: 100 قطعه در هر میلیون (PPM)، ردیاب برای ده ها دقیقه زنگ خطر نمی‌زند اما در 400 PPM، زنگ خطر در عرض چند دقیقه به صدا در می‌آید. این عملکرد غلظت زمان برای تقلید از جذب مونوکسید کربن در بدن و در عین حال جلوگیری از آلارم کاذب به دلیل منابع نسبتاً متداول مونوکسید کربن مانند دود سیگار در نظر گرفته شده است.
چهار نوع سنسور در دسترس هستند که در هزینه، دقت و سرعت پاسخ متفاوت است. بیشتر آشکارسازها از سنسورهای قابل تعویض برخوردار نیستند. این چهار نوع عبارتند از:
- سنسور کربن مونواکسید نوری-شیمیایی
- سنسور کربن مونواکسید بایومتریک
- سنسور کربن مونواکسید الکتروشیمیایی
- سنسور کربن مونواکسید نیمه رسانا
سنسور کربن مونواکسید نوری-شیمیایی
این آشکارساز شامل یک پد از یک ماده شیمیایی رنگی است که با واکنش با مونوکسید کربن، رنگ را تغییر می‌دهد. با این حال آنها فقط یک هشدار کیفی در مورد گاز ارائه می‌دهند. مهم‌ترین مزیت این ردیاب‌ها این است که آنها کم‌ترین هزینه را دارند، اما نکته منفی این است که آنها همچنین پایین‌ترین سطح محافظت را دارند. یکی از واکنشهای مورداستفاده در تشخیص مونوکسید کربن، اکسیداسیون کاتالیزوری پتاسیم دی سولفیدوپالادات (II) است:
با پیشرفت واکنش، با آزاد شدن پالادیوم اتمی رنگ از زرد به قهوه‌ای و به سیاه تغییر می‌کند.
سنسور کربن مونواکسید بایومتریک
یک سنسور بایومتریک به روشی مشابه هموگلوبین کار می‌کند که در حضور CO متناسب با مقدار مونوکسید کربن در محیط اطراف، تاریک می‌شود. از سیکلودکسترین، کروموفور و تعدادی نمک فلزی استفاده می‌کند. این یا به طور مستقیم دیده می‌شود و یا به یک منبع مادون قرمز فوتون مانند LED IR متصل می‌شود و سپس با استفاده از یک فتودیود کنترل می‌شود. طول عمر باتری معمولاً 2 تا 3 سال با قلیای معمولی طول می‌کشد، اما یک باتری لیتیوم عمر محصول را بیشتر می‌کند. سنسورهای مبتنی بر بیوتکنولوژی دارای 6 سال عمر مفید عملیاتی هستند. این فنآوری در ایالات متحده اختراع شده است و در کالیفرنیا تولید می‌شود.
سنسور کربن مونواکسید الکتروشیمیایی
آشکارساز الکتروشیمیایی از اصل سلول سوختی برای تولید جریان الکتریسیته استفاده می‌کند. وقتی که گاز تشخیص داده شده تحت یک واکنش شیمیایی قرار می‌گیرد. در اصل، سلول الکتروشیمیایی از یک ظرف، دو الکترود، سیم اتصال و یک الکترولیت، به طور معمول اسید سولفوریک تشکیل شده است. منوکسید کربن در یک الکترود به دی اکسید کربن اکسیده می‌شود در حالی که اکسیژن در الکترود دیگر مصرف می‌شود. برای تشخیص مونوکسید کربن، سلول الکتروشیمیایی نسبت به سایر فنآوری‌ها دارای مزیت‌هایی است به دلیل اینکه دارای خروجی بسیار دقیق و خطی نسبت به غلظت مونوکسید کربن است. نیاز به حداقل قدرت دارد زیرا در دمای اتاق کار می کند، و دارای طول عمر طولانی است که به طور معمول پنج سال است. تا ده سال این فناوری در ایالات متحده و اروپا به فناوری غالب تبدیل شده است.
سنسور کربن مونواکسید نیمه رسانا
سیم‌های نازک دی اکسید قلع نیمه هادی بر روی یک پایه سرامیکی عایق یک سنسور را که توسط یک مدار مجتمع نظارت می‌شود، فراهم می‌کند. این عنصر سنجش برای کارکرد باید تا حدود 400 درجه سانتیگراد گرم شود. اکسیژن مقاومت دی اکسید قلع را افزایش می‌دهد در حالی که مونوکسید کربن باعث کاهش مقاومت می‌شود. مدار مجتمع مقاومت عنصر سنجش را کنترل می‌کند. طول عمر تقریباً پنج سال است و هشدارها نیاز به آزمایش نصب دارند و حداقل سالانه با یک گاز تست می‌شوند.
Great content! Super high-quality! Keep it up! 🙂