Cảm biến CO2 IR hoạt động như thế nào?
IR là một thuật ngữ trong ngành để chỉ “tia hồng ngoại không gây nhiễu” và là loại cảm biến phổ biến nhất được sử dụng để đo carbon dioxide (CO2)
Đèn hồng ngoại (IR) hướng sóng ánh sáng qua một ống chứa đầy mẫu không khí về phía bộ lọc quang học phía trước đầu báo ánh sáng hồng ngoại. Bộ dò ánh sáng IR đo lượng ánh sáng hồng ngoại đi qua bộ lọc quang học.
Dải bức xạ hồng ngoại do đèn tạo ra rất gần với dải hấp thụ 4,26 micron của CO2. Bởi vì phổ IR của CO2 là duy nhất, việc khớp với bước sóng nguồn sáng đóng vai trò như một dấu hiệu hoặc “dấu vân tay” để xác định phân tử CO2.
Khi ánh sáng IR đi qua chiều dài của ống. Các phân tử khí CO2 hấp thụ dải ánh sáng IR cụ thể trong khi cho các ánh sáng có bước sóng khác đi qua.
Ở đầu kia, ánh sáng còn lại chiếu vào một bộ lọc quang học hấp thụ mọi bước sóng. Ánh sáng trừ bước sóng được hấp thụ bởi các phân tử CO2 trong ống mẫu không khí.
Cuối cùng, một máy dò hồng ngoại đọc lượng ánh sáng còn lại chưa được hấp thụ bởi các phân tử CO2 hoặc bộ lọc quang học.
Mức CO2 được tính như thế nào?
Đo lường sự khác biệt giữa lượng ánh sáng do đèn hồng ngoại phát ra và lượng ánh sáng hồng ngoại mà đầu báo nhận được⋅ Vì sự khác biệt là kết quả của ánh sáng được hấp thụ bởi các phân tử CO2 trong không khí bên trong ống. Nó tỷ lệ thuận với số lượng phân tử CO2 trong ống mẫu không khí.
Tất cả các phép đo bắt đầu dưới dạng vi điện áp tương tự. Trong khi một số cảm biến xuất ra tín hiệu này dưới dạng điện áp tương tự hoặc tín hiệu 4-20mA. Một số cũng bao gồm một bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số trên PCB cảm biến để chuyển đổi điện áp thành đầu ra nối tiếp hoặc RS-485 . Đầu ra nối tiếp đặc biệt hữu ích khi sử dụng cảm biến IR CO2 với vi điều khiển Arduino hoặc Raspberry Pi.
Thiết bị đo CO2 ban đầu
Kể từ khi Joseph Black, một nhà hóa học và bác sĩ người Scotland lần đầu tiên xác định được carbon dioxide vào
những năm 1750, các nhà khoa học đã tìm cách đo lường loại khí phổ biến này. Một trong những thiết bị đo CO2 sớm nhất là áp kế thủy ngân. Áp kế dùng một ống thủy tinh hình chữ U chứa đầy thủy ngân để đo áp suất khí. Nếu biết nhiệt độ, áp suất và thể tích của một mẫu khí khô có chứa các phân tử CO2, thì số mol CO2 có thể được tính theo định luật Khí lý tưởng (PV = nRT).
Giống như mọi cảm biến khí IR, máy phân tích tại Mauna Loa sử dụng cùng một nguyên tắc cơ bản để đo CO2. Nó có một nguồn bức xạ ánh sáng hồng ngoại ở một đầu của ống mẫu khí và đầu dò hồng ngoại ở đầu kia. Dải bức xạ hồng ngoại rất gần với dải hấp thụ của CO2.
Kết quả đo bức xạ CO2
Kết quả là lượng bức xạ ánh sáng được các phân tử CO2 hấp thụ tỷ lệ với lượng khí cacbonic trong mẫu khí. Tuy nhiên, vì lượng CO2 thấp không hấp thụ nhiều ánh sáng, nên cần có một ống dài trước khi đo hiệu ứng.
Mặc dù máy phân tích khí IR ban đầu là chính xác, nhưng nó lại cồng kềnh. Riêng ống mẫu đã dài 40cm (16 inch).
Thách thức là có được sự cân bằng phù hợp. Các kỹ sư sử dụng một đường quang học dài hơn để đo mức độ CO2 thấp hơn chính xác hơn, có nghĩa là một buồng chứa mẫu khí lớn hơn.
Mặt khác, trong các môi trường không khí xung quanh, chẳng hạn như trường học, văn phòng và nhà riêng.
Nhu cầu về các cảm biến ngày càng nhỏ hơn để vừa gọn gàng bên trong các thiết bị nhỏ gọn.
Một số model cảm biến CO2 IR cho quý khách tham khảo
 Model: K20 |
 Mdell: M400 |
Cty Tín Thành Phát có dịch vụ sửa chữa cảm biến CO2 IR, quý khách có thể tham khảo thêm
Tham khảo bài viết thêm tại đây
