Un sensor de CO2, también conocido como sensor de dióxido de carbono, es un dispositivo diseñado para medir y monitorear la concentración de dióxido de carbono en el ambiente circundante.
¿Qué es un sensor de CO2?
¿Cómo funcionan los sensores de CO2?
Hay varias formas diferentes de medir los niveles de CO2 y cada tipo de sensor utiliza un principio de medición diferente. Los tipos más comunes de sensores de CO2 son:
Sensores NDIR (infrarrojos no dispersivos)
Los sensores de CO2 NDIR utilizan las propiedades de absorción de la radiación infrarroja para medir la concentración de CO2. Estos sensores constan de una fuente de luz infrarroja (normalmente una bombilla de infrarrojos), una cámara óptica y un detector de infrarrojos. La fuente de luz emite radiación infrarroja en una longitud de onda específica, que pasa a través de la cámara óptica. Cuando la luz pasa a través de la cámara, las moléculas de CO2 absorben longitudes de onda específicas de la luz infrarroja. Un detector de infrarrojos mide la intensidad de la luz que pasa a través de la cámara y, basándose en la absorción de CO2 en longitudes de onda específicas, calcula y genera la concentración de CO2.
Sensores de conductores térmicos
Los sensores de CO2 conductores térmicos miden la concentración de CO2 basándose en la relación entre la conductividad térmica del gas CO2 y su concentración. El sensor incluye un termopar o una resistencia térmica, con una parte calentada y mantenida a una temperatura constante, y otra parte que sirve como temperatura de referencia. Cuando el gas CO2 fluye a través del sensor, elimina el calor de la parte calentada, lo que genera una diferencia de temperatura. El sensor mide esta diferencia de temperatura y la convierte en una lectura de concentración de CO2.
Sensor semiconductor
Los sensores semiconductores de CO2 utilizan las características eléctricas de los materiales semiconductores de óxido para medir la concentración de CO2. Estos sensores suelen emplear materiales sensibles a los gases de óxido metálico, como el dióxido de estaño (SnO2). Cuando el gas CO2 entra en contacto con el material de óxido, se produce una reacción química en la superficie del material, provocando un cambio en su resistencia eléctrica. Este cambio de resistencia es proporcional a la concentración de CO2 y el sensor mide este cambio de resistencia para determinar la concentración de CO2.
Hay varios tipos de sensores de CO2 disponibles, pero los más comunes se basan en tecnología de infrarrojos no dispersivos (NDIR).
Sensores NDIR (infrarrojos no dispersivos)
Debido a las diferentes estructuras internas de las moléculas de diversas sustancias, su absorción selectiva de luz de diferentes longitudes de onda también es diferente, es decir: las sustancias solo pueden absorber luz de longitudes de onda específicas, y la relación de absorción de las sustancias para la luz de un cierto La longitud de onda obedece a la ley de absorción de Lambert-Beer (Lambert-Beer).
Para los sensores infrarrojos de dióxido de carbono, la fuente de luz infrarroja emite luz infrarroja de 1 a 20 μm, que es absorbida por una cámara de gas de cierta longitud y luego pasa a través de un filtro de banda estrecha con una longitud de onda de 4.26 μm y se monitorea. mediante un detector de infrarrojos que transmite luz infrarroja de una longitud de onda de 4.26 μm. La intensidad de la luz indica la concentración de gas CO2.
Así es como funcionan los sensores NDIR:
Fuente infrarroja: El sensor NDIR consta de una fuente de luz infrarroja, normalmente una bombilla de infrarrojos o un LED. La fuente emite luz infrarroja en una longitud de onda específica que corresponde a la banda de absorción del gas que se está midiendo, en este caso, CO2.
Cámara óptica: El sensor contiene una cámara o celda óptica que permite el paso de la luz infrarroja. La cámara está diseñada para garantizar que la muestra de gas que se mide interactúe eficazmente con la luz infrarroja. Interacción de la muestra de gas: La muestra de aire que contiene CO2 se introduce en la cámara óptica. A medida que la luz infrarroja pasa a través de la cámara, las moléculas de CO2 en la muestra de gas absorben la luz infrarroja en la longitud de onda específica que coincide con su banda de absorción.
de Injusticias: Al otro lado de la cámara óptica, hay un detector de infrarrojos que mide la intensidad de la luz infrarroja que ha atravesado la cámara. El detector puede ser un fotodiodo, un fotodetector u otros tipos de dispositivos sensibles a los infrarrojos.
Canal de referencia: Los sensores NDIR suelen utilizar un canal de referencia para compensar las variaciones en las condiciones ambientales y garantizar mediciones precisas. El canal de referencia mide la intensidad de la luz infrarroja que no ha sido absorbida por el gas objetivo, proporcionando una referencia base para la comparación.
Procesamiento de señales: El detector convierte la intensidad de la luz infrarroja transmitida en una señal eléctrica. Esta señal es procesada por la electrónica del sensor, que resta la intensidad del canal de referencia al canal de medición para aislar la absorción provocada por el gas CO2.
Calibración y salida: Los sensores NDIR requieren calibración para establecer una relación entre la señal medida y la concentración real de CO2. Una vez calibrado, el sensor proporciona una señal de salida, normalmente en forma de voltaje analógico o señal digital, que corresponde a la concentración de CO2 en el aire.
La relación entre la transmitancia infrarroja y la concentración de gas se expresa mediante la ley de Lambert-Beer:
T = I / I₀ = e^(-εcd)
T representa la transmitancia de la luz infrarroja a través de la muestra de gas,
I representa la intensidad de la luz infrarroja transmitida,
I₀ representa la intensidad de la luz infrarroja incidente,
ε representa la absortividad molar o coeficiente de absorción del gas,
c representa la concentración del gas y d representa la longitud del camino de la muestra de gas.
La ecuación se basa en la ley de Beer-Lambert, que describe la relación entre la transmitancia de la luz a través de un medio, la concentración de la sustancia absorbente en el medio y la longitud del camino del medio.
Según la ecuación, la transmitancia (T) es la relación entre la intensidad de la luz transmitida (I) y la intensidad de la luz incidente (I₀). Está relacionado con la concentración (c) del gas y la longitud del camino (d) a través del exponente del término e^(-εcd).
El término εcd representa el producto de la absortividad molar (ε), que es una medida de la fuerza con la que el gas absorbe la luz infrarroja en una longitud de onda específica, y la concentración (c) del gas multiplicada por la longitud del camino (d) del muestra de gas. Este término cuantifica el grado de absorción de la luz infrarroja por la muestra de gas.
A medida que aumenta la concentración o la longitud del camino, el término εcd aumenta, lo que resulta en una disminución en la transmitancia (T) de la luz infrarroja. Esta disminución en la transmitancia corresponde a una mayor absorción de la luz por la muestra de gas, lo que indica una mayor concentración del gas.
Midiendo la transmitancia de la luz infrarroja a través de la muestra de gas y conociendo la longitud del camino y la absortividad molar del gas, la concentración del gas se puede calcular utilizando la ecuación de la ley de Beer-Lambert.
Aplicación del sensor de CO2
Los sensores de CO2 tienen una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias y sectores debido a la importancia de monitorear y controlar los niveles de dióxido de carbono. Estas son algunas aplicaciones comunes de los sensores de CO2:
Monitoreo de la calidad del aire interior (IAQ): Los sensores de CO2 se utilizan ampliamente en edificios, oficinas, escuelas y hogares para controlar la calidad del aire interior. Los niveles altos de CO2 pueden indicar una ventilación inadecuada, lo que puede provocar molestias, reducción de la productividad y problemas de salud. Los sensores de CO2 ayudan a garantizar una ventilación adecuada y permiten realizar ajustes para mantener una calidad óptima del aire interior.
Sistemas de calefacción, refrigeración y aire acondicionado: Los sensores de CO2 están integrados en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) para optimizar la eficiencia energética. Al medir los niveles de CO2, los sensores permiten una ventilación controlada por demanda, ajustando el flujo de aire en función de la ocupación y la concentración de CO2 para minimizar el consumo de energía y al mismo tiempo mantener ambientes interiores saludables.
Seguridad Industrial.: En entornos industriales, los sensores de CO2 se utilizan para monitorear y detectar niveles potencialmente peligrosos de dióxido de carbono. Industrias como las cervecerías, la producción de bebidas y la fabricación de productos químicos utilizan sensores de CO2 para garantizar la seguridad de los trabajadores y evitar la acumulación de niveles peligrosos de CO2.
Invernadero y agricultura: En las operaciones de invernadero y en la agricultura, los sensores de CO2 desempeñan un papel crucial en el crecimiento y la productividad de las plantas. Monitorear y controlar los niveles de CO2 en ambientes de invernadero puede mejorar la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas, lo que conduce a mejores rendimientos de los cultivos.
Automotor: Los sensores de CO2 se utilizan en aplicaciones automotrices, particularmente en vehículos con motores de combustión interna. Ayudan a optimizar la eficiencia del combustible y reducir las emisiones al proporcionar información en tiempo real sobre los niveles de CO2 en los gases de escape, lo que permite que los sistemas de control del motor ajusten la mezcla de aire y combustible para una combustión óptima.
Monitoreo Ambiental: Los sensores de CO2 se utilizan en el monitoreo ambiental para medir y rastrear los niveles de CO2 en ambientes exteriores. Estos datos son esenciales para la investigación del cambio climático, el estudio de los ciclos del carbono y la evaluación del impacto de las actividades humanas en el medio ambiente.
Seguridad en espacios confinados: Los sensores de CO2 se emplean en el monitoreo de espacios confinados para detectar altos niveles de dióxido de carbono que pueden representar un riesgo para los trabajadores. Estos sensores proporcionan señales de advertencia temprana y ayudan a garantizar la seguridad de los trabajadores en entornos como tanques de almacenamiento, túneles y espacios subterráneos.
Sensor de CO2 climatización
Sensor de CO2 para coche/automóvil
Módulo de CO1512 NDIR MH-V2A
- CO2
- 400~10000ppm opcional
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Sensor de co2 de invernadero
Sensor de co2 para incubadora
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Calibrar sensor de co2
Calibrar un sensor de CO2 es esencial para garantizar mediciones precisas y confiables. El proceso de calibración implica comparar las lecturas del sensor con valores de referencia conocidos y ajustar la salida del sensor en consecuencia. Estos son los pasos generales para calibrar un sensor de CO2:
Seleccione un gas de calibración: obtenga un gas de calibración con una concentración de CO2 conocida y precisa. Los gases de calibración suelen estar disponibles en cilindros premezclados con concentraciones certificadas. Asegúrese de que el gas de calibración coincida con el rango del sensor de CO2 que está calibrando.
Prepare el entorno de calibración: configure un entorno controlado que se asemeje mucho a las condiciones en las que se utilizará el sensor de CO2. Esto incluye condiciones de temperatura, humedad y presión. Las condiciones ambientales estables son cruciales para una calibración precisa.
Permitir la estabilización del sensor: Encienda el sensor de CO2 y permita que se estabilice en el entorno de calibración durante un período suficiente. Este tiempo de estabilización ayuda al sensor a adaptarse a las condiciones ambientales y garantiza lecturas precisas.
Calibración a cero (opcional): algunos sensores de CO2 pueden requerir calibración a cero, especialmente si tienen una función de cero automático incorporada. La calibración a cero se realiza en un entorno de aire limpio (normalmente aire exterior) donde la concentración de CO2 es cercana a cero. Ajusta la lectura de referencia del sensor para eliminar cualquier compensación residual.
Realice la calibración de rango: la calibración de rango implica exponer el sensor de CO2 al gas de calibración con una concentración de CO2 conocida. Asegúrese de utilizar un sistema de suministro de gas adecuado para entregar el gas de calibración al sensor con precisión. Deje que el sensor se estabilice en el entorno del gas de calibración.
Compare lecturas y ajuste: compare las lecturas del sensor con la concentración conocida del gas de calibración. Si las lecturas se desvían de los valores esperados, realice ajustes en la salida del sensor. Algunos sensores tienen funciones de ajuste de calibración, como potenciómetros de ajuste u opciones de software, para modificar la salida en consecuencia.
Repita según sea necesario: Dependiendo del sensor y los requisitos de calibración, es posible que se necesiten múltiples puntos de calibración para lograr mediciones precisas en todo el rango de medición deseado. Siga las pautas del fabricante para la cantidad específica de puntos de calibración necesarios para su sensor.
Registre los datos de calibración: documente el procedimiento de calibración, incluida la concentración del gas de calibración, la fecha de calibración y cualquier ajuste realizado en el sensor. Esta información es importante para la trazabilidad y referencia futura.
Mantenimiento de calibración regular: los sensores de CO2 pueden requerir una recalibración periódica para mantener la precisión. El intervalo de calibración depende del tipo de sensor, las recomendaciones del fabricante y la aplicación. Siga el programa de calibración recomendado y realice un mantenimiento de rutina para garantizar mediciones confiables.
El CO2 es un gas no tóxico y común. ¿Por qué deberíamos medir el CO2?
El contenido de CO2 en el aire fresco es del 0.04%. Si el contenido de CO2 en el aire interior supera un determinado nivel, se producirá cierto grado de malestar e intoxicación:
2.5%: Sin síntomas durante varias horas;
3.0%: El número de respiraciones aumenta inconscientemente;
4.0%: se producen síntomas de irritación local;
6.0%: Aumento del volumen respiratorio;
8.0%: respiración dificultosa;
10.0%: inconsciencia, que pronto conduce a la muerte;
20.0%: La parálisis ocurre después de unos segundos y el corazón deja de latir.
| Concentración | PPM | Síntomas |
| 0.04% (Aire fresco) | 400 ppm | Sin síntomas |
| 2.50% | 25,000 ppm | Sin síntomas durante varias horas. |
| 3.00% | 30,000 ppm | Aumento inconsciente de la frecuencia respiratoria. |
| 4.00% | 40,000 ppm | Se producen síntomas de irritación local. |
| 6.00% | 60,000 ppm | Aumento del volumen respiratorio |
| 8.00% | 80,000 ppm | Respiración dificultosa |
| 10.00% | 100,000 ppm | Inconsciencia, que conduce a la muerte. |
| 20.00% | 200,000 ppm | La parálisis ocurre después de unos segundos, el corazón deja de latir. |
