Una de las principales razones de la innovación humana es el deseo de mejorar las condiciones de vida. En una era de vigorosa experimentación caracterizada por un progreso tecnológico cada vez más rápido, la tendencia principal es mejorar la calidad de vida utilizando sistemas tecnológicos modernos diseñados explícitamente para simplificar el comportamiento cotidiano. Las herramientas que necesitas para alcanzar tus objetivos de manera efectiva.
Garantizar una buena calidad del aire interior comienza con saber qué hay en el aire. Al hacerlo, las fuentes de contaminación pueden identificarse y contrarrestarse o eliminarse en consecuencia. Los sistemas de sensores de calidad del aire de edificios inteligentes aprovechan los avances recientes, como la inteligencia artificial (IA), para brindar a los usuarios el conocimiento que necesitan para mantener un aire saludable. Los parámetros comúnmente monitoreados incluyen temperatura, humedad, monóxido de carbono (CO) y niveles de dióxido de carbono (CO).2), partículas finas (PM 2.5) y gruesas (PM 10), como cenizas y polen, y compuestos orgánicos volátiles (COV) emitidos por algunos productos de construcción y agentes de limpieza comunes (Fig. 1).
La importancia de monitorear el aire interior en busca de picos de compuestos tóxicos como el CO es obvia, pero el CO2 Peligroso en altas concentraciones. Si el edificio no está debidamente ventilado, la mera respiración de los ocupantes puede agotar el oxígeno del aire interior y aumentar la concentración de CO.2 a un nivel poco saludable. La combustión, como la de estufas de gas y chimeneas, también puede aumentar el CO2 interior.2 concentración. exposición al CO2 Incluso niveles modestos por encima de las concentraciones normales en el aire pueden causar dolores de cabeza, somnolencia y náuseas. La exposición de alto nivel puede poner en peligro la vida.
Más allá de los monitores de calidad del aire interior, CO2 Los sensores se utilizan en dispositivos médicos y monitores de procesos industriales para monitorear la función pulmonar.
CO2 Según MarketWatch, el mercado de sensores registrará una tasa de crecimiento anual compuesta del 10 % hasta 2024, con un valor total de 910 millones de dólares para el año, frente a los 580 millones de dólares estimados en 2019. CO reciente2 Las presentaciones de sensores incluyen productos basados en tecnología de espectroscopia fotoacústica (PAS) e infrarrojo no dispersivo (NDIR).
Conceptos básicos de PAS y NDIR
La espectroscopia fotoacústica se basa en el efecto fotoacústico. Cuando un material recibe un pulso de luz, emite una onda acústica que coincide con la frecuencia de la luz. PAS detecta variaciones periódicas de temperatura de una muestra con cambios en la presión. Esta técnica permite la medición independientemente de la forma de la muestra, lo que da como resultado una mayor sensibilidad según la intensidad de la fuente de luz.
Con el desarrollo de micrófonos sensibles y otros avances en electrónica, los investigadores han avanzado mucho en las técnicas PAS para medir muestras de gases, principalmente CO.2La luz incidente genera calor cuando la muestra absorbe el haz de luz infrarroja modulada. Las moléculas de gas que absorben la radiación electromagnética se excitan hacia estados cuánticos electrónicos superiores. En general, esta despoblación de estado cuántico es causada por fluorescencia o colisiones. La transferencia de energía debido a las colisiones hace que la temperatura aumente. La modulación de la fuente con una frecuencia acústica hace que la temperatura cambie periódicamente, lo que genera cambios de presión periódicos que se pueden observar como una señal acústica. Por lo tanto, se pueden usar micrófonos sensibles para detectar este efecto en la fase gaseosa. La absorción (proporcional a la concentración) se mide directamente. Esto significa que PAS es muy preciso y puede monitorear todos los gases simultáneamente en una cámara de medición.
Los sensores infrarrojos no dispersivos (NDIR) son el tipo más común utilizado para medir el CO.2En NDIR, una lámpara de infrarrojos dirige ondas de luz a través de un tubo lleno de una muestra de aire a un filtro óptico frente a un fotodetector de infrarrojos. Un detector mide la cantidad de luz que pasa a través de un filtro óptico. La banda de 4,2 micras de radiación IR producida por la lámpara está muy cerca de la banda de absorción de 4,26 micras del CO.2.
Detector basado en PAS para dispositivos IoT
sensor de CO2 Las capacidades de detección están diseñadas en dispositivos inteligentes para Internet de las cosas (IoT). Infineon Technologies utiliza el nuevo XENSIV PAS210 basado en espectroscopia fotoacústica para reemplazar dispositivos voluminosos y costosos con unidades de tamaño reducido para la calidad del aire interior de IoT, como purificadores de aire, termostatos, estaciones meteorológicas y asistentes personales. Nuestro objetivo es permitir una integración rápida en los dispositivos (Figura 2 ). Según la empresa, el XENSIV PAS210 ahorra alrededor del 75 % del espacio de la placa en comparación con otros sensores del mercado. Este nuevo sensor se puede implementar en aplicaciones como la ventilación controlada en hogares inteligentes y la automatización de edificios.
El XENSIV PAS210 implementa un micrófono MEMS sensible para detección y un microcontrolador para manejar la salida, proporcionando lectura de concentración de ppm y codificación a interfaces seriales I²C, UART o PWM. CO2 El sensor cubre un rango de 0 ppm a 10 000 ppm con una precisión de ±30 ppm o ±3 % de lectura. El diseño de montaje en superficie permite una miniaturización significativa para su uso en plataformas IoT. Infineon dice que el producto, basado en su amplia cartera de tecnologías relacionadas con PAS, allana el camino para sensores que permiten el monitoreo de otros gases.
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