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Cosa sono i sensori di sensori di anidride carbonica?
Un sensore di anidride carbonica (CO2) è un dispositivo utilizzato per misurare la quantità di anidride carbonica nell’aria. La percentuale di gas viene misurata in parti per milione (ppm) e normalmente ha un valore di circa 400 ppm. L’anidride carbonica è un gas inodore e incolore e da qualche tempo viene considerato uno dei gas serra che influenzano il clima del pianeta. La CO2 assieme agli ossidi di azoto e al metano, crea un cappa ai limiti della atmosfera e riesce a trattenere il calore della Terra. Le temperature di conseguenza aumentano in modo anomalo con effetti collegati come l’aumento dei livelli oceanici e disturbi nella coltivazione del del suolo.
Misurare la presenza di CO2 è di grande importanza nel controllo dei processi di combustione industriale, nel controllo della qualità dell’aria indoor, nella previsione delle malattie polonarie in decine di task o applicazioni minori come la qualità deli prodotti agricoli, farmaceutici, della conservazione e nella produzione di bevande alcoliche. Viene misurato in genere con sensori non dispersive infrared (NDIR) o con tecnologie elettro-chimiche.
I sensori non dispersive infrared (NDIR)
I sensori non dispersive infrared (NDIR) sono dispositivi utilizzati per rilevare la presenza di determinati gas nell’aria, come ad esempio anidride carbonica (CO2), monossido di carbonio (CO) e metano (CH4).
Questi sensori utilizzano una sorgente di luce infrarossa che emette un raggio di luce attraverso un filtro selettivo, progettato per lasciare passare solo la lunghezza d’onda specifica della banda di assorbimento del gas target. Se il gas target è presente nell’area in cui il sensore è stato installato, assorbe l’energia della luce e ne riduce l’intensità. La quantità di gas viene quindi misurata in base alla quantità di luce infrarossa assorbita.
I sensori NDIR sono noti per la loro elevata precisione e stabilità a lungo termine, nonché per la loro capacità di misurare gas anche a basse concentrazioni. Sono ampiamente utilizzati in applicazioni industriali e commerciali, come la sorveglianza della qualità dell’aria in edifici e la rilevazione di fughe di gas nelle fabbriche e nelle centrali elettriche. I sensori NDIR sono rapidamente diventati la soluzione più comune per misurare la concentrazione di CO2 con un impressionante range di valori, fino a quasi il 100% di volume atmosferico.
Come viene prodotta la CO2?
Viene prodotta durante il respiro, la combustione e i processi di decadimento naturale. La mole della CO2 presente nella atmosfera dipende dunque sia dai processi endogeni di animali e piante che dalla somma delle attività umane nei locali indoor.
La produzione di anidride carbonica (CO2) come sottoprodotto del metabolismo animale è un processo endogeno che avviene attraverso la respirazione cellulare. Quando le cellule degli organismi viventi metabolizzano i nutrienti (come carboidrati, grassi e proteine) per produrre energia, la CO2 viene prodotta come un prodotto di scarto del processo.
Nel corpo umano, l’ossigeno viene respirato attraverso i polmoni e trasportato ai tessuti attraverso la circolazione del sangue. Quando l’ossigeno viene utilizzato dalle cellule per produrre energia, viene prodotta CO2, che viene quindi trasportata attraverso la circolazione del sangue fino ai polmoni e successivamente eliminata dall’organismo attraverso la respirazione.
In altre parole, la CO2 è un prodotto di scarto del processo metabolico endogeno e la sua produzione è una conseguenza naturale del funzionamento del corpo umano e di altri animali.
Come funzionano i sensori di anidride carbonica?
Il tipo più diffuso. l’ NDIR è formato da una sorgente di infrarosso, una sorgente luminosa, da un filtro passabanda e da un rilevatore elettronico. Il gas da controllare viene isolato cambiando la lunghezza d’onda del filtro elettronico. Nella CO2 in particolare si usa la lungezza d’onda di 4.26 µm. Questa lunghezza d’onda specifica non viene assorbita da tutti gli altri gas che si possono trovare nel vapore acqueo .Il sistema più comune è il NDIR, una classe di sensori che blocca scherma la ritenzione della luce infrarossa ad una particolare frequenza (4,3 µm), una frequenza alla quale la CO2 ha grandi aree di forza eccezionalmente. Se la luce infrarossa viene consumata, la CO2 è disponibile, mentre la non ritenzione mostra un’assenza di CO2. Più luce infrarossa viene consumata, maggiore è il raggruppamento di CO2.
La spettroscopia fotoacustica sottopone un esempio a battiti di energia elettromagnetica che è sintonizzata esplicitamente sulla frequenza di ingestione di CO2. Con ogni battito cardiaco di energia, gli atomi di CO2 all’interno dell’esempio trattengono e creano onde di pressione attraverso l’impatto fotoacustico. Queste onde di tensione vengono quindi riconosciute con un identificatore acustico e commutate completamente in una CO2 utilizzabile sfogliando un PC o un chip. I sensori elettrochimici di anidride carbonica misurano il flusso elettrico per decidere la quantità di CO2 disponibile nell’aria. Nel punto in cui la CO2 entra nel sensore, risponde sinteticamente all’interno di una superficie polimerica, provocando una carica elettrica. Il tipo e la misura della carica elettrica vengono quindi utilizzati per decidere la quantità di CO2 disponibile. I sensori NDIR CO2 hanno vantaggi di esecuzione rispetto ad altri progressi di scoperta a causa della solidità a lungo raggio, dell’esattezza e del basso utilizzo di energia per la stima della CO2.
Per quale motivo i livelli di CO2 sono importanti?
In ambienti chiusi, come ad esempio in stanze o locali senza adeguata ventilazione, la concentrazione di CO2 può aumentare rapidamente, causando sintomi come mal di testa, vertigini, affaticamento, difficoltà di concentrazione e aumento della frequenza respiratoria. In caso di concentrazioni estreme, la CO2 può anche causare perdita di coscienza.
La CO2 può anche rappresentare un rischio in ambienti di lavoro come fabbriche, cave, miniere e cantieri, dove può accumularsi in pozzi, gallerie e cunicoli. In questi casi, sono necessarie misure di sicurezza per monitorare e controllare la concentrazione di CO2, al fine di proteggere i lavoratori.
Inoltre, l’eccessiva emissione di CO2 nell’atmosfera rappresenta un grave problema ambientale, in quanto contribuisce al cambiamento climatico e all’acidificazione degli oceani. Per questo motivo, è importante ridurre le emissioni di CO2 attraverso pratiche sostenibili come l’uso di energie rinnovabili e la riduzione del consumo energetico.
Alti livelli di CO2 anche per un periodo limitato hanno efffetti avversi sulla salute degli individui:
Inoltre un esame sperimentale condotto in ambiente chiuso dimostra che bassi livelli di CO2 e una ventilazione efficace possono migliorare del 60% le prestazioni degli operatori.
Dopo un esteso screening del COVID19, è stato dimostrato che esiste una relazione tra la percentuale di CO2 e la trasmissione di virus come il Coronavirus o la normale influenza. Controllando il livello di CO2 nei luoghi chiusi si possono valutare con buona approssimazione i rischi di trasmissione virale per via aerea. In generale la esposizione prolungata alla CO2 ha sempre conseguenze serie per il benessere dell’organismo.
I nuovi sensori di anidride carbonica proposti da Robotdazero
Le nostre centraline per la CO2 utilizzano l’innovativo sistema NDIR. Il sensore può misurare attendibilmente percentuali di CO2 nell’intervallo da 1 e 5000 ppm con una precisione di ± 45 ppm. Noi lo offriamo nella centralina HW204. In questo dispositivo il sensore principale è stato accoppiato as un sensore di temperatura, un sensore di umidità ed un sensore di pressione barometrica per fornire un quadro consistente delle condizioni ambientali all’interno di spazi chiusi. Di seguito i dati rilevanti della centraline HW204.
Centralina di controllo Robotdazero HW204:
- Range di controllo della anidride carbonica: 1 ~ 5000 m PPM
- Range di misurazione della temperatura: -20 ~ +45 gradi centrigradi (Celsius)
- Durata della batteria di 2 anni (utilizzando un accumulatore 16850)
- Cloud Connector per trasferire in modo sicuro (usa il protocollo https) le informazioni
I vantaggi dell’utilizzo di un sensore di CO2
Raccogliendo ed esaminando le informazioni controllate dai sensori di CO2, le organizzazioni possono riconoscere rapidamente ed efficacemente lo sviluppo previsto di CO2 nei loro luoghi di lavoro e negli spazi interni.
Unendo i sensori con ventilazione controllata a richiesta (DCV), un’organizzazione vorrà dirigere naturalmente il flusso di vento all’interno del luogo di lavoro per rispondere ai focus di CO2 in un momento casuale. Questo dà entrambi un posto di lavoro superiore ma inoltre consente di risparmiare energia come le strutture di ventilazione possono funzionare quando richiesto.
Per riassumere: l’anidride carbonica è un gas potenzialmente pericoloso quando è presente in percentuali elevate. La sua misurazione e scoperta precoce con dei sensori efficaci basati su Arduino, Esp32 e IOT in genere permette di rispondere rapidamente livelli di protezione consistenti prima si manifestino danni a livello fisiologico.
