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La tecnología de sensores ha seguido evolucionando durante la última década, permitiendo varias aplicaciones y casos de uso nuevos. Por ejemplo, han surgido la detección ambiental y el monitoreo de la calidad del aire, con especial atención a la calidad del aire interior. Especialmente a raíz de la pandemia de COVID-19, la gente está mucho más preocupada y consciente de la calidad del aire interior.
Al monitorear la calidad del aire interior, se deben considerar varios factores, incluidos los niveles de dióxido de carbono (CO).2), partículas (PM) y compuestos orgánicos volátiles (COV). A pesar de los avances en la tecnología de sensores, monitorear la calidad del aire interior es una tarea difícil porque hay muchas variables diferentes que rastrear. Esto es especialmente cierto desde la perspectiva del diseño de sistemas de hardware, donde los diseñadores deben gestionar las compensaciones entre rendimiento, precisión y consumo de energía.
En este blog, analizamos los diferentes sensores utilizados en los sistemas de monitoreo de la calidad del aire interior, los desafíos del diseño del sistema y algunas soluciones a estos problemas.
Sensores para monitorear la calidad del aire interior.
Hay tres contaminantes principales a considerar al monitorear la calidad del aire interior: CO2, PM y COV. En general, medir cada uno de estos contaminantes individuales requiere el uso de sensores específicos.
Para CO2 Los tipos de sensores comunes incluyen sensores infrarrojos no dispersivos (NDIR), sensores electroquímicos y sensores semiconductores de óxido metálico (MOS). Por ejemplo, el T6793 de Amfenol Advanced Sensors es un NDIR-CO2 Sensor diseñado para una precisión extremadamente alta al monitorear la calidad del aire interior. Las especificaciones notables de este sensor incluyen una clasificación de precisión de ±45 ppm +3 por ciento de la lectura en el rango de medición de 440 ppm a 2000 ppm.
Las partículas, por otro lado, son uno de los tipos de contaminación del aire más complicados porque adoptan muchas formas y provienen de muchas fuentes diferentes. En general, las PM se clasifican en una de tres categorías: Partículas gruesas (PM).10), partículas finas (PM2.5) y partículas ultrafinas (PM0.1 – Partículas ≤0,1 µm de diámetro). Debido a esta diversidad, los sensores de PM utilizan muchas técnicas de detección diferentes, incluido el recuento óptico de partículas y la dispersión volumétrica.
De manera similar, los COV abarcan muchos contaminantes y, por lo tanto, requieren múltiples formas de recolección. Las tres formas más populares de sensores de COV incluyen detectores de fotoionización, detectores de ionización de llama y sensores MOS. Estos sensores generalmente se calibran con gas isobutileno, pero pueden tener una amplia gama de respuestas y resultados dependiendo del COV real que se esté midiendo.
>Más allá de estos tres principales contaminantes, es importante controlar otros factores como la temperatura y la humedad, ya que son la principal causa de la producción de toxinas.
Desafíos y compensaciones en la detección ambiental
Dada la variedad de opciones de sensores disponibles, decidir qué sensores utilizar para la aplicación y el entorno adecuados es uno de los aspectos más difíciles del diseño de un monitor de calidad del aire interior. En general, la elección de un sensor por parte de un diseñador está determinada por dos consideraciones principales: rendimiento y rendimiento.
La mayoría de los sistemas de monitoreo de la calidad del aire interior utilizan un sensor de monitoreo de la calidad del aire dedicado y un sistema de radio para transmitir de forma inalámbrica los datos del sensor a un centro central en línea para su análisis. Para que estos sistemas ofrezcan la mayor flexibilidad y beneficios posibles, suelen funcionar con baterías. Debido a la importancia de la duración de la batería, el principal compromiso en el diseño de sistemas de monitoreo de la calidad del aire interior es entre el consumo de energía y el rendimiento.
En general, un sensor ambiental ofrece un mayor rendimiento a costa de un mayor consumo de energía. Por ejemplo, el uso de una frecuencia de muestreo más alta ayuda al sensor a capturar datos detallados, pero aumenta significativamente el consumo de energía del dispositivo. Esto da como resultado un agotamiento más rápido de la batería, lo que resulta en tiempos de inactividad y mantenimiento no deseados del equipo.
Por otro lado, minimizar el consumo de energía a menudo se logra a expensas del rendimiento del sensor y la confiabilidad de las comunicaciones por radio. Cuando un sistema de monitoreo de la calidad del aire interior es débil, la precisión del sensor disminuye notablemente.
Por lo tanto, el diseño ideal para un sistema de monitoreo de la calidad del aire interior es lograr un equilibrio entre el rendimiento y el consumo de energía para que el sistema tenga una duración aceptable de la batería y al mismo tiempo proporcione datos precisos, valiosos y útiles. A menudo, esto se puede lograr mediante una selección cuidadosa de componentes de bajo consumo, el uso inteligente de los modos de suspensión del dispositivo y la selección de los protocolos de comunicación inalámbrica adecuados para la transferencia de datos según la aplicación y la ubicación.
Diploma
Si queremos vivir en un entorno donde el aire que respiramos sea saludable y libre de contaminantes, debemos poder controlar de cerca la calidad de nuestro aire interior. Para que podamos obtener información realmente valiosa sobre la calidad de nuestro aire, necesitamos datos precisos y de alta calidad. Mediante el uso de sensores, como los que se describen en este artículo, y un diseño adecuado que equilibre el equilibrio entre rendimiento y consumo de energía, podemos crear un futuro con entornos de vida y de trabajo más saludables para los residentes.
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