STC31 — датчик для измерения высоких концентраций CO2 в воздухе
Компания Sensirion представляет датчик STC31 в чиповом SMT-исполнении для точных измерений СО2 в широком диапазоне концентраций, ориентированный на крупносерийное производство. В основе работы датчика лежит принцип измерения теплопроводности, радикально меняющий подход к детектированию CO2, который позволяет достичь высокой повторяемости и долгосрочной стабильности. Это делает данный датчик оптимальным выбором для применений, где ключевым аспектом является надёжность. Технология измерения теплопроводности имеет сверхнизкое энергопотребление, даже в сравнении с маломощными оптическими датчиками, в результате STC31 является лучшим решением для длительной работы от батареи с обеспечением высокой производительности.
Датчик традиционно для Sensirion оснащён интерфейсом I2C для обмена данными напрямую с микропроцессором. Выдающаяся производительность основана на хорошо зарекомендовавшей себя патентованной технологии CMOSens®, которая совмещает сенсорный элемент, обработку сигнала и цифровую калибровку на миниатюрном КМОП-чипе.
STC31 откалиброван на измерение в воздухе концентрации CO2 в диапазоне от 0 до 100%. Проводя сравнение STC31 с другими датчиками Sensirion по ширине диапазона измерения, можно сделать вывод, что данный датчик целесообразно использовать в устройствах, где требуется измерение содержания концентрации 1…100% (10’000…1’000’000 ppm). А там, где нужно измерять низкие концентрации СО2, от сотых долей процента до единиц процентов (100…10’000 ppm) с высокой точностью, рекомендуется применение датчиков Sensirion SCD30 и SCD40.
Сравнение STC31 с датчиками Sensirion SCD30 и SCD40 по ширине рабочего диапазона измерения CO2
В диапазоне содержания в воздухе СО2 до 25% датчик STC31 детектирует концентрацию с точностью 0,5%, а в диапазоне до 100% — с точностью 1%.
Повторяемость результатов измерения датчика находится в пределах 0,2%.
Время отклика не превышает 1 с.
Диапазон рабочих температур –20…+85°С.
Рабочий диапазон относительной влажности 0…100%.
Параметры питания: рабочее напряжение 2,7…5,5 В; ток в пиковом значении не превышает 5 мА; при частоте измерений 1 раз в минуту потребляемая мощность составляет 15 мкВт.
Чертёж корпуса STC31
Стандартная схема подключения STC31
Краткие инструкции по применению.
Для точного измерения CO2, в дополнение к датчику STC31, рекомендуется подключить к контроллеру датчик влажности и температуры для компенсации естественного смещения результатов измерения, которое вносится этими параметрами воздуха. Алгоритм непрерывной подстройки датчика STC31 предполагает использование изменяющихся во времени значений температуры и влажности. Давление воздуха также необходимо ввести в виде референсного значения, но только единожды при старте измерений, для данного решения в постоянном мониторинге изменения давления нет необходимости. Рекомендуется максимально близкое расположение датчика температуры/влажности к STC31 для точной интерпретации данных. Оптимальный вариант — SMT-монтаж на общей печатной плате с минимальным расстоянием между компонентами. При этом рекомендовано небольшое углубление датчиков в корпус устройства, приблизительно на 2 мм, для того чтобы сильный поток газов и локальные скачки температуры/влажности не внесли искажений в результаты измерений. Прямое воздействие солнечных лучей на датчик также нежелательно.
Рекомендованное расположение датчиков в устройстве и схематическая модель получения данных концентрации СО2
Применение.
Спектр применений STC31 весьма обширный. Вот лишь некоторые примеры:
- инкубатор CO2 в химико-биологических лабораториях;
- контроль CO2 в логистических контейнерах при длительной транспортировке товаров;
- быстрая регистрация смертельно опасных концентраций СО2 в помещениях;
- анализаторы в сфере здравоохранения на основе измерения концентрации СО2 в выдыхаем воздухе.
Стоит подчеркнуть, что STC31 — это беспрецедентная продукция, обладающая всеми атрибутами профессионального датчика измерения CO2 и при этом выгодно отличающаяся от конкурентов размерами (чиповое исполнение для SMT-монтажа на плату) и сверхнизким потреблением энергии. А благодаря фирменной технологии Sensirion CMOSens® данный датчик не подвержен ощутимому смещению точности измерения под воздействием силоксанов — кремнийорганических соединений и их производных, выпускаемых в современной индустрии (косметика, промышленность, потребительские товары). Наличие интерфейса I2C, SMT-исполнение, доступность демо-устройства, готового для испытаний, наличие постоянно пополняемой библиотеки применений и исходных кодов на открытой площадке GitHub позволит быстро интегрировать решение в практическую область, уверенно преодолеть этап разработки на пути к крупносерийному производству.
Павел Овчинников, менеджер по продукции sensirion@symmetron.ru