Jste zde

Thermopily s integrovanými optickými filtry pro senzory CO2

Libor Michalec, 13. Říjen 2021 - 8:15

Renesas Electronics rozšířila své portfolio o čtyři nové analogové detektory oxidu uhličitého. Tyto nové detektory poskytují rychlou dobu odezvy s časovou konstantou v rozmezí 18 až 25 ms a vysoký poměr signálu k šumu v rozmezí od 1,981 do 4,953. Detektory jsou ideální pro použití v řadě průmyslových, lékařských a IoT aplikacích, které vyžadují vysokou spolehlivost, přesnost a provoz při vysokých teplotách.

Nové detektory RH5Z0610D, RH5Z0622D, RH5Z1210D a RH5Z1222D lze kombinovat se senzory z platformy ZMOD4410 IAQ s integrovanou umělou inteligencí a pouzdrem IP67 nebo s přesným snímačem relativní vlhkosti a teploty HS3001. Tím se vytvoří kompletní senzorový systém prostředí pro lékařské nebo průmyslové aplikace. Nové detektory jsou schopny spolehlivě pracovat až do provozní teploty 125 °C, jelikož jsou certifikovány pro prostředí s vysokou teplotou.

Hladina CO2 je hlavní součástí měření kvality vnitřního vzduchu (IAQ) a termopilní detektory jsou klíčovým stavebním kamenem senzorických řešení pro aplikacemi typu HVAC, monitoring kvality vzduchu a kapnografické vybavení pro ventilační systémy.

Sestavení přesného detektoru CO₂ s Bluetooth

CO₂ je plyn bez barvy a zápachu, který je rozpustný ve vodě. Je to ale také skleníkový plyn. Vedlejší produkt, který se uvolňuje při spalování materiálů obsahujících uhlík, a také plyn vznikající při respiračních a metabolických procesech živých organismů. Je součástí našeho každodenního života a jeho přesné měření je v mnoha aplikacích nezbytné.

Kompletní senzorový systém monitorující vnitřní prostředí s využitím termopilního detektoru CO₂ je uveden níže na obrázku. Toto řešení využívá k detekci koncentrace CO₂ duální thermopil RTD120D od Renesasu. Obsahuje nedisperzní infračervený (NDIR) thermopilní senzorový obvod na bázi plynu a koncentrace plynu CO₂ se měří na základě intenzity záření NDIR.

Obrázek 1. Architektura systému referenčního návrhu termopilního detektoru CO₂ (Zdroj: https://www.renesas.com/in/en/blogs/building-accurate-ambient-co2-detector-connectivity)

RTD120D je dvoukanálový detektor na bázi křemíku, který obsahuje dvě malé aktivní oblasti 1,2 x 1,2 mm. Rychle reaguje na změny intenzity s časovou konstantou 25 ms a díky zapouzdřenému dusíku umožňuje stabilní výkon a dlouhou životnost.

DA14585 je SoC s Bluetooth konektivitou, který má miniaturní velikost (5.0 x 5.0 x 0.9 mm) a velmi nízkou spotřebu energie. Tento všestranný SoC je ideální pro přidání Bluetooth Low Energy (LE) do produktů, jako jsou dálkové ovladače, bezkontaktní štítky, Beacony, lékařská zařízení a inteligentní domácí uzly. Podporuje veškeré verze Bluetooth včetně Bluetooth 5 a Bluetooth Low Energy Mesh. Uživatelé mohou navíc využívat výhody integrovaného ARM M0 CPU, paměti a periferie pro ovládání celého monitorovacího systému.

ZMOD4410 je čidlo plynu určené pro detekci těkavých organických sloučenin (TVOC) a sledování kvality vnitřního vzduchu (IAQ). HS3001 je vysoce přesný, plně kalibrovaný snímač relativní vlhkosti a teploty. Vysoká přesnost, rychlá doba odezvy měření a dlouhodobá stabilita spolu s malou velikostí pouzdra jej činí ideálním pro širokou škálu aplikací.

Kvůli vyšší přesnosti je použit nízkošumový programovatelný zesilovač ISL26102 spolu s 24bitovým analogovým digitálním převodníkem Delta-Sigma (ADC) se dvěma kanály. Tento ADC je vybaven modulátorem třetího řádu. Napájení celého monitorovacího systému je řešeno přes ISL85412 a RAA214401 pro modul Bluetooth LE, senzory a další funkce.

Synchronní Buck regulátor ISL85412 je schopen dodat kontinuálně až 150mA se vstupním napětí v rozmezí 3,5V až 40V. Lineární regulátor RAA214401 pracuje s velmi širokým rozsahem vstupního napětí (4,5 V až 40 V) a je schopen udržovat pevné výstupní napětí 3,3 V s proudem až 150 mA. Tato kombinace všech senzorů a výkonného nízkoenergetického mikrokontroleru poskytuje vysoce přesné měření prostředí. Další informace o této a dalších kombinacích naleznete na stránce www.renesas.com/win.