Nguyen ly hoat dong cam bien carbon monoxide (CO)

Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo nồng độ khí carbon monoxide và các vấn đề liên quan

1. Carbon monoxide (CO) là gì?

Khí carbon monoxide (CO) không màu, không mùi, rất khó phát hiện. Rất nguy hiểm nếu con người ở trong môi trường khí CO. Ở nhiệt độ phòng, carbon monoxide có thể trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nổ. dễ gây cháy và nổ trong trường hợp ngọn lửa trần và nhiệt độ cao.

Khi cơ thể hít phải quá nhiều khí carbon monoxide, hemoglobin sẽ mất khả năng vận chuyển oxy và gây ngạt thở, thậm chí tử vong trong trường hợp nặng.

2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến carbon monoxide

Theo nguyên lý phản ứng của cảm biến carbon monoxide chủ yếu được chia thành các loại sau:

2.1 Nguyên lý bán dẫn

Nguyên lý làm việc: độ nhạy của cảm biến bán dẫn với khí phụ thuộc vào nhiệt độ tại đó phần tử nhạy được đốt nóng. Để phát hiện carbon monoxide, nhiệt độ tối ưu để phần tử nhạy được đốt nóng là dưới 100^oC. Nhiệt độ này là nhiều thấp hơn nhiệt độ phát hiện của các khí khác (như butan, metan, hydro,...). Tuy nhiên, nhiệt độ thấp tốc độ phản ứng của cacbon monoxit giảm và các đặc tính nhạy cảm dễ bị ảnh hưởng bởi hơi nước trong không khí.

Ưu điểm: giá rẻ và hiệu quả tốt.

Nhược điểm: sử dụng nhiều điện năng, không phù hợp với nguồn điện ắc quy, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm, các luồng gió…, khả năng chống nhiễu kém, tỷ lệ báo giả cao.

2.2 Nguyên lý đốt cháy xúc tác

Ưu điểm: đo lường chính xác, phản hồi nhanh và tuổi thọ cao.

Nhược điểm: nằm trong dải khí dễ cháy, không có tính chọn lọc, có nguy cơ bắt lửa cao dễ cháy nổ. Hầu hết các hơi hữu cơ nguyên tố đều có hỏng cho cảm biến.

2.3 Nguyên lý điện hóa

Khi đặt một hiệu điện thế cố định vào các điện cực âm và dương của tế bào điện phân thì phản ứng xảy ra trên điện cực làm việc và điện cực ngược.

Phản ứng tổng thể là carbon monoxide bị oxy hóa thành carbon dioxide, dòng điện tử tạo thành dòng điện bên ngoài và sự cân bằng điện tích được hoàn thành bởi dòng các hạt tải điện trong chất điện phân.Tính năng lớn nhất của cảm biến carbon monoxide điện hóa là: dòng điện hoàn toàn tỷ lệ với nồng độ carbon monoxide, tín hiệu đầu ra có mối quan hệ tuyến tính tốt với nồng độ khí Vì vậy việc xử lý và hiển thị tín hiệu rất dễ dàng. Một tính năng khác là bởi vì là phản ứng ở nhiệt độ phòng, không cần gia nhiệt, cho nên giữa hai điện cực có thể dùng pin, dễ dàng lắp đặt.

Ưu điểm: Kích thước nhỏ, điện năng tiêu thụ thấp, độ nhạy cao, ổn định tốt, tuyến tính tốt, độ lặp lại tốt, tốc độ phản hồi nhanh, tuổi thọ cao.

Nhược điểm: Giá cả, hiệu suất, quy trình, hiệu suất chống nhiễu, sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm giữa các hãng khá khác nhau.

2.4 Nguyên tắc NDIR hồng ngoại

Cách hoạt động: các phân tử bao gồm hai nguyên tử khác nhau có cái gọi là mômen lưỡng cực (tích của chiều dài lưỡng cực và điện tích ở một đầu của lưỡng cực). Khi chất khí được chiếu bằng ánh sáng hồng ngoại, nó sẽ bị hấp thụ bởi cấu trúc phân tử khí.

Ưu điểm: phạm vi đo rộng, độ chính xác cao, tính chọn lọc tốt, độ tin cậy cao, không có hiệu ứng hấp phụ, ít chịu ảnh hưởng yếu tố gây nhiễu của môi trường và tuổi thọ cao.

Nhược điểm: giá thành khá cao, khó bảo trì, kích thước lớn, không phù hợp với các dụng cụ cầm tay, không phù hợp với nguồn điện lâu dài.

3. Tại sao sử dụng cảm biến carbon monoxide?

Cảm biến carbon monoxide sử dụng cảm biến đồng điện. Nó có các đặc tính phản ứng nhanh và khả năng chống nhiễu mạnh. Sau thuật toán bù độc đáo và hiệu chuẩn khí tiêu chuẩn nhiều giai đoạn, nó cũng có tuổi thọ cao, độ chính xác cao, độ lặp lại cao và độ ổn định.

Nguồn bài viết: https://epcb.vn/blogs/news/nguyen-ly-hoat-dong-cua-cam-bien-do-nong-do-khi-carbon-monoxide