Systemy dla Internetu Rzeczy (41). Czujnik pomiaru pyłów SPS30 firmy Sensirion

Systemy dla Internetu Rzeczy (41). Czujnik pomiaru pyłów SPS30 firmy Sensirion
Pobierz PDF Download icon

Pomiar poziomu smogu stał się istotnym zagadnieniem. Pojawienie się niedrogich czujników pyłów spowodowało ich szerokie zastosowanie w Internecie Rzeczy. Niektóre z nowszych konstrukcji osiągają wyniki porównywalne z profesjonalnymi monitorami przy nawet stukrotnie niższej cenie. Jedną z najlepszych konstrukcji jest czujnik pomiaru pyłów SPS30 firmy Sensirion.

Spis treści
Podziękowania dla panów Cezarego Rodziewicza oraz Mateusza Choromańskiego, inżynierów aplikacyjnych z firmy Arrow Electronics Poland, za udostępnienie modułu SPS30 oraz kabla konwertera USB.

Typowe czujniki pyłów różnych producentów zostały omówione w jednym z wcześniejszych artykułów [S38]. Porównanie zawiera opis rodzajów cząstek, w skrócie „PM” (Particulate Matter), ostatnio nazywanych pyłem zawieszonym. Zostały również zaprezentowane reprezentatywne układy scalone różnych producentów, z cyfrowym interfejsem UART, czasami I2C lub PWM. Dla wszystkich czujników zostały podane istotne parametry.

Wartości PM mierzone są w [μg/m3] jako „stężenie masowe” (mass concentration) lub jako stężenie liczbowe, wyrażone w: [liczba cząstek/cm3].

Różne kategorie cząstek stałych są zwykle określane zgodnie ze wspólną nomenklaturą PM.x, gdzie „x” określa maksymalną średnicę cząstek w mieszance cząstek w powietrzu lub „aerozolu” [1]. Typowa definicja PM obejmuje cząstki o wielkości od 0,1 do 10 mikrometrów. Najczęściej spotykaną klasyfikacją ze względu na wielkość cząstek jest podział na dwie frakcje [2]:

  • PM2.5 – wszystkie aerozole atmosferyczne o wielkości cząstek 2,5 mikrometra lub mniejszej, w skład których wchodzą zwykle stosunkowo reaktywne związki organiczne i nieorganiczne (np. azotan amonu), smog, bakterie, drobny kurz;
  • PM10 – wszystkie cząstki o wielkości 10 mikrometrów lub mniejszej, w skład których wchodzą zwykle stosunkowo obojętne chemicznie związki, takie jak krzemionka i tlenki metali, kurz, pyłki roślinne, zarodniki pleśni;

Nowe kategorie, takie jak PM1.0 i PM4.0, znajdują zastosowanie także w urządzeniach do monitorowania jakości powietrza, ponieważ dostarczają dodatkowych informacji do tradycyjnych poziomów PM10 i PM2.5, umożliwiając lepszą analizę zanieczyszczenia cząsteczkami i konstruowanie nowych urządzeń – oparte na wykrytym typie aerozolu (np. kurz domowy lub dym) [1].

Optyczne liczniki cząstek w czasie rzeczywistym (OPC, optical particle counters) oparte są najczęściej na zasadach rozpraszania światła (scattering).

Cząstka przechodzi w nich przez światło (zwykle wiązkę laserową) i powoduje rozproszenie lub absorpcję przychodzącego światła,
które jest wykrywane przez fotodiodę, a następnie przekształcane w liczbę cząstek w czasie rzeczywistym i wartości stężenia masy. Konstrukcja urządzenia ma bardzo duży wpływ na dokładność i dryft pomiarów, ponieważ cząsteczki mogą łatwo gromadzić się na elementach optycznych (laser, fotodioda, pochłaniacz wiązki) i powodować degradowanie działania. Swoistym poligonem pomiarowym jest Pekin.

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
wrzesień 2020
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik wrzesień 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio wrzesień - październik 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje wrzesień 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna wrzesień 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich październik 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów