Как работают датчики качества воздуха: принципы действия и типы сенсоров

Датчики чистоты воздуха являются одними из основных в системе умного дома, обеспечивающими комфортный микроклимат. Рассмотрим подробнее основные типы анализаторов, принципы работы и ситуации, в которых оптимальна установка того или иного вида.

Основная функция датчиков качества воздуха сводится к контролю содержания вредных газов, взвешенных частиц, а также измерения параметров температуры и влажности. Датчики качества воздуха в зависимости от принципа работы делятся на полупроводниковые, электрохимические, инфракрасные или NDIR-анализаторы.

Особенности полупроводниковых датчиков чистоты воздуха

Полупроводниковые анализаторы работают с учетом изменения электрической проводимости окиси олова. При взаимодействии с угарным газом или летучими органическими соединениями их проводимость изменяется, что позволяет регистрировать концентрации веществ. Полупроводниковые датчики чистоты воздуха чувствительны к влажности и температуре, поэтому требуют периодической калибровки.

Принцип работы электрохимических датчиков качества воздуха

Данные анализаторы действуют на основе электрохимических реакций между газом и веществами внутри сенсора. Таким образом, создается электрический ток, сила которого пропорциональна концентрации газа.

Электрохимические датчики качества воздуха отличаются высокой точностью, однако имеют ограниченный срок службы и могут выходить из строя при экстремальных температурах.

Преимущества инфракрасных анализаторов качества воздуха

Данная категория датчиков качества воздуха оценивает уровень газа из того, насколько он поглощает инфракрасное излучение на определенной длине волны. Каждому газу соответствует своя спектральная характеристика, позволяющая с высокой точностью определять концентрации углекислого газа, метана и других соединений.

Инфракрасные анализаторы особенно актуальны для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, где необходимо следить за уровнем CO₂. Они долговечны и точны, но стоят подороже.

Оптические датчики чистоты воздуха

Для измерения мелкодисперсных частиц используются оптические анализаторы. Луч света, проходя через поток воздуха, взаимодействует с пылевыми частицами, по изменению интенсивности рассеянного света можно судить о концентрациях частиц определенного размера, таких как PM2.5 и PM10. Такие датчики чистоты воздуха используются как в профессиональных системах мониторинга, так и в бытовых устройствах, включая разумные воздухоочистители и климатические станции.

Выбор датчика качества воздуха

Установка датчика чистоты воздуха зависит от задач. Для контроля уровня CO₂ в помещениях подойдут инфракрасные NDIR-сенсоры. При необходимости оценки содержания пыли и аллергенов в воздухе устанавливают оптические сенсоры PM. Если необходимо контролировать содержание опасных газов, более эффективно использовать электрохимические сенсоры. В обиходе для обнаружения утечек бытового газа широко применяются недорогие полупроводниковые сенсоры.