Принцип действия датчика углекислого газа, варианты дешевых комнатных газоанализаторов

А ещё я узнал, что примерно за полчаса без поступления свежего воздуха извне концентрация CO2 растёт с «зелёных» 700 ppm до «красных» 1200 ppm (похожая ситуация наблюдается как при работающем кондиционере, так и при выключенном). А за час-полтора после этого, концентрация углекислого газа достигает 0,3%, и думать в таких условиях получается уже с трудом, а сонливость уже ощутимо отвлекает от решения самых разных задач.

О свежести воздуха в зале магазина

По тем экспериментам, которые проводил в магазине, могу сказать вот что:

• Если концентрация углекислого газа превышает «красную» планку прибора в 1200 ppm, работать над задачами, требующими нешаблонного решения, весьма затруднительно. В таких условиях более менее нормально идут задачи с чётким алгоритмом действий, например, добавление ттх товаров в интернет магазин при чётко проработанной схеме.

А что же сам прибор?

После продолжительного тестирования хочу вам сказать, что этот прибор действительно хорош!

• Белые цифры на тёмном экране и достаточно крупный размер шрифта даёт возможность мониторить атмосферу в комнате, как днём, так и ночью.
• 3 индикатора как в светофоре — максимально просто и понятно, а ещё и практично, одобряю.
• Звуковая индикация может быть полезна в дневное время суток. Если на улице холодно, и вы не готовы держать окно или форточку постоянно открытыми — звуковой сигнал подскажет, когда самое время проветрить.

В общем устройством я очень доволен. Единственное, что я бы в него добавил, так это миниатюрный экранчик с часами, слева от зелёного индикатора и кнопки Mute. Но это уже мои личные фантазии. А учитывая, что у многих дома есть настольные или настенные часы + часы на ноутбуке и смартфоне, который всегда под рукой — свои часы на этом климатическом приборе устанавливать совсем не обязательно. Кстати, зима не лето, и, когда знойный жаркий воздух захватывает в июле улицы Сочи, кондиционеры работают практически круглые сутки (у тех, у кого они есть). Кондиционеры включаем, а окна закрываем… И как раз в такое время года устройство, которое я описал в этой статье, оказывается просто незаменимым. У меня всё. Благодарю всех за внимание! Также выражаю благодарность компании Даджет, которая любезно предоставила монитор качества воздуха для моих экспериментов.UPD. Классным дополнением к обзору послужит разбор устройства, который осуществил и показал в статье «Что внутри у «Монитора качества воздуха» (разбор и анализ)». У меня руки не дошли, а человек потрудился. Рекомендую для ознакомления!

Это самый недорогой прибор (~5 тыс. руб.) со встроенным аккумулятором, шведским датчиком CO₂, возможностью ведения записи показаний, подключением к ПК, сносным ПО и симпатичным дизайном.

Зачем это надо

Уровень углекислого газа в окружающем воздухе достаточно сильно влияет на самочувствие. В атмосфере нашей планеты его примерно 0,04%, потому приборы дают показатели, отражающие количество частей на один миллион (PPM). Нормальным уровнем для улицы считаются показатели 250-400. В вентилируемых помещениях приемлемым считаются показатели от 350 до 1000. Но, зачастую, в жилых помещениях его концентрация может доходить до 2000 единиц и более.

Даже если в воздухе достаточно кислорода, при концентрациях от 1000 до 2000 частей многие могут почувствовать сонливость и легкий упадок сил. Особенно если человек находится в данных условия по нескольку часов.

Концентрация более 5000 частей уже считается опасной. При ней могут возникнуть головная боль, удушье, головокружение, а также расстройство слуха и потеря сознания. Ну а если при этом будет иметься недостаток кислорода, картина усугубится.

 Что наблюдается в типичных жилых помещениях?

Возьмем комнату в однушке площадью 15 м² в типичном панельном доме с одним взрослым и одним ребенком.  Комнату от улицы отделяет остекленный балкон (не герметичный). Окна пластиковые, вентиляционный канал в квартире выведен на кухню и в ванную. Типичный уровень CO2 тут стабилизируется примерно на отметке 1000-1200. Если в комнате закрыть коридорную дверь, за ночь он поднимается до 1700 единиц. Ставя окно на зимнее проветривание (небольшие щели), уровень CO2 фиксируется на отметке 1200 с закрытой дверью и 800-900 с открытой. Минутное проветривание в осенний период с открытой балконной дверью и окнами на балконе дает падение с 1300 единиц до 800.

Описание и комплектация

С Aliexpress прибор пришел в симпатичной коробке. Внутри краткая инструкция на английском и блок питания со штекером microUSB.

Вилка на блоке питания, увы, китайская. Пришлось обзавестись переходником.

Основной экран отображает количество частей СО2 (PPM), температуру и относительную влажность воздуха. Вверху есть индикатор заряда аккумулятора.

C обратной стороны есть подставка, которую можно снять, если потребуется разместить прибор на стене.

Кнопки на корпусе позволяют переключаться в режим настройки (кнопкой MODE) и устанавливать часы и порог срабатывания сигнализации, а также запускать режим записи показаний. Однако настройки удобнее делать с компьютера через специальное ПО.

В приборе установлен датчик CO2 шведской компании SenseAir.

И стандартный аккумулятор типоразмера 18650 емкостью 2200 мА·ч.

ПО

Скачать софтину можно с сайта производителя. Интерфейс приложения простой и понятный.

На главном экране слева отображаются текущие показания прибора, а справа полный перечень выставленных параметров. Табличка снизу – настройки, при которых велась запись хранящихся в памяти прибора показаний.

Время и дата в приборе устанавливается автоматически при подключении к компьютеру. Блок настроек позволяет установить только пороги срабатывания звуковой сигнализации по показаниям температуры, влажности и углекислого газа. А также указать какое количество значений будет храниться в памяти при включении режима записи, и с каким интервалом они будут туда записываться. Максимально можно хранить 12700 показаний, которые можно записывать с частотой от одного раза в секунду и до раза в сутки.

Записанные данные потом выгружаются из прибора и отображаются таблицей и на графике в разделе Data View. Также их можно сохранить в отдельный файл.

Графики можно масштабировать с помощью установки параметров осей слева. Не очень удобно, но терпимо.

В работе

Насколько показатели точны, можно судить лишь косвенно, поскольку у меня нет под рукой эталонного прибора. Однако при замерах в условиях, для которых известны примерные диапазоны значений, его работа подозрений не вызывает. Например, на улице он показывает данные в пределах 300-500 единиц. В помещении от 400 до 2000. Т.е. ровно столько, сколько и ожидаешь. Реакция на изменения условий не сильно быстра: при переносе из комнаты на улицу показания с 800 до 300 единиц будут постепенно снижаться в течение примерно 40 секунд. Если на прибор дыхнуть, пик показаний будет достигнут секунд через 20.

Датчик температуры очень медленно реагирует на изменения. Вдобавок завышает показания градуса на 1-1,5 относительно нескольких других термометров, оказавшихся под рукой.

На изменение влажности прибор реагирует практически мгновенно, что приятно. При этом показания коррелируют (с незначительным превышением на 4-6%) с показаниями имеющейся под рукой метеостанцией Beurer HM20 и дешевого китайского гигрометра.

От встроенного аккумулятора емкостью 2200 мА·ч прибор работает ровно сутки.

Сигнализация при выходе измеряемых параметров за указанные в настройках диапазоны срабатывает исправно, однако издаваемый ею монотонный непрекращающийся писк придется многим не по нраву.

Итоги

Из всех прочих недорогих моделей, что можно найти на Aliexpress, HT-501 выделяет интересный дизайн и возможность длительной автономной записи результатов в память прибора. Все заявленные функции работают в нем без особых нареканий, а придраться можно только к точности показаний термометра, который их немного завышает, да к монотонному характеру писка сигнализации.

В общем и целом данный прибор вполне способен вовремя подсказать, когда пора проветривать помещение, и при этом не испортит ваш интерьер.

P.S. минимальные цены на Aliexpress я видел тут. Но не ленитесь заглянуть в блок «У другого продавца» внизу этих страниц – там могут всплыть более дешевые предложения. И тут еще важно не перепутать этот прибор с HT-502, который анализирует количество формальдегида и при этом выглядит абсолютно идентично HT-501.

Диоксид углерода, находящийся в воздухе, при разной концентрации, по-разному влияет на самочувствие человека. Нормальным значением в атмосфере считается 400 частей на миллион. При увеличении свыше 1500 может ощущаться усталость, чувство духоты. Отсутствие должной вентиляции и отсутствие контроля содержания углекислоты в воздухе является причиной потери внимания, снижения способности восприятия информации учеников в малых аудиториях, кабинетах, у работников офисов.

Схема повышения концентрации

Обладая газоанализатором углекислого газа можно вовремя принять меры по снижению высокого содержания двуокиси углерода. Определить, необходимо ли приобретать дополнительную вентиляцию и установить собственный допустимый минимальный предел, помогающий чувствовать себя всегда свежо.

Принцип действия

Принцип действия детектора CO2 основан на поглощении газом инфракрасных лучей. Анализируемый воздух, находясь в небольшой камере, подвергается облучению инфракрасным лучом. Сначала осуществляется замер интенсивности без оптического устройства. Затем луч, проходя через смесь газов и светофильтр, доходит до считывающего датчика. Датчик фиксирует показание интенсивности принятого луча диапазоном от 1 до 15 мкм. После определения двух значений, по разнице, прибор определяет концентрацию углекислоты в воздухе.

Данные газоанализаторы нечувствительны к кислороду, имеют хорошую избирательность и стабильность, быстрый отклик и надёжность.

Читайте также: Содержание углекислого газа в атмосфере.

На небезызвестном сайте Aliexpress можно найти и купить большое разнообразие бытовых, комнатных датчиков. Часто сам сенсор вставлен внутрь корпуса, напоминающий небольшие настольные часы, либо будильник, который совмещает несколько функций. Мы сделали небольшую подборку популярных анализаторов диоксида углерода от разных продавцов.

Газоанализаторы

Вариант №1

Датчик углекислого газа бренда AZ из магазина Ideal Concept Store, имеющий артикул CO87, похож на часы — будильник, имеющий встроенный экран. Фронтальная сторона наклонена к поверхности под углом 15 градусов и имеет круглую форму диаметром 12 см. Устройство не имеет выступающих частей и острых углов. Высота устройства 8 см. Корпус сделан из серого пластика.

Данный прибор имеет следующие особенности:

• Наличие датчиков температуры и влажности с отображением на экране
• Наличие встроенного календаря и часов
• Индикация качества воздуха
• Наличие светодиодного индикатора, звукового сигнала о превышении установленного показания двуокиси углерода
• Предусмотрена автоматическая калибровка
• Широкий диапазон измерений
• Возможность выбора размерности указания температуры (градусы, фаренгейты)
• Возможна синхронизация с ПК с последующим составлением анализа
• Возможность программирования указания качества воздуха в зависимости от содержания CO2
• Характеристики газоанализатора следующие:
• Диапазон измерения углекислоты: 0 -2000 ppm, 2001 – 9999 вне шкалы (с разрешением 1 ppm.)
• Диапазон измеряемой температуры воздуха: -10 — +60 °C (с разрешением 0,1 °C)
• Диапазон измерения влажности воздуха: 0,1 – 99,9 % (с разрешением 0,1 %)
• Точность измеряемого CO₂: ±50 ppm
• Интервал между измерениями от 1 секунды до 5 часов
• 4” LCE экран c подсветкой
• Адаптер питания 5 V / 0,5 А
• Предупреждение при достижении предельной (программируемой) концентрации.

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Вариант №2

Анализатор углекислого газа AZ, имеющий артикул CO22_EU, выглядит как фото-рамка с габаритами 130*85*60 мм

Устройство можно связать с системой вентиляции и задать определённое значение, по которому будет происходить включение, либо отключение вентиляции. Возможен вывод показания содержания углекислоты на компьютер.

Технические характеристики:

• Диапазон измерения: 0 -2000 ppm, 2001 – 9999 вне шкалы (с разрешением в 1 ppm)
• Точность измерения CO₂: ±50 ppm
• Время выхода на режим после включение: 30 секунд
• 3,07” LCD экран c подсветкой
• Питание 12 V / 1 А
• Ёмкость аккумулятора 50 мА

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Вариант №3

Газоанализатор бренда Barry Century из магазина Instruments, имеющий артикул AZ7788A имеет формы небольшой пластиковой коробочки с размерами 120*91,2*27 мм.

Из основных особенностей можно выделить составление на собственном ЖК экране график изменения концентрации фиксируемого газа, наличие трех диодов, сообщающих о качестве воздуха.

Технические характеристики следующие:

• Диапазон концентрации измерения углекислого газа: 0 -5000 ppm
• Погрешность измерения CO₂: ±50 ppm
• Адаптер 5 V / 16 мА. Аккумулятор ёмкостью 160 мА

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Вариант №4

Измеритель концентрации углекислого газа из магазина NewBeautifulLife Store версии 8802-EN-00 является портативным вертикально стоящим датчиком. Небольшие габариты позволяют брать устройство в карман. На ЖК экране кроме концентрации анализируемого вещества отображается температура, давление, дату и время.

Детектор имеет характеристики:

• Диапазон измерения диоксида углерода 0 – 2000 ppm с разрешением в 0,1 ppm
• Погрешность измерения ±3%
• Параметры рабочей среды: температура 0 – 50 °C, влажность 10 – 90 %.
• Тип датчика: NDIR CO₂
• Адаптер питания 5 V
• Имеется звуковой и световой сигнал предупреждения о превышении установленной концентрации.

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Вариант №5

Датчик диоксида углерода в воздухе из магазина instrument Factory Store под артикулом HT-2000 имеет следующие характеристики:

• Диапазон измерения CO₂: 0 – 9999 ppm (вне шкалы)
• Дисплей LCE: 3,5 дюйма (8,9 см) с подсветкой
• Время отклика: 10 секунд
• Точность измерения: ± 50ppm
• Срок службы: 15 лет
• Параметры рабочей среды: температура 0 – 50 °C, влажность 10 – 90 %.

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Вариант №6

Анализатор, продаваемый магазином Measuring Tools под артикулом HT-501, имеет стильный дизайн миниатюрных часов, показывающих концентрацию углекислоты, температуру и влажность. Экран обведён чёрной рамкой, цифры отображаются на тёмном фоне и при этом легко читаются. Управление просто и интуитивно понятно, имеет прочный корпус.

Характеристики прибора:

• Размеры: 107*107*58,2 мм
• Ёмкая батарея на 1000 мА
• Время отклика: 1 секунда
• Диапазон измерения: 1 – 9999 ppm
• Точность: ± 70ppm

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Вариант №7

Один из самых маленьких комнатных устройств контроля содержания CO₂, продаётся в магазине HTI под артикулом HT-401. На ЖК экране отображается только концентрация анализируемого газа, указание чистоты воздуха по индикатору «смайлик».  Прибор может работать как от батарейки, так и от mini-USB, автоматически откалиброван

Характеристики анализатора следующие:

• Диапазон измерений углекислого газа: 1 – 9999 ppm
• Точность: ± 70ppm
• Габариты:74*71*27мм
• Вес: 51 г
• Время автономной работы: 3,5 часа

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Вариант №8

Самый дешевый газоанализатор концентрации CO₂ продаётся в магазине HESSWAY IntelligentHome Store под артикулом KF-800F. На ЖК экране можно увидеть не только содержание газа, но и температуру помещения. Отличительной особенностью данного девайса является возможность управлять как самим вентилятором, так и его скоростями. В зависимости от концентраций и температуры ЖК экран может менять свой фон с зеленого на желтый или красный.

Особенности:

• Диапазон отображения температуры: 0 °C — 50 °C
• Срок службы: ≥ 10 лет
• Диапазон CO₂ дисплея: 350ppm-3000ppm
• Время выхода на показания: ≤ 30 секунд

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Читайте также: Глобальное потепление климата.

Вариант №9

На али экспрессе возможно приобрести сенсор без вывода данных. Он пригодится при необходимости удалённого контроля за концентрацией углекислого газа, при необходимости вывода посредством wi-fi, либо проводной сети сразу нескольких показателей на общий пульт контроля, управления. Любителям программировать устройства на ардуино подойдет для опытов. В магазине FYD Open Source Hardware под артикулом MH-Z19 продаётся недорогой модуль.

Характеристики модуля:

• Способен измерять концентрацию CO2: 1 – 5000 ppm
• Точность: ± 50ppm
• Размеры: 30*20*9 мм
• Вес: 21 г
• Срок службы: 5 лет
• Рабочее напряжение 3,6 – 5,5 V, сила тока 18 мА

Купить данный газоанализатор со скидкой.

Заключение

Приобретение газоанализаторов для контроля за содержанием углекислого газа в домах, это путь к здоровой жизни. Знания о влиянии диоксида углерода на человека в комнате обязательно приведут к тому, что контроль за концентрацией возможно станет обязательным. Датчики и анализаторы будут устанавливать во всех школах, институтах, садиках. На работе, в помещениях с большим скоплением людей, будет считаться нормой установка сенсора CO₂ для управления системой вентиляции…

Используемые источники:

• https://habr.com/post/388405/
• https://www.ixbt.com/live/antdest/ht-501-obzor-nedorogo-izmeritelya-co2-s-aliexpress.html
• https://uglekislygaz.ru/dioksid-ugleroda/gazoanalizatory/