Bir NDIR CO2 Sensörü Nasıl Çalışır?
NDIR, "nondispersive infrared" (dağılımsız kızılötesi) anlamına gelmektedir. Günümüzde, bir ortamdaki karbondioksit (CO2) konsantrasyonlarının ölçümü için en yaygın sensör türüdür. NDIR sensörleri hava içeren bir tüp, bir kızılötesi lamba, bir optik filtre ve bir kızılötesi (IR) ışık dedektörü kullanır. Tüpün içindeki hava, sensörün bulunduğu ortamdaki havanın bir örneğidir. Bu, tüpün içindeki havanın sürekli olarak yeni örneklerle değiştirildiği ve gerçek zamanlı ölçümlere izin verdiği anlamına gelir.
NDIR CO2 sensörlerinin çalışma prensibi
Kızılötesi lamba ışık dalgalarını tüpün içinde yönlendirir. Aynı anda tüpün içindeki hava, kızılötesi ışık dedektörünün önüne yerleştirilmiş olan optik filtreye doğru hareket eder. Dedektör, ışığın ne kadarının filtreden geçebildiğini ölçer.
Bu da, hava örneğindeki CO2 konsantrasyonunun doğru bir göstergesidir: CO2 molekülleri kızılötesi ışığı (fotonları) emer. Ancak bunu sadece tek bir dalga boyunda yaparlar: 4,26 mikron. Diğer dalga boylarının geçmesine izin verirler.
Kalan ışık dalga boyları optik filtreye çarpar ve onun tarafından emilir. Dedektör daha sonra CO2 moleküllerinin emebildiği dalga boyundaki kızılötesi ışığın ne kadarının tüpteki CO2 molekülleri tarafından engellenmediğini okur. Dedektör böylece hava örneklerindeki CO2 moleküllerinin "imzalarını" belirleyebilir.
Sensör daha sonra kızılötesi lambanın yaydığı ışık miktarı ile dedektörün aldığı ışık miktarı arasındaki farkı hesaplar. Bu fark, hava örneğindeki CO2 moleküllerinin miktarının doğru bir temsilidir, çünkü CO2 molekülleri "eksik" ışığı emmiştir.
Bu ölçüm mikro voltajlara dönüştürülür. Bu mikro gerilimler daha sonra değerler gibi farklı çıkışlara dönüştürülebilir, aynı zamanda analog 0-10 Volt sinyali veya (dijital) Modbus RTU iletişimi gibi çıkış kontrol sinyallerine de dönüştürülebilir.
NDIR sensörlerinin avantajları
NDIR sensörleri genellikle küçüktür. Sentera'da bunları küçük boyutlu bir kutunun içine entegre ediyoruz. Kısmen küçük boyutları nedeniyle, ancak aynı zamanda çalışmak için az sayıda bileşene ihtiyaç duydukları için üretim veya çalıştırma maliyetleri düşüktür. Çok düşük işletme maliyetlerine sahip olmalarına rağmen, çok hassas ve istikrarlıdırlar. Bu istikrarları nedeniyle, oldukça dayanıklıdırlar ve kullanım ömürleri 15 yıla kadar çıkabilmektedir.
Sensör kalibrasyonu ve sensör sapması
Belirli bir süre içinde CO2 değerleri değişir. Bir oda uzun süre kullanılmadığında, örneğin bir hafta sonundan sonra, gerçek CO2 konsantrasyonunun dış ortam CO2 konsantrasyonu civarına düşmüş olacağını varsayabiliriz. Ancak ölçülen CO2 değerleri bu seviyelere düşmeyebilir. Buna sensör sapması denir.
Sentera CO2 sensörleri ABC Logic otomatik kalibrasyon algoritmasını kullanır. ABC, Otomatik Arka Plan Kalibrasyonu anlamına gelir. Bu algoritma, normal iç mekan uygulamalarında NDIR'deki sapmayı otomatik olarak düzeltir. Algoritma, dış ortam CO2 konsantrasyonunun yaklaşık 400 ppm olduğunu bilir.
Algoritma, sensörü ayarlamak için belirli bir süre boyunca ölçülen en düşük CO2 konsantrasyonunu kullanır. Örneğin, süre 180 saat olarak ayarlanmışsa, sensör bu süre içindeki en düşük CO2 konsantrasyonuna bakacaktır. Bu değer 450 ppm ise, sensör okumaları 50 ppm olarak ayarlayacaktır. Sensör 850 ppm ölçerse, gösterilen değer 800 ppm olacaktır. Bu değer, sensörün kaçınılmaz sapması nedeniyle gerçek CO2 konsantrasyonuna daha yakın olacaktır.
Bu algoritma, sensörlerin manuel olarak yeniden kalibre edilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır. Sentera sensörleri bu nedenle bakım gerektirmez ve son derece uzun bir kullanım ömrüne sahiptir.
∞ Sentera CO2 sensörleri
NDIR CO2 sensörlerinin çalışma prensibi
Kızılötesi lamba ışık dalgalarını tüpün içinde yönlendirir. Aynı anda tüpün içindeki hava, kızılötesi ışık dedektörünün önüne yerleştirilmiş olan optik filtreye doğru hareket eder. Dedektör, ışığın ne kadarının filtreden geçebildiğini ölçer.
Bu da, hava örneğindeki CO2 konsantrasyonunun doğru bir göstergesidir: CO2 molekülleri kızılötesi ışığı (fotonları) emer. Ancak bunu sadece tek bir dalga boyunda yaparlar: 4,26 mikron. Diğer dalga boylarının geçmesine izin verirler.
Kalan ışık dalga boyları optik filtreye çarpar ve onun tarafından emilir. Dedektör daha sonra CO2 moleküllerinin emebildiği dalga boyundaki kızılötesi ışığın ne kadarının tüpteki CO2 molekülleri tarafından engellenmediğini okur. Dedektör böylece hava örneklerindeki CO2 moleküllerinin "imzalarını" belirleyebilir.
Sensör daha sonra kızılötesi lambanın yaydığı ışık miktarı ile dedektörün aldığı ışık miktarı arasındaki farkı hesaplar. Bu fark, hava örneğindeki CO2 moleküllerinin miktarının doğru bir temsilidir, çünkü CO2 molekülleri "eksik" ışığı emmiştir.
Bu ölçüm mikro voltajlara dönüştürülür. Bu mikro gerilimler daha sonra değerler gibi farklı çıkışlara dönüştürülebilir, aynı zamanda analog 0-10 Volt sinyali veya (dijital) Modbus RTU iletişimi gibi çıkış kontrol sinyallerine de dönüştürülebilir.
NDIR sensörlerinin avantajları
NDIR sensörleri genellikle küçüktür. Sentera'da bunları küçük boyutlu bir kutunun içine entegre ediyoruz. Kısmen küçük boyutları nedeniyle, ancak aynı zamanda çalışmak için az sayıda bileşene ihtiyaç duydukları için üretim veya çalıştırma maliyetleri düşüktür. Çok düşük işletme maliyetlerine sahip olmalarına rağmen, çok hassas ve istikrarlıdırlar. Bu istikrarları nedeniyle, oldukça dayanıklıdırlar ve kullanım ömürleri 15 yıla kadar çıkabilmektedir.
Sensör kalibrasyonu ve sensör sapması
Belirli bir süre içinde CO2 değerleri değişir. Bir oda uzun süre kullanılmadığında, örneğin bir hafta sonundan sonra, gerçek CO2 konsantrasyonunun dış ortam CO2 konsantrasyonu civarına düşmüş olacağını varsayabiliriz. Ancak ölçülen CO2 değerleri bu seviyelere düşmeyebilir. Buna sensör sapması denir.
Sentera CO2 sensörleri ABC Logic otomatik kalibrasyon algoritmasını kullanır. ABC, Otomatik Arka Plan Kalibrasyonu anlamına gelir. Bu algoritma, normal iç mekan uygulamalarında NDIR'deki sapmayı otomatik olarak düzeltir. Algoritma, dış ortam CO2 konsantrasyonunun yaklaşık 400 ppm olduğunu bilir.
Algoritma, sensörü ayarlamak için belirli bir süre boyunca ölçülen en düşük CO2 konsantrasyonunu kullanır. Örneğin, süre 180 saat olarak ayarlanmışsa, sensör bu süre içindeki en düşük CO2 konsantrasyonuna bakacaktır. Bu değer 450 ppm ise, sensör okumaları 50 ppm olarak ayarlayacaktır. Sensör 850 ppm ölçerse, gösterilen değer 800 ppm olacaktır. Bu değer, sensörün kaçınılmaz sapması nedeniyle gerçek CO2 konsantrasyonuna daha yakın olacaktır.
Bu algoritma, sensörlerin manuel olarak yeniden kalibre edilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır. Sentera sensörleri bu nedenle bakım gerektirmez ve son derece uzun bir kullanım ömrüne sahiptir.
∞ Sentera CO2 sensörleri