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COMPONENTS
AIR QUALITY SENSOR
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- ELETTRONICA OGGI 450 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2015
CO
2
cresce l’assorbimento riducendo il segnale d’uscita del
sensore infrarosso. Altri gas come gli ossidi di azoto, il mo-
nossido di carbonio e l’etano possono essere rilevati monito-
rando l’assorbimento dello spettro ad altre lunghezze d’onda.
Il rilevamento non dispersivo utilizza un filtro per separare le
lunghezze d’onda nella banda di assorbimento d’interesse
che per il CO
2
è 4,3
μ
m. Questa tecnica si è dimostrata più
efficiente rispetto alle tecniche a dispersione basate su prismi
o reticoli di diffrazione.
Per aiutare l’installazione e la calibrazione dei sensori 6613
e 6615 è disponibile un kit di sviluppo che comprende un’in-
terfaccia grafica, il driver del dispositivo e una serie di co-
dici esemplificativi. Sono inoltre disponibili dei trasmettitori
da montare a parete o nei condotti. Oltre a questo è possibile
contare su una serie di versioni per umidità e temperatura dei
modelli per il montaggio a parete.
Vale la pena notare, prima di proseguire, che una soluzione
composta da emettitore a infrarossi e fototransistor può es-
sere utilizzata per rilevare la presenza di polveri nell’aria. Di-
sponendo l’emettitore IR e il rivelatore (con il proprio circuito
di amplificazione) all’interno di un alloggiamento progettato
per consentire a un campione di aria di frapporsi tra i due di-
spositivi, la quantità di luce rilevata può suggerire una misura
della concentrazione di particelle.
Sensori di umidità e tecniche di rilevamento
I sensori di umidità sono utilizzati in moltissime applicazioni,
dagli elettrodomestici ai dispositivi sanitari. Le varie versioni
forniscono una misura dell’umidità assoluta o relativa sulla
base dei cambiamenti di stato dei materiali igroscopici pre-
senti al interno del sensore. Le due tecnologie più comune-
mente utilizzate sono quelle capacitive quelle resistive.
In un sensore di tipo capacitivo è presente un substrato di
vetro, ceramica o silicio su cui è deposta una pellicola sottile
di polimero o di ossido rivestita di elettrodi porosi. Il sensore
risultante presenta in genere una capacità nominale di 100-
500 pF, che cambia di circa 0,2 o 0,5 pF per una variazione
dell’1% dell’umidità relativa. Per minimizzare gli effetti delle
capacità parassita dei collegamenti è estremamente impor-
tante che i circuiti di condizionamento del segnale siano col-
locati in prossimità del sensore o integrati direttamente sullo
stesso substrato.
Il sensore di umidità
HSHCAdi Alps è un dispositivo capaciti-
vo che genera una risposta altamente lineare che non neces-
sita di circuiti aggiuntivi di compensazione della temperatura.
Il sensore HTUD di Alps è invece un dispositivo plug-and-play
che combina funzioni di rilevamento di umidità e temperatura
in una meccanica compatta in package DFN.
I sensori capacitivi di umidità atmosferica di Vishay sono re-
alizzati con una lamina non conduttiva rivestita su entrambi
i lati da uno strato d’oro. La costante dielettrica della lamina
varia in funzione dell’umidità relativa all’ambiente; di conse-
guenza, il valore della capacità del sensore ne rappresenta la
misura. Il dispositivo, che permette di gestire livelli di umidità
relativa dal 10% al 90%, può essere utilizzato da 0 °C a 85 °C.
Questi dispositivi sono ideali per le applicazioni domestiche e
impiego negli edifici intelligenti (come ad esempio gli umidifi-
catori d’aria ad autoregolazione) e non sono influenzati dalla
condensazione accidentale dell’acqua sulla lamina di rileva-
mento.
I sensori resistivi, come il modello EMD-4000 di Amphenol,
possono invece misurare livelli di umidità relativa tra il 20% e
il 95% a 25 °C, rilevando la variazione di impedenza di un po-
limero a film sottile depositato su dei terminali metallici fissati
su un substrato ceramico. L’impedenza elettrica del polimero,
che diminuisce quando viene assorbita dell’acqua, può esse-
re misurata applicando una corrente d’eccitamento alternata
a bassa tensione. Il sensore è in grado di recuperare da condi-
zioni di condensazione e può essere utilizzato a temperature
fino a 85 °C. I dispositivi della serie EMD4000 sono tolleranti
all’esposizione ai vapori organici quali toluene o metanolo e
possono essere utilizzati in applicazioni al di fuori dell’ambito
degli edifici intelligenti, come ad esempio nel controllo della
presenza di acqua nell’olio di un trasformatore.
TDK, invece, utilizza i propri processi costruttivi per realiz-
zare i sensori resistivi di umidità della famiglia CHS. Questi
sensori integrati incorporano tutta la circuiteria elettrica
Fig. 1 – Modulo sensore
CO2 Amphenol Telair
T6613-F
Fig. 2 – I mini-moduli Measurement Specialities combinano il rileva-
mento di umidità e temperatura