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COMPONENTS GAS SENSORS più intelligenti e sicuri grazie, in parte, alla capacità di monitorare e controllare l’ambiente al loro interno. I sensori di gas si utilizzano per applicazioni di rile- vamento di fumo/incendio, nonché per monitorare e gestire la qualità dell’aria interna (IAQ) attraverso il controllo degli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento (HVAC). Man mano che la legislazione in materia diventa più rigorosa, i datori di lavoro hanno il dovere di garantire un ambiente di lavoro sicuro. Monitorare e registrare la qualità dell’aria interna è un modo per dimostrarne la conformità. Industriale : i gas vengono utilizzati in molti processi industriali; in questo caso i sensori vengono impie- gati per controllarne la concentrazione e per rilevare problemi quali perdite accidentali nell’atmosfera dei luoghi di lavoro che potrebbero essere pericolose o nocive per la salute. Tra i moltissimi gas che possono essere rilevati, i più comuni sono il monossido di car- bonio (CO), l’idrogeno solforato (H 2 S), l’ossigeno (O 2 ) e l’anidride solforosa (SO 2 ). Medicale : a causa dell’emergenza dovuta alla pande- mia provocata da COVID-19, particolare attenzione è rivolta alla medicina respiratoria. I sensori di O 2 svol- gono una funzione essenziale in svariate apparecchia- ture utilizzate per combattere tale malattia, quali respi- ratori/ventilatori generici nonché le apparecchiature che analizzano la funzione polmonare. Tali sensori trovano altresì impiego in numerose altre applicazio- ni mediche, dai macchinari per la somministrazione di anestetici alle incubatrici. Come funzionano i sensori di gas I sensori di gas elettrochimici contengono due elet- trodi (quello di lavoro e quello di riferimento) immersi in una soluzione elettrolita e il funzionamento è molto simile a quello di una cella a combustibile. Nel mo- mento in cui un gas (ad esempio, O 2 o CO) entra in contatto con l’elettrodo di lavoro, si ossida. Cortocir- cuitando gli elettrodi, i protoni (H+) scorrono verso il controelettrodo. Misurando questo flusso di corrente, il componente si trasforma in un efficace sensore di gas (Fig. 1). I sensori catalitici (noti come “Pellistor”) sono sensibili alla maggior parte dei gas e dei vapori infiammabili. Di norma, sono costituiti da due sottili filamenti metallici di platino avvolti a spirale, ciascuno incorporato in un piccolo elemento sensibile di allumina denominato “perla catalitica” (bead) e connessi elettricamente in un circuito a ponte di Wheatstone (Fig. 2). Una perla è impregnata con un catalizzatore che favorisce l’os- sidazione, mentre l’altra è appositamente trattata per inibire l’ossidazione. Una corrente viene fatta passare attraverso i filamenti in modo tale da riscaldarli fino a raggiungere circa 500 °C (temperatura alla quale avviene l’ossidazione). A causa di tale reazione la resistenza del filamento di platino aumenterà. La va- riazione di resistenza squilibra il ponte, creando una differenza di potenziale che può essere misurata. La variazione di resistenza è lineare nella maggior parte dei gas. Un ulteriore tipo di sensore di gas è quello basato sulla tecnologia di rilevamento ad infrarossi di tipo non dispersivo (NDIR). Tali sensori sono basati sul fatto che la luce infrarossa viene assorbita dalle molecole di gas a una particolare lunghezza d’onda. I sensori di gas NDIR sono costituiti da una sorgente ad infrarossi, un rilevatore, un filtro ottico, una came- ra del gas e dall’elettronica di elaborazione del se- gnale. Il sensore è dotato di due elementi di rilevazio- ne davanti ai quali sono posti dei filtri ottici a diversa Fig. 1 – I sensori di gas elettrochimici funzionano in base a un principio analogo a quello delle celle a combustibile 61 - ELETTRONICA OGGI 489 - OTTOBRE 2020