【原创】雾霾之后,二氧化碳传感器成需求热点

winniewei 提交于 周五, 08/16/2019
【原创】雾霾之后,二氧化碳传感器成需求热点

作者:张国斌

两年前,我们最关心雾霾,朋友圈到处爆表的数字,黑色的图表和被雾霾笼罩后如仙境般的城市,我们关注PM2.5担心雾霾对我们身体造成的危害,如今在政府的大力推动下雾霾少了蓝天多了,那我们现在最该关心什么?

现在很多人在高大上的写字楼里工作,基本上一待就是一整天,而调查显示高浓度的二氧化碳会引发人嗜睡、注意力下降或者头痛,另外,当人处于密封空间时候,二氧化碳浓度就会增加,而室内空气质量和二氧化碳浓度息息相关,所以,当写字楼里的你觉得烦闷注意力下降昏昏欲睡时,也许就是房间里的二氧化碳含量过高了。

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所以二氧化碳含量现应成为室内空气质量的一个关键指标。实际上,商业区和住宅区的新风机和智能通风系统通常使用二氧化碳传感器,以更节能、更有利人体的方式进行调节通风。此外,二氧化碳传感器在室内空气质量监测中也发挥着至关重要的作用,因此可以集成在室内空气质量监测仪、空气净化器和智能温控器中。传统上的二氧化碳传感器体积大,价格昂贵一般只用在只应用在一些高端HVAC(暖通空调)设备上。现在随着人们对健康生活的追求,中低端市场开始采用二氧化碳传感器。     

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 “未来越来越多低端市场的HVAC产品上都会搭载集成二氧化碳传感器,这是未来的主流趋势,另外,空气净化器、过滤机等也会采用二氧化碳传感器。”在近日盛思锐举办的媒体圆桌会上,盛思锐大中华区总经理李锦华在介绍其首款体积仅为1立方厘米的微型二氧化碳和温湿度传感器SCD40时强调,“与前一代相比,盛思锐新的二氧化碳传感器SCD40体积更小、性能更高、价格更低。”

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据他介绍,SCD40跟同类产品相比,SCD40集成了温湿度传感器,但将体积缩小了5倍!他表示这个产品在美国圣何塞传感器展上获得了2019最佳传感器大奖!--2019最具创新产品奖!

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SCD40的过人之处

借2019年深圳国际物联网博览会之际,盛思锐在媒体会上介绍了SCD40,这款颠覆性的创新产品以光声传感原理为基础,集小尺寸和高性能为一体,为无数全新集成方式和应用场景开辟了更多可能性。由于其超高的性价比,特别适合大批量以及对成本高度敏感的应用需求 。

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据李锦华介绍,SCD40的尺寸为10mm * 10mm * 7 mm,其尺寸相比前一代SCD30缩小了5倍。但他表示SCD40在任何传感器性能指标上都不会作出妥协。通过光声传感技术,在保持最高性能的同时,大幅缩小传感器尺寸。

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传统上,红外二氧化碳传感器采用一个广谱的光源作为红外传感器的光源,光线穿过光路中的被测气体,透过窄带滤波片,到达红外探测器。其工作原理是基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性,利用气体浓度与吸收强度关系(朗伯-比尔Lambert-Beer定律)鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。其主要由红外光源、光路、红外探测器、电路和软件算法组成的光学传感器,主要用于测化合物,例如:CH4、CO2、N2O、CO、SO2、NH3、乙醇、苯等,并包含绝大多数有机物。

李锦华表示SCD40采用的是光声传感技术( Photoacoustic,PSA)与红外气体检测技术(NDIR)相似但不同。

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他指出光声传感原理已推出了几十年,到目前为止,都是为昂贵的实验室规模的仪器所用,而盛思锐在微型传感器(CMOSens ® 技术)方面的深厚专业经验,所以在微型光声传感原理方面迈出了突破性的一步。“通过规模经济和高比例的自制零部件我们可以降低价格,由于光声传感器的材料清单比红外线气体检测传感器小很多,因此光声传感器将在不久的将来决定二氧化碳传感器的价格标准。”他强调,“NDIR和光声原理是不一样的。如上图NDIR简单地讲是有一个光源和有一个探测器,这个光源和探测器之间如果发生任何偏移的话,信号就没有办法击中探测器,就可能出现一些偏差。但光声原理就很简单,有一个光源,因为它是在振动的时候有声音传到麦克风,所以在这个过程中并不会受到其它外在气体或者其它影响,所以它的效果更好。”

他特别指出,盛思锐精通NDIR,所以了解其缺陷进而可以修正缺点,给客户提供更好的产品,NDIR是一个成熟的技术,但它也有缺点无法满足最终客户的要求。为了满足客户的要求,就要用光声技术去实现。

采用这个技术的传感器外围器件大幅度减少,从下图看SCD40的外围元器件数量是15个以下,比上一代是少了20个!

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他表示SCD40属于新一代集成温湿度传感器的微型二氧化碳、温湿度传感器

不但有很好的传感性能更有多种传感器运行模式。

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SCD40的初始参数如下:

 最小的形状系数: 10 mm x 10 mm x 7 mm

 测量范围: 0 ppm – 40’000 ppm

 校准范围: 0 ppm – 5’000 ppm

 精确度:± (30 ppm + 3%)

 精密性:10 ppm CO2

 平均电流消耗:

 高性能模式: 45 mA @ 3.3V

 低功耗模式:7mA @ 3.3V

 超低功耗模式: 0.45 mA @ 3.3 V

 集成温湿度传感器 (SHTW2)

 SMD,可回流焊接,LGA贴片封装  电源电压: 2.4 – 5.5 V

 接口: I2C, 全校准输出

他表示未来传感器的发展趋势是智能化、可移动化、微型化、集成化和多样化,盛思锐致力于微型化,例如一直把温湿度传感器尺寸变得更小,并不断降低其成本。

他特别强调盛思锐对客户的支持力度很大,“我们在中国市场有很多工程师,当我们的客户出现问题时,我们都提供非常专业的支持,例如传感器嵌在PCB板上镶嵌到错误位置会导致性能下降,我们会给客户提供这些专业知识,我们的客户不是独自在战斗,我们的团队永远在支持着他们。”他指出。

这是SCD40:用3个早期样品对管道系统进行现场试验

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他表示SCD40定位于大批量以及对成本高度敏感的应用需求,既可以用于成熟市场,也可以用于一些新兴市场如智能楼宇在物联网、汽车、暖通空调系统、家电和消费电子产品等细分市场。    

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SCD40这款微型二氧化碳和温湿度传感器将于2020年上半年投入市场。

“人都是要呼吸的,只要呼吸就会产生二氧化碳,就会影响空气质量,所以这个产品的需求是长久的。”他说。

如需了解更多相关环境参数和盛思锐的其他创新环境传感器,敬请浏览:www.sensirion.com/environmental-sensing 。

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