sensor de qualidade do ar

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA: ELE0325 – INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA

PROFESSOR: Luciano Fontes Cavalcanti

SENSOR SENSOR

DE QUALIDADE DO ARDE QUALIDADE DO AR

ALUNO: Emerson Pedro Lima da Silva

MATRÍCULA: 200321404

TópicosTópicos

1- Introdução1- Introdução

2- Sensor TGS41602- Sensor TGS4160

3- Construção do Sensor TGS41603- Construção do Sensor TGS4160

4- Princípio de Funcionamento4- Princípio de Funcionamento

5- Tratamento do Sinal5- Tratamento do Sinal

6- Circuito6- Circuito

7- Especificações Técnicas7- Especificações Técnicas

8- Referências8- Referências

IntroduçãoIntrodução

• A concentração de COA concentração de CO2 2 no interior de um escritório ou no interior de um escritório ou

habitação é um bom indicador da qualidade do ar.habitação é um bom indicador da qualidade do ar.

• Ar Puro: Concentração de COAr Puro: Concentração de CO22 é, aproximadamente, é, aproximadamente,

350 ppm (partes por milhão)350 ppm (partes por milhão)

• Ar sob influência da respiração, fumo, etc.: Algumas Ar sob influência da respiração, fumo, etc.: Algumas

milhares de partes por milhão.milhares de partes por milhão.


• Sala de teste com Sala de teste com 240 m240 m33

• Número de Número de pessoas varia de pessoas varia de 10 a 80.10 a 80.


• Se alguém entrar numa sala com elevada Se alguém entrar numa sala com elevada concentração de CO2 sente necessidade de ar puro.concentração de CO2 sente necessidade de ar puro.

Sensor TGS4160Sensor TGS4160

• É um sensor de COÉ um sensor de CO22 desenvolvido pelo fabricante desenvolvido pelo fabricante

japonês de sensores de gás Fígaro. Feito para japonês de sensores de gás Fígaro. Feito para

monitorização e controle da qualidade do ar.monitorização e controle da qualidade do ar.

• EstávelEstável

• Grande seletividadeGrande seletividade

• Baixa dependência da umidadeBaixa dependência da umidade

Construção do Sensor TGS4160Construção do Sensor TGS4160

Rede de Aço InoxidávelRede de Aço Inoxidável

ProteçãoProteção

ZeoliteZeolite

Elemento SensorElemento Sensor

Base de PlásticoBase de Plástico

TermistorTermistor

Princípio de FuncionamentoPrincípio de Funcionamento

• O elemento sensor é O elemento sensor é

aquecido por meio de aquecido por meio de

uma resistência a até uma resistência a até

cerca de 450 °Ccerca de 450 °C

• Reação Cátodo: COReação Cátodo: CO22 e O e O22

• Reação no Ânodo: OReação no Ânodo: O22


• Cada reação eleva o Cada reação eleva o

número de elétrons no número de elétrons no

respectivo eletrodo.respectivo eletrodo.

• Surge uma diferença de Surge uma diferença de

potencial devido à potencial devido à

diferença de carga diferença de carga

elétrica.elétrica.


Resposta do Sensor TGS4160 à variações de COResposta do Sensor TGS4160 à variações de CO22..


Dependência linear do sensor em relação à temperatura.Dependência linear do sensor em relação à temperatura.

Pode ser Pode ser

corrigida corrigida

ligando ligando um termistor um termistor

interno aos interno aos

pinos 2 e 5 do pinos 2 e 5 do

sensor.sensor.

Tratamento do SinalTratamento do Sinal

• Medição da tensão fornecida para a célula deve ser Medição da tensão fornecida para a célula deve ser efetuada por circuitos de alta impedância de entrada.efetuada por circuitos de alta impedância de entrada.

• MotivoMotivo: A célula tem uma resistência interna elevada. As : A célula tem uma resistência interna elevada. As medições efetuadas com um circuito de baixa medições efetuadas com um circuito de baixa impedância não produziriam resultados satisfatórios.impedância não produziriam resultados satisfatórios.

• Impedância de entrada deve ser maior que 100 MImpedância de entrada deve ser maior que 100 MΩΩ..

• Corrente deve ser inferior a 1pA.Corrente deve ser inferior a 1pA.


• Circuito de Medição ApropriadoCircuito de Medição Apropriado


• A tensão de saída do sensor é relativamente estável.A tensão de saída do sensor é relativamente estável.

• A diferença entre o A diferença entre o

valor correspondentevalor correspondente

ao ar puro (350 ppm)ao ar puro (350 ppm)

e um valor mais elevado e um valor mais elevado

permanecepermanece

relativamente constante.relativamente constante.


• Insensibilidade ao Insensibilidade ao CO e Etanol.CO e Etanol.

• Sensibilidade do Sensibilidade do TGS4160 ao COTGS4160 ao CO2.2.

• Curva de resposta Curva de resposta do sensor é do sensor é bastante linear para bastante linear para variações de COvariações de CO22..


• Utilização de software para tratar o sinal de saída, Utilização de software para tratar o sinal de saída,

considerando que:considerando que:

A concentração de COA concentração de CO22 no ar puro seja 350 ppm no ar puro seja 350 ppm

(referência).(referência).

No ambiente a ser medido, exista ar puro de tempos No ambiente a ser medido, exista ar puro de tempos

em tempos.em tempos.


• Auto-calibração:Auto-calibração:

Se durante um dia o valor de referência atual não for Se durante um dia o valor de referência atual não for atingido,o software decrementa automaticamente atingido,o software decrementa automaticamente uma determinada quantidade do valor de referência. uma determinada quantidade do valor de referência. até que o valor medido volte a ser superior ao valor até que o valor medido volte a ser superior ao valor armazenado como referência.armazenado como referência.

Um desvio em qualquer direção é compensado Um desvio em qualquer direção é compensado automaticamente.automaticamente.


• Auto-calibração:Auto-calibração:

CircuitoCircuito

• Sensor TGS4160 incorporado no módulo AM4, Sensor TGS4160 incorporado no módulo AM4,

comercializado pela UNITRONIC AG.comercializado pela UNITRONIC AG.

CircuitoCircuito

• Esse módulo tem toda a eletrônica necessária para Esse módulo tem toda a eletrônica necessária para

desenvolver um sistema de controle de ventilação desenvolver um sistema de controle de ventilação

(exceto o estágio de potência).(exceto o estágio de potência).

Especificações TécnicasEspecificações Técnicas

ReferênciasReferências

[1] – VOIT, Christian. Sensor de Qualidade do Ar, revista [1] – VOIT, Christian. Sensor de Qualidade do Ar, revista

Elektor, setembro de 2005, p. 26.Elektor, setembro de 2005, p. 26.

[2] – CAVALCANTI, Luciano Fontes. Notas de Aula, [2] – CAVALCANTI, Luciano Fontes. Notas de Aula,

Instrumentação Eletrônica, 2008.2.Instrumentação Eletrônica, 2008.2.

[3] – [3] – www.unitronic.de/co2www.unitronic.de/co2

[4] – [4] – www.figarosensor.com/products/4160pdf.pdfwww.figarosensor.com/products/4160pdf.pdf

sensor de qualidade do ar

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