UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: ELE0325 – INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA
PROFESSOR: Luciano Fontes Cavalcanti
SENSOR
DE QUALIDADE DO AR
ALUNO: Emerson Pedro Lima da Silva
MATRÍCULA: 200321404
Tópicos
1- Introdução
2- Sensor TGS4160
3- Construção do Sensor TGS4160
4- Princípio de Funcionamento
5- Tratamento do Sinal
6- Circuito
7- Especificações Técnicas
8- Referências
Introdução
•
A concentração de CO2 no interior de um escritório ou
habitação é um bom indicador da qualidade do ar.
•
Ar Puro: Concentração de CO2 é, aproximadamente,
350 ppm (partes por milhão)
•
Ar sob influência da respiração, fumo, etc.: Algumas
milhares de partes por milhão.
Introdução
•
Sala de teste com
240 m3
•
Número de
pessoas varia de
10 a 80.
Introdução
•
Se alguém entrar numa sala com elevada
concentração de CO2 sente necessidade de ar puro.
Sensor TGS4160
•
É um sensor de CO2 desenvolvido pelo fabricante
japonês de sensores de gás Fígaro. Feito para
monitorização e controle da qualidade do ar.
•
Estável
•
Grande seletividade
•
Baixa dependência da umidade
Construção do Sensor TGS4160
Rede de Aço Inoxidável
Proteção
Zeolite
Elemento Sensor
Base de Plástico
Termistor
Construção do Sensor TGS4160
Rede de Aço Inoxidável
Proteção
Zeolite
Elemento Sensor
Base de Plástico
Termistor
Construção do Sensor TGS4160
Rede de Aço Inoxidável
Proteção
Zeolite
Elemento Sensor
Base de Plástico
Termistor
Construção do Sensor TGS4160
Rede de Aço Inoxidável
Proteção
Zeolite
Elemento Sensor
Base de Plástico
Termistor
Construção do Sensor TGS4160
Rede de Aço Inoxidável
Proteção
Zeolite
Elemento Sensor
Base de Plástico
Termistor
Construção do Sensor TGS4160
Rede de Aço Inoxidável
Proteção
Zeolite
Elemento Sensor
Base de Plástico
Termistor
Princípio de Funcionamento
•
O elemento sensor é
aquecido por meio de
uma resistência a até
cerca de 450 °C
•
Reação Cátodo: CO2 e O2
•
Reação no Ânodo: O2
Princípio de Funcionamento
•
Cada reação eleva o
número de elétrons no
respectivo eletrodo.
•
Surge uma diferença de
potencial devido à
diferença de carga
elétrica.
Princípio de Funcionamento
Resposta do Sensor TGS4160 à variações de CO2.
Princípio de Funcionamento
Dependência linear do sensor em relação à temperatura.
Pode ser
corrigida ligando
um termistor
interno aos
pinos 2 e 5 do
sensor.
Tratamento do Sinal
• Medição da tensão fornecida para a célula deve ser
efetuada por circuitos de alta impedância de entrada.
• Motivo: A célula tem uma resistência interna elevada. As
medições efetuadas com um circuito de baixa
impedância não produziriam resultados satisfatórios.
• Impedância de entrada deve ser maior que 100 MΩ.
• Corrente deve ser inferior a 1pA.
Tratamento do Sinal
• Circuito de Medição Apropriado
Tratamento do Sinal
• A tensão de saída do sensor é relativamente estável.
• A diferença entre o
valor correspondente
ao ar puro (350 ppm)
e um valor mais elevado
permanece
relativamente constante.
Tratamento do Sinal
• Insensibilidade ao
CO e Etanol.
• Sensibilidade do
TGS4160 ao CO2.
• Curva de resposta
do sensor é
bastante linear para
variações de CO2.
Tratamento do Sinal
• Utilização de software para tratar o sinal de saída,
considerando que:
 A concentração de CO2 no ar puro seja 350 ppm
(referência).
 No ambiente a ser medido, exista ar puro de tempos
em tempos.
Tratamento do Sinal
• Auto-calibração:
 Se durante um dia o valor de referência atual não for
atingido,o software decrementa automaticamente
uma determinada quantidade do valor de referência.
até que o valor medido volte a ser superior ao valor
armazenado como referência.
 Um desvio em qualquer direção é compensado
automaticamente.
Tratamento do Sinal
• Auto-calibração:
Circuito
•
Sensor TGS4160 incorporado no módulo AM4,
comercializado pela UNITRONIC AG.
Circuito
•
Esse módulo tem toda a eletrônica necessária para
desenvolver um sistema de controle de ventilação
(exceto o estágio de potência).
Especificações Técnicas
Referências
[1] – VOIT, Christian. Sensor de Qualidade do Ar, revista
Elektor, setembro de 2005, p. 26.
[2] – CAVALCANTI, Luciano Fontes. Notas de Aula,
Instrumentação Eletrônica, 2008.2.
[3] – www.unitronic.de/co2
[4] – www.figarosensor.com/products/4160pdf.pdf