Доработка проветривателя или управление вентиляцией от датчика углекислого газа. Датчик co2 для вентиляции


Доработка проветривателя или управление вентиляцией от датчика углекислого газа

Уровень углекислого газа (CO2) один из важных показателей качества воздуха в помещении. Еще его уровень очень удобно использовать для управления вентиляцией.

В статье расскажу о доработке проветривателя и дистанционном управлении вентиляторами посредством микроконтроллеров и датчика CO2. Также, при желании, после небольшой доработки эту же схему можно применить и для управление приточной-вытяжной системой.

Среднестатистическая квартира обычно рассчитана на естественную вентиляцию. Это когда воздух поступает через щели в окнах и выходит через вытяжное отверстие где-то в районе кухни, туалете и т.п. В квартире с установленными пластиковыми окна щелей, как правило, не бывает и, чтобы вентиляция работала, приходится приоткрывать окна или форточки, что улучшает ситуацию с воздухом при нормально работающей вытяжке. Но таким образом мы добавляем уличный шум.

Получить свежий воздух в помещении без шума можно установкой:

  1. Приточной системы
  2. Проветривателей, подающие воздух с улицы через дырку в капитальной стене
Первый вариант решает все проблемы, но дорог и требует места под оборудование, вентиляционные каналы. Второй вариант попроще, но так как сам блок проветривателя ограниченного размера, то шумность будет зависеть от его режима работы. Вот этот вариант и рассмотрим.

Приведу здесь таблицу уровней углекислого газа и влияния его на здоровье, чтобы знать к чему стремиться:

Таким образом, будем считать уровень CO2 равный 450-1000 ppm оптимальным для помещения. Про своему опыту скажу, что при закрытых окнах и дверях, включенном на минимуме проветривателе и при нахождении в комнате двух человек, к утру получается где-то 1200-1500 ppm, что многовато.

Алгоритм работы

Примененный алгоритм для управлении производительностью вентиляции достаточно простой, но при желании можно и усложнить:

  • Берется средний уровень CO2, полученный с датчика, за некоторое время.
  • Есть 6 пороговых значений и в зависимости от этого выбирается скорость вентиляторов, которая передается по радиоканалу на микроконтроллеры, управляющие вентиляторами.
  • При понижении уровня CO2 есть некоторый порог, только после которого происходит уменьшение скорости.
  • Ночью максимальная скорость вентиляторов ограничена, чтобы уменьшить шум.
  • По командам с пульта можно увеличивать или уменьшать общую производительность вентиляции и конкретно каждого вентилятора.

В качестве датчика углекислого газа использован не дорогой бытовой CO2 монитор MIC 98130. Подача воздуха идет через проветриватель Aeropac 90A. Вытяжка усилена канальным вентилятором SystemАir IF 150.

Для управления используются микроконтроллеры Atmel AVR ATtiny44A. Данные передаются от контроллера, подключенного к монитору CO2, на контроллеры, управляющими вентиляторами, с помощью модулей на трансивере NRF24L01+. Установка режима работы и настройка возможны с помощью любого ИК пульта, либо магнита или кнопки.

Доработка монитора CO2

Монитор СO2, заказанный на ebay, как оказалось, имеет внутри инфракрасный газовый анализатор SenseAir K22 с достаточно хорошей точностью. А самое главное — имеет специальный выход с уровнем CO2 (на картинке белый разъем с четырьмя контактами).

На этом разъеме слева-направо:

  1. питание +9В
  2. общий
  3. выход уровня CO2 в ШИМ от 350 до 2000 ppm
Свободного места внутри не много, поэтому для доработки использована мини плата с трансивером NRF24L01+ и на нее же запаян микроконтроллер в SOP14 корпусе c обвязкой. Перед запайкой был включен фьюз DWEN для программирования и отладки по протоколу debugWIRE.

По радио-модулям есть одно замечание — дальность передачи не достаточно велика. Тем более если есть стены, двери между передатчиком и приемником. Так что лучше выбирать модули с внешней антенной или стараться чтобы между передатчиком и приемником было как можно меньше препятствий.

Существует совместимый с nRF24L01+ китайский чип с повышенной мощностью передачи — SI24R01. Модули с ним обычно стоят дешевле, так что лучше брать с ним. Я, правда, не нашел вменяемые мини модули с этим чипом и в проекте еще используются модули и с родным nRF24L01+ чипом. Для включения повышенной мощности передачи у SI24R01 используется бит 0 регистра RF_SETUP.

На резисторах R1, R2 собран делитель для уменьшения напряжения, получаемого с датчика. Величина CO2 получается при вычислении времени между сменой уровня на ноге контроллера. Время берется из счетчика 16 битного таймера. Чтобы меньше проводить вычислений микроконтроллер работает на частоте 8.192МГц, а делитель таймера установлен в 1024. Таким образом счетчик таймера TCNT1 увеличивается каждые 0.125мс. Получается для того, чтобы вычислить уровень CO2 — нужно счетчик таймера разделить на 4 и вычесть 4.

ШИМ сигнал на выходе датчика:

Схема:

Фоторезистор LDR1 используется для определения порога темноты, кнопка — для первоначального запоминания команд ИК пульта. Светодиод информирует об ошибках передачи, а так же используется для настройки.

Для управления и настройки решил использовать обычный ИК пульт, команды которого нужно сначала прописать в микроконтроллер. Вход в режим программирования — нажать и удерживать кнопку более 3 секунд. Затем по порядку облучить ИК приемник, нажимая на кнопки пульта. ИК команды:

  1. вверх,
  2. вниз,
  3. выбор,
  4. установка корректировки скорости каждого вентилятора.
В обычном режиме команды «вверх» и «вниз» увеличивают или уменьшают скорости всех вентиляторов на одну ступень. Команда «выбор» — сброс. С помощью команды 4 происходит вход в режим установки смещения скорости каждого вентилятора. Сначала выбирается номер вентилятора, затем после выбора вводится смещение. Светодиод в этому режиме промигивает текущий выбор.

Команды идентифицируются микроконтроллером таким образом:

  • с помощью таймера 0 получаем время от предыдущего фронта сигнала (прерывание PCINT1)
  • если это первый импульс, то проверяем его длительность, чтобы сразу исключить ложное срабатывание
  • если произошло изменение длительности в 1.5 раза по сравнению с предыдущем значением, то добавляем в битовый массив 1, иначе 0.
  • вычислям хеш (2 байта) битового массива и используем его для идентификации команды
Используется простая хеш функция, для уменьшения нагрузки на контроллер,с формулой: hash = hash * 17 + x if(IRSignalTimer > IRSignalTimerLast) // bit = a / b > 1.5 bit = (uint8_t)(IRSignalTimer - IRSignalTimerLast) > IRSignalTimerLast / 2; else bit = (uint8_t)(IRSignalTimerLast - IRSignalTimer) > IRSignalTimer / 2; IRReadedByte = (IRReadedByte << 1) | bit; if(++IRArrayBit > 7) { IRArrayBit = 0; IRHash = ((IRHash << 4) + IRHash) + IRReadedByte; // * 17 IRReadedByte = 0; } По работе с радио-модулями NRF24L01 написано много статей, по этому углубляться в эту тему не буду. Скажу только, что настроены они на работу со скоростью 1Mbps, используется CRC и каждая передача должна быть подтверждена ACK пакетом. Для общения контроллера и модуля используется хардварный USI интерфейс. Вывод IRQ не используется, проверка подтверждения передачи пакета идет в цикле в функции NRF24_Transmit.

Передается на каждый вентилятор — уровень CO2, скорость вентилятора и признак ночи. В текущем проекте контроллеры, управляющие вентиляторами, пока используют только скорость.

Доработка проветривателя

У меня установлены проветриватели Aeropac 90A фирмы SIEGENIA-AUBI — это достаточно древняя модель. Работает уже не один год и, как показала практика, штука в общем-то полезная. Воздух он гонит через 80 мм отверстие в стене и имеет угольный фильтр. Шумоизоляция от звуков с улицы очень хорошая.

Внутри установлен центробежный вентилятор Ebmpapst R2E133-BH96-19. С шумностью самого вентилятора после стольких лет работы не все гладко. На низких оборотах может проявляться низкочастотный гул, а на высоких — некоторое подвывание. Причем это проявляется индивидуально. Один вентилятор больше гудит на низких оборотах, другой посвистывает на высоких. Решил эту проблему ограничением скорости.

В проветривателе очень интересно реализована схема регулировки оборотов двигателя — с низких оборотов до средних плавно, а затем включается сразу максимальная скорость. Если на минимальной и средней скорости он работает достаточно тихо, то при максимальной скорости находиться в помещении не комфортно. В новой модели — Aeropac SN, не смотря на цифровую ступенчатую регулировку, принцип регулировки оборотов остался прежним — c 1 по 6 скорости обороты регулируются где-то до середины, а потом сразу максимум.

На схеме электронный блок проветривателя обведен пунктирной линией:

Доработка заключается в перерезании дорожки, ведущей от среднего вывода переменного резистора RV1 к резисторам R6 и R7. В разрыв подключается оптопары U2 и U3, которые будут управлять оборотами вентилятора. Управляющий ШИМ сигнал на оптопары подает микроконтроллер через интегрирующую RC цепочку. Светодиод в оптопаре начинает проводить ток только с определенного напряжения, поэтому в программе есть настройка минимального значения ШИМ сигнала. Переменный резистор остается, и им, при желании, можно ограничить максимальную скорость.

Если производительности на средней скорости не хватает, то ее возможно увеличить заменой конденсатора C9 на конденсатор большей емкости. На плате предусмотрительно есть отверстия под два размера конденсаторов — с расстоянием 27.5мм и 22мм между выводами.

Места внутри проветривателя достаточно — влезет и не одна плата. Единственная проблема может возникнуть с радио модулями. Корпус двойной и сделан из толстого пластика. С радио-модулем на родном чипе nRF24L01+ не было связи с соседней комнатой. Выкрутился так — припаял одножильный медный провод к встроенной антенне, вывел его наружу через дырку для светодиода и расположил конец под крутилкой переменного резистора. С согласованием антенны не заморачивался. Связь появилась.

Для настройки вместо кнопки используется геркон (SW1), чтобы не портить внешний вид и не нарушать звукоизоляцию. Магнита от жесткого диска вполне хватает.

Вытяжка

Поступающий воздух должен в итоге куда-то выходить. Естественная вытяжка даже если как-то и справляется зимой, то уж летом ее скорее всего будет не достаточно. В моем случае я использовал канальный вентилятор SystemАir IF 150 с однофазным двигателем. Внешний диаметр у него 15 см.

Регулировка его оборотов ступенчатая и сделана на конденсаторах. Опто-симисторы шунтируют конденсаторы, изменяя таким образом напряжение, подаваемое на двигатель вентилятора. При двух конденсаторах получается 4 скорости.

Схема:

Так как вытяжка установлена на кухне, решил заодно сделать дополнительное управление вентилятором от пульта. Чтобы, если варится на плите что-то серьезное, нажатием одной кнопки включать вытяжку на максимум. Скорость, полученная по радиоканалу при этом игнорируется.

Программа управления вентиляторами универсальная и, в зависимости от настроек в энергонезависимой памяти, может управлять вентиляторами как с помощью ШИМ, так и в дискретном режиме. Подключен ли ИК приемник к контроллеру задается тоже в EEPROM.

В программу заложена возможность ретранслировать принятый пакет дальше — на другой вентилятор. Таким образом, например, можно увеличить расстояние между датчиком CO2 и вентилятором вытяжки.

Исходник на C (для Atmel Studio 6.1): yadi.sk/d/cGpSoKqZEceQN

habr.com

Доработка проветривателя или управление вентиляцией от датчика углекислого газа

Уровень углекислого газа (CO2) один из важных показателей качества воздуха в помещении. Еще его уровень очень удобно использовать для управления вентиляцией.

В статье расскажу о доработке проветривателя и дистанционном управлении вентиляторами посредством микроконтроллеров и датчика CO2. Также, при желании, после небольшой доработки эту же схему можно применить и для управление приточной-вытяжной системой.

Среднестатистическая квартира обычно рассчитана на естественную вентиляцию. Это когда воздух поступает через щели в окнах и выходит через вытяжное отверстие где-то в районе кухни, туалете и т.п. В квартире с установленными пластиковыми окна щелей, как правило, не бывает и, чтобы вентиляция работала, приходится приоткрывать окна или форточки, что улучшает ситуацию с воздухом при нормально работающей вытяжке. Но таким образом мы добавляем уличный шум.

Получить свежий воздух в помещении без шума можно установкой:

  1. Приточной системы
  2. Проветривателей, подающие воздух с улицы через дырку в капитальной стене

Первый вариант решает все проблемы, но дорог и требует места под оборудование, вентиляционные каналы. Второй вариант попроще, но так как сам блок проветривателя ограниченного размера, то шумность будет зависеть от его режима работы. Вот этот вариант и рассмотрим.

Приведу здесь таблицу уровней углекислого газа и влияния его на здоровье, чтобы знать к чему стремиться:

Таким образом, будем считать уровень CO2 равный 450-1000 ppm оптимальным для помещения. Про своему опыту скажу, что при закрытых окнах и дверях, включенном на минимуме проветривателе и при нахождении в комнате двух человек, к утру получается где-то 1200-1500 ppm, что многовато.

Алгоритм работы

Примененный алгоритм для управлении производительностью вентиляции достаточно простой, но при желании можно и усложнить:

  • Берется средний уровень CO2, полученный с датчика, за некоторое время.
  • Есть 6 пороговых значений и в зависимости от этого выбирается скорость вентиляторов, которая передается по радиоканалу на микроконтроллеры, управляющие вентиляторами.
  • При понижении уровня CO2 есть некоторый порог, только после которого происходит уменьшение скорости.
  • Ночью максимальная скорость вентиляторов ограничена, чтобы уменьшить шум.
  • По командам с пульта можно увеличивать или уменьшать общую производительность вентиляции и конкретно каждого вентилятора.

В качестве датчика углекислого газа использован не дорогой бытовой CO2 монитор MIC 98130. Подача воздуха идет через проветриватель Aeropac 90A. Вытяжка усилена канальным вентилятором SystemАir IF 150.

Для управления используются микроконтроллеры Atmel AVR ATtiny44A. Данные передаются от контроллера, подключенного к монитору CO2, на контроллеры, управляющими вентиляторами, с помощью модулей на трансивере NRF24L01+. Установка режима работы и настройка возможны с помощью любого ИК пульта, либо магнита или кнопки.

Доработка монитора CO2

Монитор СO2, заказанный на ebay, как оказалось, имеет внутри инфракрасный газовый анализатор SenseAir K22 с достаточно хорошей точностью. А самое главное — имеет специальный выход с уровнем CO2 (на картинке белый разъем с четырьмя контактами).

На этом разъеме слева-направо:

  1. питание +9В
  2. общий
  3. выход уровня CO2 в ШИМ от 350 до 2000 ppm

Свободного места внутри не много, поэтому для доработки использована мини плата с трансивером NRF24L01+ и на нее же запаян микроконтроллер в SOP14 корпусе c обвязкой. Перед запайкой был включен фьюз DWEN для программирования и отладки по протоколу debugWIRE.

По радио-модулям есть одно замечание — дальность передачи не достаточно велика. Тем более если есть стены, двери между передатчиком и приемником. Так что лучше выбирать модули с внешней антенной или стараться чтобы между передатчиком и приемником было как можно меньше препятствий.

Существует совместимый с nRF24L01+ китайский чип с повышенной мощностью передачи — SI24R01. Модули с ним обычно стоят дешевле, так что лучше брать с ним. Я, правда, не нашел вменяемые мини модули с этим чипом и в проекте еще используются модули и с родным nRF24L01+ чипом. Для включения повышенной мощности передачи у SI24R01 используется бит 0 регистра RF_SETUP.

На резисторах R1, R2 собран делитель для уменьшения напряжения, получаемого с датчика. Величина CO2 получается при вычислении времени между сменой уровня на ноге контроллера. Время берется из счетчика 16 битного таймера. Чтобы меньше проводить вычислений микроконтроллер работает на частоте 8.192МГц, а делитель таймера установлен в 1024. Таким образом счетчик таймера TCNT1 увеличивается каждые 0.125мс. Получается для того, чтобы вычислить уровень CO2 — нужно счетчик таймера разделить на 4 и вычесть 4.

ШИМ сигнал на выходе датчика:

Схема:Схема

Фоторезистор LDR1 используется для определения порога темноты, кнопка — для первоначального запоминания команд ИК пульта. Светодиод информирует об ошибках передачи, а так же используется для настройки.

Для управления и настройки решил использовать обычный ИК пульт, команды которого нужно сначала прописать в микроконтроллер. Вход в режим программирования — нажать и удерживать кнопку более 3 секунд. Затем по порядку облучить ИК приемник, нажимая на кнопки пульта.

ИК команды:

  1. вверх,
  2. вниз,
  3. выбор,
  4. установка корректировки скорости каждого вентилятора.

В обычном режиме команды «вверх» и «вниз» увеличивают или уменьшают скорости всех вентиляторов на одну ступень. Команда «выбор» — сброс. С помощью команды 4 происходит вход в режим установки смещения скорости каждого вентилятора. Сначала выбирается номер вентилятора, затем после выбора вводится смещение. Светодиод в этому режиме промигивает текущий выбор.

Команды идентифицируются микроконтроллером таким образом:

  • с помощью таймера 0 получаем время от предыдущего фронта сигнала (прерывание PCINT1)
  • если это первый импульс, то проверяем его длительность, чтобы сразу исключить ложное срабатывание
  • если произошло изменение длительности в 1.5 раза по сравнению с предыдущем значением, то добавляем в битовый массив 1, иначе 0.
  • вычислям хеш (2 байта) битового массива и используем его для идентификации команды

Используется простая хеш функция, для уменьшения нагрузки на контроллер, с формулой: hash = hash * 17 + x

if(IRSignalTimer > IRSignalTimerLast) // bit = a / b > 1.5 bit = (uint8_t)(IRSignalTimer - IRSignalTimerLast) > IRSignalTimerLast / 2; else bit = (uint8_t)(IRSignalTimerLast - IRSignalTimer) > IRSignalTimer / 2; IRReadedByte = (IRReadedByte << 1) | bit; if(++IRArrayBit > 7) { IRArrayBit = 0; IRHash = ((IRHash << 4) + IRHash) + IRReadedByte; // * 17 IRReadedByte = 0; }

По работе с радио-модулями NRF24L01 написано много статей, по этому углубляться в эту тему не буду. Скажу только, что настроены они на работу со скоростью 1Mbps, используется CRC и каждая передача должна быть подтверждена ACK пакетом. Для общения контроллера и модуля используется хардварный USI интерфейс. Вывод IRQ не используется, проверка подтверждения передачи пакета идет в цикле в функции NRF24_Transmit.

Передается на каждый вентилятор — уровень CO2, скорость вентилятора и признак ночи. В текущем проекте контроллеры, управляющие вентиляторами, пока используют только скорость.

Доработка проветривателя

У меня установлены проветриватели Aeropac 90A фирмы SIEGENIA-AUBI — это достаточно древняя модель. Работает уже не один год и, как показала практика, штука в общем-то полезная. Воздух он гонит через 80 мм отверстие в стене и имеет угольный фильтр. Шумоизоляция от звуков с улицы очень хорошая.

Внутри установлен центробежный вентилятор Ebmpapst R2E133-BH96-19. С шумностью самого вентилятора после стольких лет работы не все гладко. На низких оборотах может проявляться низкочастотный гул, а на высоких — некоторое подвывание. Причем это проявляется индивидуально. Один вентилятор больше гудит на низких оборотах, другой посвистывает на высоких. Решил эту проблему ограничением скорости.

В проветривателе очень интересно реализована схема регулировки оборотов двигателя — с низких оборотов до средних плавно, а затем включается сразу максимальная скорость. Если на минимальной и средней скорости он работает достаточно тихо, то при максимальной скорости находиться в помещении не комфортно. В новой модели — Aeropac SN, не смотря на цифровую ступенчатую регулировку, принцип регулировки оборотов остался прежним — c 1 по 6 скорости обороты регулируются где-то до середины, а потом сразу максимум.

На схеме электронный блок проветривателя обведен пунктирной линией:Схема

Доработка заключается в перерезании дорожки, ведущей от среднего вывода переменного резистора RV1 к резисторам R6 и R7. В разрыв подключается оптопары U2 и U3, которые будут управлять оборотами вентилятора. Управляющий ШИМ сигнал на оптопары подает микроконтроллер через интегрирующую RC цепочку. Светодиод в оптопаре начинает проводить ток только с определенного напряжения, поэтому в программе есть настройка минимального значения ШИМ сигнала. Переменный резистор остается, и им, при желании, можно ограничить максимальную скорость.

Если производительности на средней скорости не хватает, то ее возможно увеличить заменой конденсатора C9 на конденсатор большей емкости. На плате предусмотрительно есть отверстия под два размера конденсаторов — с расстоянием 27.5мм и 22мм между выводами.

Места внутри проветривателя достаточно — влезет и не одна плата. Единственная проблема может возникнуть с радио модулями. Корпус двойной и сделан из толстого пластика. С радио-модулем на родном чипе nRF24L01+ не было связи с соседней комнатой. Выкрутился так — припаял одножильный медный провод к встроенной антенне, вывел его наружу через дырку для светодиода и расположил конец под крутилкой переменного резистора. С согласованием антенны не заморачивался. Связь появилась.

Для настройки вместо кнопки используется геркон (SW1), чтобы не портить внешний вид и не нарушать звукоизоляцию. Магнита от жесткого диска вполне хватает.

Вытяжка

Поступающий воздух должен в итоге куда-то выходить. Естественная вытяжка даже если как-то и справляется зимой, то уж летом ее скорее всего будет не достаточно. В моем случае я использовал канальный вентилятор SystemАir IF 150 с однофазным двигателем. Внешний диаметр у него 15 см.

Регулировка его оборотов ступенчатая и сделана на конденсаторах. Опто-симисторы шунтируют конденсаторы, изменяя таким образом напряжение, подаваемое на двигатель вентилятора. При двух конденсаторах получается 4 скорости.

Схема:Схема

Так как вытяжка установлена на кухне, решил заодно сделать дополнительное управление вентилятором от пульта. Чтобы, если варится на плите что-то серьезное, нажатием одной кнопки включать вытяжку на максимум. Скорость, полученная по радиоканалу при этом игнорируется.

Программа управления вентиляторами универсальная и, в зависимости от настроек в энергонезависимой памяти, может управлять вентиляторами как с помощью ШИМ, так и в дискретном режиме. Подключен ли ИК приемник к контроллеру задается тоже в EEPROM.

В программу заложена возможность ретранслировать принятый пакет дальше — на другой вентилятор. Таким образом, например, можно увеличить расстояние между датчиком CO2 и вентилятором вытяжки.

Исходник на C (для Atmel Studio 6.1)

we.easyelectronics.ru

обзор, конструкции, производители :: SYL.ru

Несмотря на то что в обиходе слово «воздух» часто заменяется на «кислород», на самом деле, это не единственный его компонент. В составе воздуха только 21 % кислорода и почти 79 % - азота. И только 0,03 % составляет уровень CO2 в воздухе. Однако данный газ имеет важнейшее значение для живых организмов. С этим связана актуальность использования CO2-датчиков для измерения его концентрации.

Необходимость датчиков

Во многих случаях концентрацию углекислого газа - CO2 измеряют не в процентах, а в промилле (ppm).

Если уровень данного газа в воздухе возрастает, человек начинает ощущать сонливость, усталость, духоту, потерю функции сосредоточения, теряется внимание, появляется лишняя раздражительность, снижается работоспособность.

Сильное увеличение концентрации данного газа приводит к приступам удушья или даже к потере сознания.

Газообмен в клетках

В закрытых непроветриваемых комнатах в воздухе ощущается недостаток кислорода и избыток углекислоты. При этом человек начинает в большом объеме потреблять остатки кислорода, все более насыщая воздух углекислым газом. Диффузионная способность последнего превышает таковую у кислорода в 25-30 раз, что и обусловливает повышенную чувствительность человека к его избытку.

Нормальный газообмен в организме человека протекает лишь при оптимальном значении парциального давления углекислоты в крови.

Изменение данного значения в любую сторону способствует тому, что транспортировка кислорода к клеткам ухудшается. При задержке дыхания перенос углекислоты не прекращается; глубокий вдох после этого обусловлен возрастанием величины парциального давления CO2.

Таким образом, нахождение человека в течение длительного промежутка времени в помещении с высокой концентрацией углекислого газа, способствует возникновению негативных последствий. Поэтому всегда делался акцент на том, что помещение необходимо проветривать для вентиляции. Датчик CO2 позволяет осуществлять контроль воздухообмена.

Классификация датчиков

По источнику питания датчики CO2 классифицируют на:

  • стационарные, которые работают от обычной электрической сети, монтаж которых возможно осуществлять на стены, столы, полы и воздушные каналы;
  • автономные, которые работают за счет аккумуляторной энергии.

В воздуховодах концентрация CO2 определяется с помощью канальных датчиков, в офисных и жилых помещениях — комнатных датчиков.

Усовершенствованные датчики способны осуществлять менеджмент системы вентиляции, регулируя расход приточного воздуха и осуществлять калибровку на открытой местности.

В современных приборах подобного типа предусмотрена возможность осуществления контроля не только уровня загазованности диоксидом углерода, но и температурного и влажностного режимов, некоторые модели могут информировать о возникновении задымленности помещения.

Устройство газоанализатора диоксида углерода

Недисперсионные устройства оснащаются светофильтрами либо приемниками, принцип работы которых схож с первыми. Также в данном устройстве присутствует рабочая камера, из которой воздух перетекает в следующий приемник.

Источником излучения может быть инфракрасный лазер, светодиод, нагретая спираль.

В инфракрасных датчиках применяются селективные приемники, элементы полупроводников, болометры и термобатареи. В селективном приемнике используется немонохроматическое излучение, в остальных случаях датчики имеют в своем составе фильтры интерференционные или газовые. В некоторых моделях используется сборный фильтр, состоящий из двух, один из которых пропускает ИК-полосу заданного диапазона, а другой — не пропускает.

Рассогласование сигналов осуществляется с помощью использования вычислительного устройства и сборного детектора, расположенных сзади фильтра.

Те датчики, которые предназначены для работы на открытой местности, производятся из поликарбоната РС. Для работы внутри помещений используются приборы из акрилонитрил-бутадиен-стирола, поскольку у них пониженная ударопрочность и более низкий температурный диапазон.

Датчики диоксида углерода способны избирательно поглощать молекулу СО2. Дисперсионные датчики используют одноволновое излучение, получаемое монохроматографом.

Эксплуатация

Их монтируют в зоне непосредственного обслуживания или вытяжном воздуховоде.

Для предотвращения газообмена между кислородом воздуховода и анализатора корпус последнего необходимо изолировать.

С целью доступности информации, выдаваемой датчиками, их размещают на оптимальной высоте в освещенном пространстве.

Если определяется уровень СО2 на открытом воздухе, то после выноса прибора по инструкции осуществляют его продувку.

Известные проблемы

В случае если прибор подвержен влиянию ветра, пыли, осадков, вибрации, удару пара, непосредственно перед ним нужно монтировать грязевой щиток.

Если вода попадет в корпус прибора, он может выйти из строя. В большинстве случаев действие воды распространяется на концы проводов, поскольку у прибора достаточно герметичный корпус. Тогда есть риск возникновение коррозии, ослабления клеммных соединений. С целью предотвращения этого необходимо осуществлять обработку антикоррозийными жидкостями и производить блокировку портов, не используемых в текущий момент времени.

Вентиляция нескольких помещений одним датчиком

Для этого могут использоваться приточно-вытяжные датчики ZENIT и ZENIT HECO, а также бытовое оборудование I-VENT и CAPSULE.

На приточном канале в каждом помещении устанавливается пропорциональный клапан. При наличии вытяжки в каждом помещении там также располагается подобный клапан. Для каждого вытяжного канала или даже для помещения устанавливается свой sensor CO2, на котором монтируется VAV-система изготовителем.

При попадании человека в охваченные помещения датчик фиксирует увеличение концентрации углекислоты. Пропорциональный клапан имеет электропривод, на основании чего осуществляется регулировка воздухообмена.

В этом случае качество воздуха в помещении поддерживается на самом высоком уровне. Концентрация CO2 в воздухе находится в оптимальных значениях.

По мере входа-выхода людей в помещения с воздухообменом, контролируемым датчиками, он возрастает или уменьшается до оптимальных значений.

Можно применять и один датчик вместо нескольких в вытяжном канале, однако один прибор фиксирует суммарную концентрацию на все комнаты с единым вытяжным вентилятором. Воздухообмен будет регулироваться одинаково, что не всегда оправдано.

Вентиляция одной комнаты одним датчиком

Для этого устанавливается только датчик CO2 в вытяжном канале (монтаж осуществляет изготовитель). Воздухообмен регулируется автоматически. В качестве датчиков могут использоваться те же марки, как и для вентиляции нескольких помещений.

При этом создается система вентиляции, имеющая оптимальные характеристики, полностью автоматизированная, характеризующаяся небольшими эксплуатационными затратами.

Расчет вентиляционной системы по углекислому газу

Для расчета необходимо владеть информацией об уровне исследуемого газа за окном, человеческом потоке в исследуемых помещениях, какой физической активностью заняты люди, пребывающие в данных помещениях, какая концентрация углекислоты необходима.

С целью компенсации выделения CO2 каждым человеком рассчитывается воздухообмен по формуле L=(G×550)/(X2-X1). Сделаем необходимые пояснения:

  • L - воздухообмен, м3/ч;
  • X1 — уровень углекислого газа в приточном воздухе, ppm;
  • X2 - ПДК CO2 в воздухе комнаты, ppm;
  • G — объем углекислоты, выделяемой каждым человеком, л/час;
  • 550 – коэффициент, использующийся для преобразования величин X1 и X2 в г/м3из ppm.

Выделение углекислоты каждым человеком составляет в среднем 23 л/ч, при этом в большем объеме выделения отмечаются при тяжелой физической работе (до 63 л/ч), легкой работе (до 36 л/ч) и ходьбе (до 33 л/ч). Наименьший объем данного газа выделяется во время сна (12 л/ч), сидячей и офисной работы (15-18 л/ч).

Концентрация этого газа в сельской местности составляет 332 ppm. Города загазованы больше. Так, в небольших городах с численностью населения до 300 тыс. человек эта величина составляет 409 ppm, а в городах с большей численностью — 511 ppm.

Качество воздуха в жилых и офисных помещениях по DIN EN 13779

В этом нормативном документе установлена классификация по превышению содержа­ния СО2 в помещении по отношению к концентрации наружного воздуха.

Здесь установлено, что высококачественный воздух имеет типовой диапазон <400 ppm, воздух среднего качества — 400-600 ppm, воздух удовлетворительного качества — 600-1000 ppm, низкокачественный воздух - >1000 ppm.

Регулирование подачи воздуха

От того, насколько эффективно производятся измерения датчиком углекислоты, зависит эффективность работы вытяжного вентилятора. В то время, когда в помещении находится много людей, система вентиляции должна работать на пределе своих возможностей. По мере уменьшения числа людей в комнате подача воздуха должна постепенно снижаться, вплоть до полной остановки подачи воздуха. Это может достигаться с помощью последовательных циклов включения и отключения нескольких вентиляторов или возможного применения вентиляторов, имеющих двухскоростной электропривод, а также при динамичном снижении или повышении числа оборотов электроприводов вентиляторов при частотном регулировании. Последний способ является наиболее предпочтительным.

Рассмотрим некоторые датчики уровня концентрации углекислого газа российского производства, а также иностранные.

Датчики уровня CO2 от SenceAir

Данная шведская компания является мировым лидером в области проектирования и производства рассматриваемых типов газоанализаторов. Устройства, производимые этой компанией, отличаются высокими эксплуатационными свойствами. Они могут подключаться к ПК, в результате чего можно добиться длительной работы этих приборов. Диапазон измерения составляет до 5000 ppm с точностью 30 ppm. Используется сенсор NDIR.

Детектор углекислого газа от компании «Мастер Кит»

Этот прибор по заверению производителя способен определять концентрацию CO2 в диапазоне от 0 до 3000 ppm с точностью при измерении от 0 до 2000 ppm в районе 10 % (при больших значениях точность не указана).

Эксплуатироваться прибор должен при температуре +25 °С. При несовпадении температуры необходимо вносить соответствующие поправки. Применение прибора не может осуществляться при t, превышающей +50 °С, и если она ниже 0 °С. Данный параметр измеряется с помощью рассматриваемого детектора. Температура может выражаться как в градусах Цельсия, так и в градусах Фаренгейта.

У прибора есть светодиодные индикаторы, показывающие уровень загазованности углекислотой: зеленый при концентрации до 800 ppm, желтый — от 800 до 1200 ppm, красный — при уровне более 1200 ppm. Эта информация нанесена на коробку с прибором.

Страна изготовления — Китай. Прибор комплектуется USB-кабелем и инструкцией, которая приведена на русском языке. Кабель необходим для обеспечения питания прибора. Эксплуатация данного прибора предполагает использование «родного» USB-кабеля, поскольку не каждый сюда подойдет.

Продолжительность жизни сенсора — 5-10 лет.

Калибровку нужно осуществлять каждые три года. Для этого, а также для построения графиков по данным, полученным с помощью детектора, используется специальная программа, доступная для ОС Windows, а также в виде исходных кодов — для семейства ОС GNU/Linux (графики), созданная независимым программистом и не поддерживаемая компанией.

В качестве сенсора выступает не химический, а NDIR-сенсор, относящийся к современным устройствам.

Предназначен датчик CO2 для дома. Это обусловлено тем, что у него невысокая точность 100 ppm.

Прибор отечественного производства

ООО «Квазар» выпускает множество газоанализаторов, в том числе и датчик СО2 под маркой «ОКА-Т-CO2».

Этот датчик монтируется на DIN-рейку. Индикация показаний — цифровая.

Как и у иностранных аналогов, у него есть интерфейс для связи с компьютером.

В отличие от зарубежных аналогов данный прибор градуирован не в ppm, а в объемных процентах. Диапазон измерений — от 0 до 5. При 0,5 % прибор подает сигнал, что можно настроить. Относительная погрешность прибора, по заявлениям производителя составляет 25 %, что достаточно много по сравнению с предыдущими рассматриваемыми моделями.

Поверка должна производиться ежегодно. Плюсом является широкий температурный диапазон работы — от -40 °С до +50 °С.

В заключение

Датчики углекислого газа отображают информацию в цифровом виде. Она необходима для того, чтобы человек всегда был в тонусе, хорошо себя чувствовал. Существуют подобные приборы как иностранного, так и отечественного производства.

www.syl.ru

AirMaster 2 датчик пыли, CO2, VOC, формальдегида

Полный обзор делать не буду, опишу только важные изменения от первой версии. Обзор первой версии здесь — спасибо pterodaktil

Новые компоненты и новая цена. $170 + доставка (мне около $30 вышло) 1. Добавили микро-СД кард ридер! Теперь, в присутствии карточки, пишет на нее в CSV формате каждые несколько секунд все показания!

2. Поменяли датчик СО2 — теперь SenseAir S8 (инфа)

3. Датчик формальдегида вроде тот же (Dart 2 FE-5), но с доп платой усилителя версии 4 V3 Dart module — <4.7mV 10bit 0.01mg / m3 V4 Dart module new AutoSense, auto compensation — <150μV 12bit 0.004mg / m3

4. Батарейка для даты и времени

5. Литиевая батарейка теперь 18650 (LG 3350mAh — lggbf1l1865, сколько реально — не знаю)

6. Температурный дадчик теперь на плате — SHT20 (инфа)

7. Датчик VOC тот же — TGS2602 (инфа)

8. Датчик PM2.5/PM10 частиц новый — G7M (Plantower PMS7003 — инфа)

9. Регулируется яркость экрана — 3 уровня + ночной

10. Светодиоды очень яркие и выключить нельзя. Ночью в комнате замерял уровень (всю ночь) — пришлось пластиковой карточкой закрывать. Даже с этим — было как ночник =)

Еще у платы 2 доп выхода на 4 пина (I2C?). Как продавец сказал — для новых сенсоров. Еще в след. версии будет WiFi — на плате уже выход есть, и на одном из экранов Wifi not connected пишет =)

Инструкцию на английском закинул сюда — до 19.06 доступна

PS: Я не знаю, сколько в России стоит услуга по замеру вредных веществ в доме или квартире. Где я живу — очень дорого. Дороже этого прибора. Для кого-то, он может быть дорогой игрушкой. Для меня — индикатор. Если он покажет завышения по каким-то показаниям, то я вызову спецов, если сам не найду источника. Пока все в норме, только СО2 в комнате высоковат — 1800 при норме до 1200 (2 взрослых и ребенок, дверь в комнату приоткрыта, окна-стеклопакет — закрыты). В офисе, в конце рабочего дня — тяжелая голова. Думал СО2 завышено. Проверил — все в норме, даже лучше чем дома.

mysku.ru

Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Многие пользователи популярного детектора углекислого газа (CO2) MT8057 задают нам вопросы о том, как реализовать с помощью данного детектора управление приточной или вытяжной вентиляцией. Просмотрев наш ассортимент, мы нашли устройство, с помощью которого и хотим предложить решение данной задачи.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Внешний вид детектора можно увидеть на рис. 1.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 1

В качестве силового элемента управления вентилятором был выбран модуль MP515. Внешний вид модуля можно увидеть на рис. 2

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 2

MT8057 представляет собой точный прибор, для измерения в составе воздуха концентрации CO2. Прибор оснащен жидкокристаллическим дисплеем, для точного контроля и тремя индикаторами, для оперативного контроля концентрации углекислого газа. В качестве приятного дополнения прибор показывает состояние температуры в месте его установки. При необходимости, с помощью кнопок управления можно изменить включение индикации оперативного контроля.

MP515 представляет собой силовое реле с электронным ключом. Модуль предназначен для управления силовыми электроприборами до 2000 Вт от слаботочных выходов различных датчиков и устройств управления, обеспечивая гальваническую развязку от электроприбора. Для управления модулем необходимо напряжение от 1В до 5В, которое можно получить от головного устройства. В модуле предусмотрено место для установки беспроводного приемника MK324 диапазона 433 МГц. Питать модуль можно как от источника напряжением +5В, например PW0512, так и от USB порта ПК или адаптера зарядки смартфона или телефона.

Для подключения силового реле нам потребуется разобрать MT8057. Для этого, необходимо с помощью маленькой отвертки отогнуть защелки в пазах корпуса датчика рис. 3.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 3

Затем открутите три винта и отсоедините трубку забора воздуха рис. 4.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 4

Теперь извлеките плату и расположите ее индикацией на себя. Затем необходимо будет припаять один из трех проводов к крайнему резистору RledR, ограничивающего ток красного светодиода с надписью LedR, рис. 5.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 5

Второй провод подпаиваем к выводу кнопки ModeKey подключенной к общей шине платы. Третий вывод подпаиваем к среднему контакту элемента THRO, рис. 6.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 6

На данный вывод приходит напряжение питания +5В. Это напряжение нам необходимо для питания силового модуля MP515. Собственно говоря, такое подключение нам позволит питать всю схему как с microUSB входа самого датчика, так и с miniUSB входа силового модуля. Это будет полезно при инсталляции данной схемы.

Схему подключения вентилятора к силовому реле можно увидеть на рис. 7

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 7

При необходимости ручного управления приточной вентиляцией, совместно с силовым модулем, можно применить комплект беспроводного управления MK324, рис. 8.

MK324 представляет собой комплект из четырех канального передатчика и приемника, диапазона 433 МГц. Питание пульта осуществляется от 12В элемента питания, серии 23А. Время работы от одного элемента не менее 1 года. Приемник рассчитан на напряжение питания 5В. Дальность работы комплекта составляет 30м. Этого вполне достаточно для применения в условиях частного дома или квартиры. Так как в беспроводном модуле будет задействован только один канала управления, то свободные можно задействовать для управления освещения или других электроприборов.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 8

Данный комплект без особых усилий устанавливается на штатное место, предусмотренное в силовом реле MP515. После такой несложной модификации, появится возможность принудительно включать приточную вентиляцию при желтой индикации датчика СО2.Вариант установки вентилятора, приточной вентиляции, можно увидеть на рис. 9.

Мастер Кит Управляем вентиляцией с помощью детектора углекислого газа MT8057

Рис. 9

Видео работы системы в сборе можно увидеть тут:

Свежего вам воздуха!

 

 

 

 

masterkit.ru

Выбираю измеритель CO2: ammo1

Вчера я рассказал, почему очень важно поддерживать допустимый уровень углекислого газа в помещении (http://ammo1.livejournal.com/467022.html). Но для того, чтобы его поддерживать, нужно этот уровень, как минимум, знать.

Сегодня расскажу о том, какие существуют приборы для измерения уровня CO2.

В мире есть всего несколько производителей датчиков CO2. Самый известный - SenseAir. Их датчики работают по принципу "nondispersive infrared sensor" (NDIR). NDIR-сенсор - это спектрометр, измеряющий поглощение света с длиной волны 4 микрометра в зависимости от концентрации измеряемого газа.

Современный датчик SensAir K30 даёт точность 30 ppm и стоит $65, но приборы на его основе стоят от $200. В более дешёвых приборах используются датчики предыдущего поколения K22 с точностью 50 ppm.

Напомню, что для оценки состояния воздуха в помещении достаточно осознавать превышение 700 ppm, при том, что уровень CO2 в уличном воздухе составляет 400 ppm, так что лишние 20 ppm точности особой роли не играют.

Большинство бюджетных измерителей CO2 выпускают два тайваньских производителя - AZ Instrument и MIC. Их приборы под своими названиями продаются за $260-390, при этом они же без названия или с другими названиями продаются за $113-149.

Крупнейший продавец измерителей CO2 на eBay и Aliexpress - "GAIN EXPRESS". Сейчас у них в продаже 7 видов приборов по цене от $113 до $149. Обратите внимание, что туда же затесались измерители угарного газа CO, которые нас не интересуют.

Датчик CO2 потребляет довольно много энергии, поэтому все домашние измерители CO2 работают от блока питания, а не от батареек. Все измерители CO2 достаточно точно показывают температуру и влажность.

Вот четыре модели на датчиках SensAir K22. По точности измерения CO2 они одинаковы - 50 ppm.

CO87 (в оригинале - AZ Instrument 7787) за $113.

По картинке может сложиться впечатление, что прибор маленький. На самом деле его диаметр 12 см.

Это самый простой и дешёвый CO2-монитор. Датчик влажности в нём резистивный, поэтому он неспособен измерять влажность ниже 20%, да и выше точность измерения не очень высокая (5-7%). Есть часы, не сбрасывающиеся при отключении питания. Провод питания вставляется сзади.

M0198130 (в оригинале MIC 98130L) за $129.

Здесь уже ёмкостной датчик влажности, дающий точность 3-5%. Есть ручное запоминание текущих параметров (99 ячеек). Провод вставляется сбоку, и он на виду. Дата и время отображаются попеременно и это не отключается. При отключении питания время сбрасывается.

CO98 (в оригинале AZ Instrument 7798) за $132.

Помимо ёмкостного датчика в этой модели есть даталоггер на 5333 события, записывающий значения в память через указанные интервалы времени. Данные можно выгрузить в excel через USB.

CO22 (в оригинале AZ Instrument 7722) за $141.5.

В этой модели нет часов и даталоггера, провод питания торчит сбоку, зато есть релейный выход для управления приточной вентиляцией, датчики температуры и влажности помещены в трубку над прибором, что повышает точность и ускоряет измерения, а ещё в этом приборе можно отключить автоматическую калибровку датчика CO2.

У трёх предыдущих моделей автоматическая калибровка датчика CO2 неотключаемая и для сохранения точности показаний желательно хотя бы раз в неделю полностью проветривать комнату, где стоит прибор. У этого прибора можно отключить автоматическую калибровку и периодически делать её ручную.

Я склоняюсь к последнему варианту, а вы что посоветуете купить?

Какой CO2-метр вы бы посоветовали мне купить?

Простой круглый 7787 за $113 и фиг с ней, с влажностью

21(15.2%)

Вертикальный 98130 за $129 и плевать, что время мигает и сбивается

8(5.8%)

Круглый с даталоггером 7798 за $132 и эксель тебе в руки

42(30.4%)

Брутальный 7722 за $141.5 - может ещё автоматическую вентиляцию сделаешь

67(48.6%)

Множество полезной информации я почерпнул на форуме "Выбор бытового измерителя концентрации углекислого газа CO2 Monitor". Отдельное спасибо пользователю этого форума Andrey23.

ammo1.livejournal.com

Датчик СО2

Применение

Датчик измеряет уровень концентрации углекислого газа в помещении и выдает сигнал, управляющий производительностью вентилятора. Регулирование производительности вентиляции по уровню СО2 является эффективным способом понижения энергопотребления здания.

Конструкция и совместимость

Датчик имеет два отдельных выхода – релейный нормально разомкнутый «сухой» контакт и аналоговый выход 0…10 В (этот же выход можно перенастроить на 2…10 В/0…20 мА/4…20 мА). Релейный выход используется для включения/выключения вентиляции в зависимости от уровня СО2, а аналоговый выход позволяет осуществить плавную регулировку скорости вентилятора (для этого нужен вентилятор с ЕС-мотором или дополнительный регулятор оборотов вентилятора с входом 0…10 В, например, РС…ТА или ВФЭД). При плавной регулировке скорость вентилятора меняется пропорционально концентрации углекислого газа. Наличие и релейного, и аналогового выходов делает датчик совместимым практически с любой вентиляционной системой. Система самокалибровки обеспечивает надежную работу в течение всего срока эксплуатации.

Модификации

Датчик предлагается в двух модификациях: СО2-1 и СО2-2. Модель СО2-1 отличается наличием диодов-индикаторов уровня СО2 и кнопки переключения режимов работы (три режима: 1-й – всегда включено; 2-й – всегда выключено; 3-й – работает в соответствии с концентрацией СО2). Кнопка позволяет вручную включить или выключить вентиляцию, когда работа по концентрации СО2 не требуется. В модели СО2-2 индикаторы и кнопка включения/выключения отсутствуют. Эта модель применяется в случае, если нежелательно из помещения включать или выключать вентиляцию, например, в учебных и других общественных учреждениях.

Монтаж и питание

Датчик монтируется на стене (накладной монтаж). Питание осуществляется от слаботочной сети 24 В переменного тока. Также датчик имеет разъем для блока питания ТРФ, который предлагается как аксессуар.

Дополнительный аксессуар

Блок питания – применяется для подключения датчиков к сети питания 220 В (модель ТРФ-220/24-1,6) или 120 В (ТРФ-120/24-1,6) переменного тока.

vents.ru