Spis treści:
- 1 Główne źródła zanieczyszczenia powietrza
- 2 Czujnik czystości powietrza – analiza ilości pyłów zawieszonych
- 3 Czujnik czystości powietrza – zasada działania
- 4 Dodatkowe informacje o sensorach mierzących obecność pyłów zawieszonych w powietrzu
- 5 Pozostałe parametry czujników jakości powietrza
- 6 Sposoby podłączania czujników jakości powietrza i informacje o kompatybilności
- 7 Czujnik jakości powietrza zasilany bateryjnie – gotowe rozwiązanie
- 8 Dlaczego warto zamontować czujnik czystości powietrza?
Problem zanieczyszczonego powietrza dotyczy zarówno mieszkańców dużych aglomeracji miejskich, jak i terenów wiejskich, zwłaszcza na południu kraju. Niska jakość powietrza ma bezpośredni wpływ na zdrowie poprzez zwiększenie ryzyka rozwoju chorób układu oddechowego. Czujniki jakości powietrza to zaawansowane urządzenia analizujące powietrze pod kątem obecności zanieczyszczeń, w tym pyłów zawieszonych PM10 i PM2.5. Dzięki tym informacjom można dostosować aktywności poza domem i w taki sposób zminimalizować wpływ smogu na zdrowie. Co jeszcze warto wiedzieć o tych czujnikach?
Główne źródła zanieczyszczenia powietrza
Wśród najbardziej szkodliwych substancji zanieczyszczających powietrze wymienia się tlenki azotu, dwutlenki siarki i węgla. Zanieczyszczenia są emitowane głównie z pieców domowych, lokalnych kotłowni i aut spalinowych. W bezwietrzne dni istnieje duże ryzyko tzw. niskiej emisji, która polega na tym, że wiele małych źródeł emituje do atmosfery niewielkie ilości zanieczyszczeń, które kumulując się, tworzą smog. Pyły zawieszone są głównym składnikiem smogu i stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia osób w każdym wieku.
Czujnik czystości powietrza – analiza ilości pyłów zawieszonych
Czujniki jakości powietrza to urządzenia wykorzystywane do analizowania powietrza pod kątem obecności zanieczyszczeń, głównie pyłów zawieszonych PM10 i PM2.5. Mierzą nie tylko obecność, ale również ilość cząsteczek stałych. Średnica cząsteczek PM10 nie przekracza 10 mikrometrów. Z kolei średnica cząsteczek PM2.5 jest mniejsza niż 2,5 mikrometra.
Te ostatnie są szczególnie niebezpieczne, ponieważ poprzez płuca mogą przenikać do krwioobiegu i powodować różne schorzenia. Sensory informują o przekroczeniu bezpiecznych poziomów zanieczyszczeń, umożliwiając podjęcie działań mających na celu ochronę zdrowia.
Czujnik czystości powietrza – zasada działania
Czujnik jakości powietrza bada przepływające przez niego powietrze, oceniając poziom zanieczyszczeń. W przypadku wykrycia przekroczenia ustalonych norm dla określonych substancji (np. pyłów zawieszonych PM10 i PM2.5), urządzenie sygnalizuje optycznie, akustycznie lub poprzez wysłanie sygnału do centrali systemu inteligentnego domu. Taki sposób działania pozwala uniknąć ekspozycji na niekorzystne warunki atmosferyczne, szczególnie w okresach intensywnego smogu. Czujnik może również informować o konieczności uruchomienia oczyszczacza wyposażonego np. w filtr węglowy oczyszczający powietrze z pyłów PM10 i PM2.5.
Dodatkowe informacje o sensorach mierzących obecność pyłów zawieszonych w powietrzu
Czujniki monitorujące jakość powietrza mogą być częścią stacji domowych określających poziom zanieczyszczeń, wilgotność, ciśnienie atmosferyczne, temperatury i inne parametry środowiskowe. Nowoczesne modele czujników, oprócz pyłów PM10 i PM2,5 umożliwiają również monitorowania stężeń PM1.0. Wybrane urządzenia są zdolne do detekcji nawet dymu papierosowego.
Zaletą nowoczesnych czujników jakości powietrza jest niski pobór energii elektrycznej wynoszący np. 100 mA. Poszczególne modele różnią się od siebie m.in. zakresem napięcia zasilania (np. 4,5 V do 5,5 V), zakresem pomiarowym cząstek np. od 0,3 µm do 1,0 µm, od 1,0 µm do 2,5 µm i 2,5 µm do 10 µm. Kolejnym parametrem jest czułość np. 50% dla cząstek 0,3 μm, 98% dla cząstek 0,5 μm i większych. Czujniki mogą się różnić także sposobem komunikacji. Część z nich wykorzystuje interfejs UART.
Pozostałe parametry czujników jakości powietrza
Czujnik monitorujący stopień stężenia pyłów zawieszonych w powietrza gwarantuje krótki czas reakcji. Wybrane modele sygnalizują wykryte zanieczyszczenie w czasie poniżej 10 sekund. Kolejną zaletą jest zakres temperatury pracy.
Niektóre urządzenia są przystosowane wyłącznie do użytkowania wewnątrz budynku, natomiast inne mogą być bezpiecznie użytkowane na zewnątrz. Standardowy zakres temperatury czujników jakości powietrza przeznaczonych do zastosowań zewnętrznych zawiera się w przedziale od -20°C do +50°C. To niewielkie urządzenia o wymiarach np. 50 × 38 × 21 mm.
Sposoby podłączania czujników jakości powietrza i informacje o kompatybilności
Czujnik pyłu zawieszonego w powietrzu stanowi istotny element w wielu projektach elektronicznych, w tym w systemach smart home. Wybrane urządzenia są kompatybilne z mikrokontrolerami np. z Arduino, które stanowią centralę domowych systemów automatyki. Na czujniku znajdują się wyprowadzenia najczęściej opisane jako VCC (zasilanie), masa urządzenia, Reset, PWM, pin zmieniający komunikacją z UART na I2C i odwrotnie, pin SET i inne.
Czujnik jakości powietrza zasilany bateryjnie – gotowe rozwiązanie
Mobilne detektory jakości powietrza zasilane bateryjne są wykorzystywane do mierzenia stężenia m.in. cząsteczek PM1, PM2,5 i PM10 z dokładnością wynoszącą nawet do 1 ug/m3. Komunikacja z urządzeniami tego typu odbywa się poprzez zintegrowany moduł Bluetooth BLE zapewniający możliwość połączenia np. ze smartfonami. Dodatkowo producenci wybranych czujników udostępniają aplikację pozwalającą na odczyt i zdalne zarządzanie czujnikiem.
Niektóre sensory wykorzystują moduł lasera do generowania niezwykle precyzyjnej wiązki światła, która jest następnie kierowana do badanego medium (np. powietrza). W momencie gdy światło laserowe penetruje powietrze, wbudowany mikroprocesor w sensorze dokładnie analizuje ich ilość i rodzaj. Taki pomiar polega na szczegółowej analizie zmian w rozpraszaniu światła w określonym czasie. Pozwala to na dokładne określenie koncentracji cząstek stałych w powietrzu. Czujniki tego typu uwzględniają nie tylko ilość cząsteczek, przez które przenika wiązka lasera, ale również ich średnicę.
Dlaczego warto zamontować czujnik czystości powietrza?
Użytkowanie czujnika jakości powietrza w domach i mieszkaniach ma na celu informowanie o aktualnym stopniu stężenia niebezpiecznych pyłów w powietrzu. W trakcie występowania zjawiska smogu, przebywanie na zewnątrz jest szczególnie niebezpieczne dla osób starszych, dzieci oraz ludzi z chorobami płuc. Dzięki sensorowi można ograniczyć lub całkowicie wyeliminować przebywanie na zewnątrz zwłaszcza w przypadku, gdy stężenie cząsteczek PM1, PM2,5 lub PM10 jest wysokie.
