|
NDIR is het letterwoord van 'NonDispersive InfraRed'. Deze sensoren zijn in staat op een eenvoudige manier de concentratie van gassen in de lucht te meten. Een van de voornaamste toepassingen is het meten van CO2.
|
Het meten van CO2, koolstofdioxide
Wat is koolstofdioxide?
Koolstofdioxide werd ontdekt in 1750 door de Schotse scheikundige Joseph Black. Deze chemische stof heeft als formule CO2 en één molecuul bestaat dus uit één atoom koolstof en twee atomen zuurstof. Het is een kleur- en geurloos gas dat door alle ademende en etende wezens wordt uitgestoten. Dit gas wordt ook wel eens kooldioxide of koolzuurgas genoemd.
Hoewel mensen maar relatief weinig CO2 uitstoten kan de concentratie in de lucht toch te hoog worden. Dat geldt vooral in gesloten ruimtes waar veel mensen aanwezig zijn zoals klaslokalen en de horeca. Als er teveel CO2 in de lucht aanwezig is kan dit leiden tot gezondheidsproblemen zoals hoofdpijn en een slechte concentratie. Dat laatste is zeker in een klas nogal ongewenst. Bovendien beweert men dat teveel koolstofdioxide in de lucht zorgt voor een snellere verspreiding van het corona virus. Kortom, het is zeer belangrijk om ervoor te zorgen dat de concentratie van dit gas in de lucht binnen de grenzen blijft. Om dit te meten is de aanschaf of het zélf maken van een CO2-meetapparaat een goede oplossing. Hiermee kunt u de luchtkwaliteit meten en een ongezond leefklimaat voorkomen.
Hoe wordt de hoeveelheid CO2 gemeten?
Om de hoeveelheid van iets te kunnen meten heeft men een eenheid nodig. Voor het weergeven van de concentratie van een gas in de lucht werkt men met de eenheid ppm. Dat is het letterwoord van 'parts per million'. Een concentratie van 1 ppm geeft aan dat er één volumedeel van een chemische stof aanwezig is in één miljoen volumedelen lucht. Eén ppm is duizend keer zo klein als één promille en tienduizend keer zo klein als één procent. Merk dus op dat het om zeer kleine aantallen gaat die moeilijk te meten zijn!
De concentraties in de lucht
Om u een idee te geven aan welke kleine getallen u moet denken geven wij een paar voorbeelden. In 2020 zat er gemiddeld 417 ppm CO2 in de lucht. Zoals bekend neemt deze concentratie langzaam maar zeker toe en deze toename heeft een stijging van de gemiddelde temperatuur op aarde tot gevolg.
In goed geventileerde ruimtes ligt de concentratie aan CO2 tussen 450 ppm en 800 ppm. In drukke, slecht geventileerde ruimtes stijgt de concentratie tot 1.500 ppm. Het is noodzakelijk te ventileren! Stijgt de concentratie tot 2.000 ppm, dan krijgen de hersenen te weinig zuurstof en zijn gezondheidsklachten niet uit te sluiten.
Een en ander hebben wij in het onderstaand tabelletje overzichtelijk samengevat.
 |
| Overzicht van de gevolgen van CO2-concentraties. (© 2021 Jos Verstraten) |
Een belangrijke eigenschap van koolstofdioxide
Zoals ieder gas heeft ook CO2 de eigenschap dat het bepaalde golflengtes uit het elektromagnetisch spectrum absorbeert en de overige golflengtes vrijwel onverzwakt doorlaat. Voor koolstofdioxide ligt de absorptieband rond 4,26 μm. Zoals uit de onderstaande grafiek blijkt is de absorptieband voor dit gas heel smal. Dat biedt de mogelijkheid deze absorptie gemakkelijk te detecteren. Een golflengte van 4,26 μm ligt namelijk in de infrarode band, het zogenaamd middel-infrarood, die gemakkelijk door middel van speciale filters uit het totaal door een lamp uitgezonden spectrum is te filteren.
 |
| Absorptie golflengtes van gassen. (© Wikimedia Commons) |
De werking van NDIR-sensoren
Het werkingsprincipe
Theoretisch is het niet zo moeilijk om de concentratie van CO2 in de lucht te meten. Een infrarode lichtbron straalt door een sample-buis gevuld met de te meten lucht. De binnenzijde van deze buis is reflecterend zodat er geen IR-straling verloren gaat. Aan de andere kant van de buis staat een speciaal filter dat alleen straling met een golflengte van 4,26 μm doorlaat. Achter dit filter is een infrarood detector aangebracht die de hoeveelheid straling meet. Als er geen CO2 in de buis aanwezig is wordt de straling met een golflengte van 4,26 μm niet geabsorbeerd. Naarmate er meer CO2 in het luchtmonster in de buis aanwezig is zal er meer straling met een golflengte van 4,26 μm door het gas worden geabsorbeerd.
Naast de IR-detector achter het 4,26 μm staat een tweede identieke detector achter een filter voor een golflengte die absoluut niet door CO2 gas wordt geabsorbeerd. Deze detector wordt gebruikt als referentie. Uit het verschil tussen de uitgangssignalen van beide detectoren kan men de concentratie van koolstofdioxide in de sample-buis berekenen.
 |
| Het werkingsprincipe van een NDIR-sensor. (© Figaro) |
De wet van Lambert-Beer
De wet van Lambert-Beer legt het verband tussen de absorptie van licht en de eigenschappen van het materiaal waar het licht doorheen reist. Deze natuurwet werd door August Beer in 1852 geformuleerd en is ook gebaseerd op het werk van Johann Heinrich Lambert.
Als een lichtbundel met intensiteit I0 door een absorberend materiaal valt, zal de bundel bij het verlaten van het materiaal een lagere intensiteit I1 hebben. Het verschil tussen I0 en I1 is dat deel van de straling dat wordt geabsorbeerd door het gas. Dit verschil hangt af van de absorberende stof, van de concentratie c van die absorberende stof en van de dikte d van het materiaal.
De wet luidt in formulevorm:
I1 / I0 = e-cdε
In deze formule is ε de absorptiecoëfficiënt van het kooldioxide gas. Het getal e is de constante van Napier en is gelijk aan 2,718281828459.....
De wet luidt in formulevorm:
I1 / I0 = e-cdε
In deze formule is ε de absorptiecoëfficiënt van het kooldioxide gas. Het getal e is de constante van Napier en is gelijk aan 2,718281828459.....
 |
| De wet van Lambert-Beer grafisch voorgesteld. (© Wikimedia Commons) |
De eerste NDIR-sensor, het lineaire type
Voor zover bekend heeft de Amerikaanse wetenschapper Charles Keeling het NDIR-principe voor het eerst toegepast in 1958 voor het meten van gasconcentraties in de uitstoot van de Mauna Loa vulkaan in Hawai. Omdat zelfs een concentratie van 2.000 deeltjes op 1.000.000 deeltjes meettechnisch bekeken bijzonder laag is om te detecteren was de sample-buis van deze eerste sensor niet minder dan 40 cm lang.
Deze lineaire NDIR-sensoren worden nu nog steeds gebruikt. Zij kunnen nauwkeurig meten, maar zijn niet erg praktisch vanwege de lengte. Bovendien zijn zij erg duur en dus uitsluitend geschikt voor professioneel gebruik.
Deze lineaire NDIR-sensoren worden nu nog steeds gebruikt. Zij kunnen nauwkeurig meten, maar zijn niet erg praktisch vanwege de lengte. Bovendien zijn zij erg duur en dus uitsluitend geschikt voor professioneel gebruik.
 |
| Een lineaire NDIR-sensor. (© Euro-Gasman) |
De SenseAir sensor
Een technische doorbraak vond plaats in 1993 toen SenseAir patent nam op een ontwerp voor CO2-sensoren met veel kleinere afmetingen. Deze sensoren lossen het omvangprobleem op door gebruik te maken van een gevouwen vorm (een 'golfgeleider' genoemd) als sample-kamer. Om zo'n banaanvormige kamer te laten werken is deze aan de binnenzijde voorzien van een infrarood straling reflecterende laag. Deze sterk reflecterende coating zorgt ervoor dat de CO2-moleculen in de sample-kamer dezelfde hoeveelheid licht absorberen als bij het traditionele ontwerp met een rechte sample-buis.
Door gebruik te maken van geavanceerde optica maakten nieuwe golfgeleider ontwerpen steeds kleinere sensoren met een hogere gevoeligheid mogelijk. In 2003 bijvoorbeeld maakte de K20 CO2-sensor van SenseAir gebruik van een banaanvormig golfgeleider ontwerp. Deze sensor werd vele jaren gebruikt in CO2-sensoren voor consumenten producten.
 |
| Een NDIR-sensor met banaanvormige sample-kamer. (© SenseAir) |
Moderne NDIR-sensoren
De nieuwste generatie CO2-sensoren heeft nog meer geoptimaliseerde golfgeleiders, waardoor de optische lichtweg kan worden opgevouwen in nog kleinere afmetingen. Een moderne NDIR-sensor als de K30 heeft een sample-kamer met als afmetingen 8 mm x 33 mm x 20 mm.
 |
| Een moderne NDIR-sensor met miniatuur sample-kamer. (© SenseAir) |
De ronde NDIR-sensoren
Een laatste ontwikkeling zijn de subminiatuur ronde NDIR-sensoren die door diverse bedrijven zijn ontwikkeld. Als typisch voorbeeld ziet u in de onderstaande figuur de COZIR-A van Gas Sensing Solutions. Deze sensor heeft een diameter van slecht 40 mm, wordt gevoed uit een spanning van 5 Vdc en verbruikt gemiddeld slechts 1,5 mA stroom. Om dit laag vermogen te realiseren wordt niet met continu belichting van de sample-kamer gewerkt, maar met gepulste belichting. De IR-LED zendt twee keer per seconde een zeer korte lichtpuls uit.
 |
| Een subminiatuur NDIR-sensor van Gas Sensing Solutions. (© Airtest) |
Van gloeilamp naar smalle-band IR-LED
De eerste generatie NDIR-sensoren gebruikte een gloeilamp met IR-filter voor het genereren van de noodzakelijke infrarode straling. Het gevolg was dat deze sensoren nogal wat vermogen verbruikten. Uiteraard worden tegenwoordig geïntegreerde IR-LED's toegepast waardoor NDIR-sensoren kunnen werken bij veel lagere vermogensniveaus. In combinatie met een fotodiode als lichtdetector bieden deze solid-state sensoren ook een veel langere levensduur.
Veel moderne sensoren verbruiken nu bijvoorbeeld slechts 3 mW vermogen, terwijl typische gloeilamp IR-sensoren 50 mW tot 200 mW verbruiken. Dit lage stroomverbruik zorgt ervoor dat de moderne NDIR-sensoren maandenlang op één batterij of op zonne-energie kunnen werken.
Bovendien is men in staat LED-lichtbronnen te ontwikkelen die slechts in een zeer smalle band rond de absorptie golflengte van koolstofdioxide licht uitzenden. Dat vereenvoudigt de constructie van de sensor omdat er dan niet gefilterd moet worden.
Kalibratie van NDIR-sensoren
NDIR-sensoren vertrouwen op de stabiele werking van de infrarode lichtbron en de infrarode detector om het aantal CO2-moleculen in de sample-buis te meten. In de loop van de tijd verslechteren zowel de lichtbron als de detector, waardoor de gemeten waarden zullen dalen. Om deze sensordrift te compenseren moet een NDIR-sensor regelmatig worden gekalibreerd. Dat doet men door de sensor bloot te stellen aan een bekende gasbron. Er worden dan meerdere metingen uitgevoerd waarvan een gemiddelde waarde wordt berekend. Het verschil tussen de nieuwe meting en de oorspronkelijke meting toen de sensor oorspronkelijk in de fabriek werd geijkt wordt opgeslagen in een EPROM-geheugen. Deze offset-waarde wordt dan automatisch opgeteld of afgetrokken bij alle volgende metingen.
De in theorie voorgeschreven methode voor het ijken van een NDIR-sensor is de sensor onder te dompelen in zuivere 100 % stikstof. Het grote probleem van deze methode is de kostprijs. U hebt een afgesloten kalibratiebehuizing nodig, een tank met zuivere stikstof en speciale kalibratiesoftware.
Een minder nauwkeurige methode is een ijking in zuivere buitenlucht. In plaats van te ijken op 0 ppm CO2 wordt dan geijkt op 400 ppm CO2. Men gaat er dan van uit dat de concentratie koolstofdioxide in zuivere buitenlucht ongeveer gelijk is aan die waarde. Het toenemend gebruik van fossiele brandstoffen veroorzaak echter een snelle stijging, met als gevolg dat de CO2-concentratie momenteel in Nederland ongeveer 412 ppm bedraagt.
Er zijn tientallen modellen van NDIR-sensoren, gespecialiseerd in het detecteren en meten van koolstofdioxide, in de handel. Die gaan wij uiteraard niet allemaal bespreken. Wij beperken ons tot de goedkoopste modellen die goed verkrijgbaar zijn voor de hobbyist. De meeste sensoren hebben een digitale en een analoge uitgang. De digitale uitgangen zijn ofwel pulsbreedte gemoduleerd (PWM) of werken met een serieel protocol. Dat vereist het gebruik van een microcontroller met een gespecialiseerd programma voor het uitlezen van de sensor. Omdat dit handigheid vereist in het programmeren van dergelijke chip's en niet iedere hobbyist die handigheid beheerst besteden wij ook aandacht aan het uitlezen van de analoge uitgang. Het gebruiken van die uitgang in een eigen schakeling vergt uiteraard veel minder elektronica kennis.
Profiel
Deze sensor van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co wordt geleverd op een printplaatje van 57,5 mm bij 34,7 mm. Hij weegt 15 gram. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000, 5.000 of 10.000 ppm CO2. Hij wordt gevoed met een gelijkspanning van 5 V en verbruikt een gemiddelde stroom van 60 mA met piekstromen tot 150 mA. De module heeft drie uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een pulsbreedte gemoduleerde uitgang.
- Een analoge uitgang van 0,4 V tot 2,0 V.
De nauwkeurigheid bedraagt ±[50 ppm + 3 % van de gemeten waarde] in het bereik tot 5.000 ppm. Bij hogere concentraties wordt de nauwkeurigheid ±10 % van de gemeten waarde.
Bovendien is men in staat LED-lichtbronnen te ontwikkelen die slechts in een zeer smalle band rond de absorptie golflengte van koolstofdioxide licht uitzenden. Dat vereenvoudigt de constructie van de sensor omdat er dan niet gefilterd moet worden.
Kalibratie van NDIR-sensoren
NDIR-sensoren vertrouwen op de stabiele werking van de infrarode lichtbron en de infrarode detector om het aantal CO2-moleculen in de sample-buis te meten. In de loop van de tijd verslechteren zowel de lichtbron als de detector, waardoor de gemeten waarden zullen dalen. Om deze sensordrift te compenseren moet een NDIR-sensor regelmatig worden gekalibreerd. Dat doet men door de sensor bloot te stellen aan een bekende gasbron. Er worden dan meerdere metingen uitgevoerd waarvan een gemiddelde waarde wordt berekend. Het verschil tussen de nieuwe meting en de oorspronkelijke meting toen de sensor oorspronkelijk in de fabriek werd geijkt wordt opgeslagen in een EPROM-geheugen. Deze offset-waarde wordt dan automatisch opgeteld of afgetrokken bij alle volgende metingen.
De in theorie voorgeschreven methode voor het ijken van een NDIR-sensor is de sensor onder te dompelen in zuivere 100 % stikstof. Het grote probleem van deze methode is de kostprijs. U hebt een afgesloten kalibratiebehuizing nodig, een tank met zuivere stikstof en speciale kalibratiesoftware.
Een minder nauwkeurige methode is een ijking in zuivere buitenlucht. In plaats van te ijken op 0 ppm CO2 wordt dan geijkt op 400 ppm CO2. Men gaat er dan van uit dat de concentratie koolstofdioxide in zuivere buitenlucht ongeveer gelijk is aan die waarde. Het toenemend gebruik van fossiele brandstoffen veroorzaak echter een snelle stijging, met als gevolg dat de CO2-concentratie momenteel in Nederland ongeveer 412 ppm bedraagt.
NDIR-sensoren in de praktijk
Er zijn tientallen modellen van NDIR-sensoren, gespecialiseerd in het detecteren en meten van koolstofdioxide, in de handel. Die gaan wij uiteraard niet allemaal bespreken. Wij beperken ons tot de goedkoopste modellen die goed verkrijgbaar zijn voor de hobbyist. De meeste sensoren hebben een digitale en een analoge uitgang. De digitale uitgangen zijn ofwel pulsbreedte gemoduleerd (PWM) of werken met een serieel protocol. Dat vereist het gebruik van een microcontroller met een gespecialiseerd programma voor het uitlezen van de sensor. Omdat dit handigheid vereist in het programmeren van dergelijke chip's en niet iedere hobbyist die handigheid beheerst besteden wij ook aandacht aan het uitlezen van de analoge uitgang. Het gebruiken van die uitgang in een eigen schakeling vergt uiteraard veel minder elektronica kennis.
MH-Z14A van Winsen Electronics
Profiel
Deze sensor van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co wordt geleverd op een printplaatje van 57,5 mm bij 34,7 mm. Hij weegt 15 gram. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000, 5.000 of 10.000 ppm CO2. Hij wordt gevoed met een gelijkspanning van 5 V en verbruikt een gemiddelde stroom van 60 mA met piekstromen tot 150 mA. De module heeft drie uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een pulsbreedte gemoduleerde uitgang.
- Een analoge uitgang van 0,4 V tot 2,0 V.
De nauwkeurigheid bedraagt ±[50 ppm + 3 % van de gemeten waarde] in het bereik tot 5.000 ppm. Bij hogere concentraties wordt de nauwkeurigheid ±10 % van de gemeten waarde.
 |
| De MH-Z14A van Winsen Electronics. (© Alibaba) |
Prijs en verkrijgbaarheid
De MH-Z14A is goed leverbaar via de bekende Chinese shops. Bij Banggood betaalt u er bijvoorbeeld slechts € 23,26 voor (prijspeil november 2021).
Kalibratie
Voor de kalibratie op 400 ppm moet u de HD-pen voor minstens zeven seconden met de massa verbinden. Hierbij wordt verondersteld dat de CO2-concentratie in de zuivere buitenlucht op dit moment 400 ppm bedraagt. De sensor moet vóór kalibratie minstens twintig minuten in deze buitenlucht zijn geplaatst.
De analoge uitgang
Deze heeft een hoge uitgangsimpedantie en het is absoluut noodzakelijk deze af te sluiten met een buffer. De ijking van de schaal voldoet aan de onderstaande formule:
aantal ppm = (Vout - 0.4) • (volle schaal / 1,6)
De pulsbreedte uitgang
Op deze uitgang staat een zeer laagfrequente blokgolf met een periode van 1.004 ms, waarbij de tijd dat deze puls 'H' is proportioneel is met de gemeten ppm-waarde. Bij een gemeten concentratie van 0 ppm is de breedte van de 'H'-puls 2 ms. Bij een concentratie van 2.0000 ppm bedraagt deze breedte 1.002 ms.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-Z14A
Profiel
De MH-Z16 van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co is een lineaire NDIR-sensor met als afmetingen 97 mm bij 20 mm bij 17 mm. Hij weegt 21 gram, wordt gevoed uit 5 Vdc en verbruikt een stroom van 85 mA. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000 of tot 5.000 ppm. De nauwkeurigheid bedraagt ±[100 ppm + 6 % van de gemeten waarde]. Deze sensor heeft drie uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een pulsbreedte gemoduleerde uitgang.
- Een analoge uitgang van 0,4 V tot 2,0 V.
Kalibratie
Voor de kalibratie op 400 ppm moet u de HD-pen voor minstens zeven seconden met de massa verbinden. Hierbij wordt verondersteld dat de CO2-concentratie in de zuivere buitenlucht op dit moment 400 ppm bedraagt. De sensor moet vóór kalibratie minstens twintig minuten in deze buitenlucht zijn geplaatst.
De analoge uitgang
Deze heeft een hoge uitgangsimpedantie en het is absoluut noodzakelijk deze af te sluiten met een buffer. De ijking van de schaal voldoet aan de onderstaande formule:
aantal ppm = (Vout - 0.4) • (volle schaal / 1,6)
De pulsbreedte uitgang
Op deze uitgang staat een zeer laagfrequente blokgolf met een periode van 1.004 ms, waarbij de tijd dat deze puls 'H' is proportioneel is met de gemeten ppm-waarde. Bij een gemeten concentratie van 0 ppm is de breedte van de 'H'-puls 2 ms. Bij een concentratie van 2.0000 ppm bedraagt deze breedte 1.002 ms.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-Z14A
MH-Z16 van Winsen Electronics
Profiel
De MH-Z16 van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co is een lineaire NDIR-sensor met als afmetingen 97 mm bij 20 mm bij 17 mm. Hij weegt 21 gram, wordt gevoed uit 5 Vdc en verbruikt een stroom van 85 mA. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000 of tot 5.000 ppm. De nauwkeurigheid bedraagt ±[100 ppm + 6 % van de gemeten waarde]. Deze sensor heeft drie uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een pulsbreedte gemoduleerde uitgang.
- Een analoge uitgang van 0,4 V tot 2,0 V.
 |
| De MH-Z16 van Winsen Electronics. (© Banggood) |
Prijs en verkrijgbaarheid
De MH-Z16 is goed leverbaar via de bekende Chinese shops. Bij Banggood betaalt u er bijvoorbeeld € 47,54 voor (prijspeil november 2021).
De aansluitgegevens
Het printje heeft een connector met zeven pennetjes. De aansluitgegevens van deze connector zijn samengevat in de onderstaande figuur.
De aansluitgegevens
Het printje heeft een connector met zeven pennetjes. De aansluitgegevens van deze connector zijn samengevat in de onderstaande figuur.
 |
| De aansluitgegevens van de MH-Z16. (© Winsen Electronics) |
De analoge uitgang
Deze heeft een hoge uitgangsimpedantie en het is absoluut noodzakelijk deze af te sluiten met een buffer. De ijking van de schaal voldoet aan de onderstaande formule:
aantal ppm = (Vout - 0.4) • (volle schaal / 1,6)
De pulsbreedte uitgang
Op deze uitgang staat een zeer laagfrequente blokgolf met een periode van 1.004 ms, waarbij de tijd dat deze puls 'H' is proportioneel is met de gemeten ppm-waarde. Bij een gemeten concentratie van 0 ppm is de breedte van de 'H'-puls 2 ms. Bij een concentratie van 2.0000 ppm bedraagt deze breedte 1.002 ms.
Kalibratie
Voor de kalibratie op 400 ppm moet u de HD-pen voor minstens zeven seconden met de massa verbinden. Hierbij wordt verondersteld dat de CO2-concentratie in de zuivere buitenlucht op dit moment 400 ppm bedraagt. De sensor moet vóór kalibratie minstens twintig minuten in deze buitenlucht zijn geplaatst.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-Z16
Profiel
Deze niet-lineaire miniatuur sensor van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co wordt geleverd op een printplaatje van 33,0 mm bij 20,0 mm bij 9,0 mm. Hij weegt 21 gram. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000 of 5.000 ppm CO2. Hij wordt gevoed met een gelijkspanning van 5 V en verbruikt een gemiddelde stroom van 18 mA. De module heeft twee uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een pulsbreedte gemoduleerde uitgang.
De nauwkeurigheid bedraagt ±[50 ppm + 5 % van de gemeten waarde] in het bereik tot 5.000 ppm.
aantal ppm = (Vout - 0.4) • (volle schaal / 1,6)
De pulsbreedte uitgang
Op deze uitgang staat een zeer laagfrequente blokgolf met een periode van 1.004 ms, waarbij de tijd dat deze puls 'H' is proportioneel is met de gemeten ppm-waarde. Bij een gemeten concentratie van 0 ppm is de breedte van de 'H'-puls 2 ms. Bij een concentratie van 2.0000 ppm bedraagt deze breedte 1.002 ms.
Kalibratie
Voor de kalibratie op 400 ppm moet u de HD-pen voor minstens zeven seconden met de massa verbinden. Hierbij wordt verondersteld dat de CO2-concentratie in de zuivere buitenlucht op dit moment 400 ppm bedraagt. De sensor moet vóór kalibratie minstens twintig minuten in deze buitenlucht zijn geplaatst.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-Z16
MH-Z19 van Winsen Electronics
Profiel
Deze niet-lineaire miniatuur sensor van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co wordt geleverd op een printplaatje van 33,0 mm bij 20,0 mm bij 9,0 mm. Hij weegt 21 gram. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000 of 5.000 ppm CO2. Hij wordt gevoed met een gelijkspanning van 5 V en verbruikt een gemiddelde stroom van 18 mA. De module heeft twee uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een pulsbreedte gemoduleerde uitgang.
De nauwkeurigheid bedraagt ±[50 ppm + 5 % van de gemeten waarde] in het bereik tot 5.000 ppm.
 |
| De MH-Z19 van Winsen Electronics. (© AliExpress) |
De aansluitgegevens
Het printje heeft aan de ene zijde vier en aan de ander zijde vijf aansluitpennetjes. De aansluitgegevens van deze connectoren zijn samengevat in de onderstaande figuur.
 |
| De aansluitgegevens van de MH-Z19. (© Winsen Electronics) |
Prijs en verkrijgbaarheid
De MH-Z19 is goed leverbaar via de bekende Chinese shops. Bij AliExpress betaalt u er bijvoorbeeld € 21,63 voor (prijspeil november 2021).
De pulsbreedte uitgang
Op deze uitgang staat een zeer laagfrequente blokgolf met een periode van 1.004 ms, waarbij de tijd dat deze puls 'H' is proportioneel is met de gemeten ppm-waarde. Bij een gemeten concentratie van 0 ppm is de breedte van de 'H'-puls 2 ms. Bij een concentratie van 2.0000 ppm bedraagt deze breedte 1.002 ms.
Kalibratie
Voor de kalibratie op 400 ppm moet u de HD-pen voor minstens zeven seconden met de massa verbinden. Hierbij wordt verondersteld dat de CO2-concentratie in de zuivere buitenlucht op dit moment 400 ppm bedraagt. De sensor moet vóór kalibratie minstens twintig minuten in deze buitenlucht zijn geplaatst.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-Z19
Profiel
De SCD30 van het Zwitserse bedrijf Sensirion bevat, naast een NDIR-sensor voor het meten van de CO2-concentratie ook nog temperatuur en relatieve vochtigheid sensoren. Met deze module kunt u dus het volledig binnenklimaat van een ruimte in beeld brengen. De NDIR-sensor is gemonteerd op een printje van 35 mm bij 23 mm en is slechts 7 mm hoog. Het meetbereik gaat van 0 ppm tot 40.000 ppm met een nauwkeurigheid van ±[30 ppm + 3 % van de gemeten waarde]. De module wordt gevoed uit een spanning van 3,3 Vdc tot 5,0 Vdc en verbruikt een gemiddelde stroom van slechts 19 mA bij één meting per twee seconden. De piekstroom tijdens een meting bedraagt 75 mA.
De SCD30 meet de temperatuur tussen -40 °C en +70 °C met een nauwkeurigheid van ±0,3 °C en de relatieve vochtigheid tussen 0 %RH en 100 %RH met en nauwkeurigheid van ±2 %RH.
Deze sensor heeft geen analoge uitgangen maar heeft alleen een Modbus-interface, een I2C-interface en een PWM-uitgang.
De pulsbreedte uitgang
Op deze uitgang staat een zeer laagfrequente blokgolf met een periode van 1.004 ms, waarbij de tijd dat deze puls 'H' is proportioneel is met de gemeten ppm-waarde. Bij een gemeten concentratie van 0 ppm is de breedte van de 'H'-puls 2 ms. Bij een concentratie van 2.0000 ppm bedraagt deze breedte 1.002 ms.
Kalibratie
Voor de kalibratie op 400 ppm moet u de HD-pen voor minstens zeven seconden met de massa verbinden. Hierbij wordt verondersteld dat de CO2-concentratie in de zuivere buitenlucht op dit moment 400 ppm bedraagt. De sensor moet vóór kalibratie minstens twintig minuten in deze buitenlucht zijn geplaatst.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-Z19
SCD30 van Sensirion
Profiel
De SCD30 van het Zwitserse bedrijf Sensirion bevat, naast een NDIR-sensor voor het meten van de CO2-concentratie ook nog temperatuur en relatieve vochtigheid sensoren. Met deze module kunt u dus het volledig binnenklimaat van een ruimte in beeld brengen. De NDIR-sensor is gemonteerd op een printje van 35 mm bij 23 mm en is slechts 7 mm hoog. Het meetbereik gaat van 0 ppm tot 40.000 ppm met een nauwkeurigheid van ±[30 ppm + 3 % van de gemeten waarde]. De module wordt gevoed uit een spanning van 3,3 Vdc tot 5,0 Vdc en verbruikt een gemiddelde stroom van slechts 19 mA bij één meting per twee seconden. De piekstroom tijdens een meting bedraagt 75 mA.
De SCD30 meet de temperatuur tussen -40 °C en +70 °C met een nauwkeurigheid van ±0,3 °C en de relatieve vochtigheid tussen 0 %RH en 100 %RH met en nauwkeurigheid van ±2 %RH.
Deze sensor heeft geen analoge uitgangen maar heeft alleen een Modbus-interface, een I2C-interface en een PWM-uitgang.
 |
| De SCD30 van Sensirion. (© Banggood) |
Aansluitgegevens
Het printje heeft zeven aansluitpad's met de in de onderstaande tabel gegeven functies.
 |
| De aansluitgegevens van de SCD30. (© Sensirion) |
Prijs en verkrijgbaarheid
De SCD30 is goed leverbaar via de bekende Chinese shops. Bij Banggood betaalt u er bijvoorbeeld € 41,16 voor (prijspeil november 2021).
Uitlezing van de meetgegevens
De SCD30 heeft geen analoge uitgang. Met het logisch niveau op de SEL-ingang kunt u de module instellen op I2C of Modbus. Als u deze pen aan de massa hangt wordt het I2C-protocol geactiveerd. Een uitgebreide beschrijving van de protocollen treft u aan in het te downloaden datasheet.
Datasheet
Alle relevante documentatie van de fabrikant hebben wij gecombineerd tot één PDF-bestand op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de SCD30
Profiel
Deze subminiatuur sensor van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co zit in een ronde behuizing met een diameter van slechts 20 mm en een hoogte van slechts 21,4 mm. Deze sensor weegt 35 gram. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000 of 6.000 ppm CO2. Hij wordt gevoed met een gelijkspanning van 3,6 V tot 5 V en verbruikt een gemiddelde stroom van 85 mA.
Deze sensor heeft twee uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een analoge uitgang van 0,4 V tot 2,0 V.
De nauwkeurigheid bedraagt ±[50 ppm + 5 % van de gemeten waarde] in het bereik tot 6.000 ppm.
Uitlezing van de meetgegevens
De SCD30 heeft geen analoge uitgang. Met het logisch niveau op de SEL-ingang kunt u de module instellen op I2C of Modbus. Als u deze pen aan de massa hangt wordt het I2C-protocol geactiveerd. Een uitgebreide beschrijving van de protocollen treft u aan in het te downloaden datasheet.
Datasheet
Alle relevante documentatie van de fabrikant hebben wij gecombineerd tot één PDF-bestand op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de SCD30
MH-410D van Winsen Electronics
Profiel
Deze subminiatuur sensor van het Chinese Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co zit in een ronde behuizing met een diameter van slechts 20 mm en een hoogte van slechts 21,4 mm. Deze sensor weegt 35 gram. Hij heeft een meetbereik van 0 ppm tot 2.000 of 6.000 ppm CO2. Hij wordt gevoed met een gelijkspanning van 3,6 V tot 5 V en verbruikt een gemiddelde stroom van 85 mA.
Deze sensor heeft twee uitgangen:
- Een seriële poort (UART, TTL-niveau).
- Een analoge uitgang van 0,4 V tot 2,0 V.
De nauwkeurigheid bedraagt ±[50 ppm + 5 % van de gemeten waarde] in het bereik tot 6.000 ppm.
 |
| De MH-410D van Winsen Electronics. (© AliExpress) |
De aansluitgegevens
De aansluitgegevens van deze sensor zijn samengevat in de onderstaande figuur.
 |
| De aansluitgegevens van de MH-410D. (© Winsen Electronics) |
Prijs en verkrijgbaarheid
De MH-410D is goed leverbaar via de bekende Chinese shops. Bij AliExpress betaalt u er bijvoorbeeld € 107,09 voor (prijspeil november 2021).
De analoge uitgang
De spanning op deze uitgang is recht evenredig met de gemeten concentratie CO2. De schaalfactor:
400 ppm ➡ 0,4 V
2.000 ppm ➡ 2,0 V
Als de interne self-check een fout detecteert gaat de analoge uitgang naar 0,0 V.
Kalibratie
De kalibratie van de MH-410D kan alleen via de UART door het versturen van bepaalde commando's. Dit staat uitgelegd in het datasheet.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-410D
Profiel
Deze sensor van het Oostenrijkse E+E Elektronik Ges.m.b.H meet niet alleen de concentratie CO2, maar ook de temperatuur en de luchtdruk. De meetgegevens van deze drie grootheden worden uitgevoerd via een I2C of een UART interface. De sensor is voorzien van een volledig automatisch werkende kalibratie modus. De EE895 is programmeerbaar op drie bereiken: 2.000 ppm, 5.000 ppm en 10.000 ppm. In het laagste bereik is de nauwkeurigheid het grootst, namelijk ±[50 ppm + 2 % van de gemeten waarde].
Het meetbereik van de temperatuur gaat van -40 °C tot +60 °C met een nauwkeurigheid van ±0,5 °C. De luchtdruk wordt gemeten tussen 700 mbar en 1.100 mbar (hectopascal) met een nauwkeurigheid van ±2 mbar.
De EE895 wordt gevoed door een spanning tussen 3,3 Vdc en 5,0 Vdc bij een gemiddelde stroom van 1,6 mA bij een meetinterval van vijftien seconden. Tijdens de meting bedraagt de piekstroom 67 mA. Het meetinterval is via de interface in te stellen tussen tien seconden en een uur. Bij dit laatste interval zakt de gemiddelde stroom tot slechts 177 μA.
De sensor zit op een printje met als afmetingen 35 mm bij 15 mm bij 7 mm.
De analoge uitgang
De spanning op deze uitgang is recht evenredig met de gemeten concentratie CO2. De schaalfactor:
400 ppm ➡ 0,4 V
2.000 ppm ➡ 2,0 V
Als de interne self-check een fout detecteert gaat de analoge uitgang naar 0,0 V.
Kalibratie
De kalibratie van de MH-410D kan alleen via de UART door het versturen van bepaalde commando's. Dit staat uitgelegd in het datasheet.
Datasheet
Het datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de MH-410D
EE895 van E+E Elektronik
Profiel
Deze sensor van het Oostenrijkse E+E Elektronik Ges.m.b.H meet niet alleen de concentratie CO2, maar ook de temperatuur en de luchtdruk. De meetgegevens van deze drie grootheden worden uitgevoerd via een I2C of een UART interface. De sensor is voorzien van een volledig automatisch werkende kalibratie modus. De EE895 is programmeerbaar op drie bereiken: 2.000 ppm, 5.000 ppm en 10.000 ppm. In het laagste bereik is de nauwkeurigheid het grootst, namelijk ±[50 ppm + 2 % van de gemeten waarde].
Het meetbereik van de temperatuur gaat van -40 °C tot +60 °C met een nauwkeurigheid van ±0,5 °C. De luchtdruk wordt gemeten tussen 700 mbar en 1.100 mbar (hectopascal) met een nauwkeurigheid van ±2 mbar.
De EE895 wordt gevoed door een spanning tussen 3,3 Vdc en 5,0 Vdc bij een gemiddelde stroom van 1,6 mA bij een meetinterval van vijftien seconden. Tijdens de meting bedraagt de piekstroom 67 mA. Het meetinterval is via de interface in te stellen tussen tien seconden en een uur. Bij dit laatste interval zakt de gemiddelde stroom tot slechts 177 μA.
De sensor zit op een printje met als afmetingen 35 mm bij 15 mm bij 7 mm.
 |
| De EE895 van E+E Elektronik. (© E+E Elektronik) |
De aansluitgegevens
De aansluitgegevens van deze sensor zijn samengevat in de onderstaande figuur.
 |
| De aansluitgegevens van de EE895. (© E+E Elektronik) |
Prijs en verkrijgbaarheid
Voor de EE895 kunt u niet terecht op de bekende Chinese shops. Bij het Duitse Reichelt betaalt u er € 66,55 voor (prijspeil november 2021).
De uitgangen
U schakelt op tussen het I2C- en het UART-protocol door het logisch niveau op de ISEL-pen:
- 'L': I2C protocol
- 'H': UART-protocol
Datasheet
Het zeer uitgebreide datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de EE895
Profiel
De T6713 wordt verkocht onder de merknaam TelAire, maar komt van Amphenol Advanced Sensors. Met zijn afmetingen van 30 mm bij 15,6 mm bij 8,6 mm kan deze sensor met recht subminiatuur worden genoemd. Hij meet de CO2 concentratie in een bereik van 0 ppm tot 5.000 ppm met een nauwkeurigheid van ±[30 ppm + 3 % van de gemeten waarde]. De meetgegevens staan ter beschikking via een I2C of een UART interface. Er is ook een PWM-uitgang aanwezig. De sensor is voorzien van een volledig automatisch werkende kalibratie modus.
De T6713 wordt gevoed door een spanning van 5,0 Vdc met een gemiddelde stroomopname van 20 mA bij een meetinterval van vijf seconden. Tijdens een meting bedraagt de piekstroom 155 mA.
De uitgangen
U schakelt op tussen het I2C- en het UART-protocol door het logisch niveau op de ISEL-pen:
- 'L': I2C protocol
- 'H': UART-protocol
Datasheet
Het zeer uitgebreide datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de EE895
T6713 van Amphenol 'TelAire'
Profiel
De T6713 wordt verkocht onder de merknaam TelAire, maar komt van Amphenol Advanced Sensors. Met zijn afmetingen van 30 mm bij 15,6 mm bij 8,6 mm kan deze sensor met recht subminiatuur worden genoemd. Hij meet de CO2 concentratie in een bereik van 0 ppm tot 5.000 ppm met een nauwkeurigheid van ±[30 ppm + 3 % van de gemeten waarde]. De meetgegevens staan ter beschikking via een I2C of een UART interface. Er is ook een PWM-uitgang aanwezig. De sensor is voorzien van een volledig automatisch werkende kalibratie modus.
De T6713 wordt gevoed door een spanning van 5,0 Vdc met een gemiddelde stroomopname van 20 mA bij een meetinterval van vijf seconden. Tijdens een meting bedraagt de piekstroom 155 mA.
 |
| De T6713 van Amphenol 'TelAire'. (© AliExpress) |
De aansluitgegevens
De aansluitgegevens van deze sensor zijn samengevat in de onderstaande figuur.
 |
| De aansluitgegevens van de T6713. (© Amphenol Advanced Sensors) |
Prijs en verkrijgbaarheid
De T6713 is zowel te koop bij de bekende Europese en Chinese elektronica shops. Het prijsverschil is echter opmerkelijk. Bij RS Components betaalt u er € 100,59 voor, bij AliExpress slechts € 43,43. Beide prijzen uiteraard prijspeil november 2021.
De PWM-uitgang
Deze werkt met een pulsbreedte van 1.002 ms of 40 μs. De keuze wordt gemaakt door pen 6 ofwel rechtstreeks aan de massa te leggen (40 μs) ofwel open te laten (1.002 ms). In het te downloaden datasheet wordt een schakeling beschreven waarmee u het PWM-signaal omzet in een analoge spanning.
De digitale protocollen
Deze worden uitvoerig beschreven in de te downloaden datasheet.
Datasheet
Het zeer uitgebreide datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de T6713
De PWM-uitgang
Deze werkt met een pulsbreedte van 1.002 ms of 40 μs. De keuze wordt gemaakt door pen 6 ofwel rechtstreeks aan de massa te leggen (40 μs) ofwel open te laten (1.002 ms). In het te downloaden datasheet wordt een schakeling beschreven waarmee u het PWM-signaal omzet in een analoge spanning.
De digitale protocollen
Deze worden uitvoerig beschreven in de te downloaden datasheet.
Datasheet
Het zeer uitgebreide datasheet van de fabrikant hebben wij bewaard op onze privé cloud op Google Drive en is hier te downloaden:
Aanklikbare link ➡ Datasheet van de T6713
MH-Z19B Infrared CO2 Sensor
