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傳感器用于工業(yè)應用中的環(huán)境監(jiān)測

（2024年11月23日更新）

人們比以往任何時候都更了解我們的環(huán)境對周圍事物和我們自己的影響。例如，在家工作，有時在小房間工作，然后我們可以敏銳地意識到周圍的空氣質量。在這種情況下，二氧化碳（CO2)傳感器可指導何時打開門窗，避免頭痛、精神損傷和嗜睡。

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有害氣體和顆粒物將在工業(yè)過程中燃燒，特別是化石燃料（PM）釋放到大氣中。研究表明，這些氣體對肺部疾病或其他長期疾病的人尤為嚴重。為了解決這個問題，需要準確的測量來幫助確定解決問題的行動計劃，并評估這些對策的結果。

近年來，半導體制造商在測量技術方面取得了重大進展，改進了揮發(fā)性有機化合物的檢測（VOC）、顆粒物、氣體、相對濕度和溫度的能力。此外，這些傳感器體積小，功耗低，使用壽命長，非常適合嵌入強大的工業(yè)物聯(lián)網（IIoT）在解決方案中。

監(jiān)測二氧化氮和臭氧

世界衛(wèi)生組織（WHO）廢氣排放中的氣體如二氧化氮（NO2)化學反應產生的氣體如臭氧（O3)區(qū)分。NO2會導致一些呼吸道疾病，使用內燃機時濃度普遍較高。O在大氣中自然形成，保護我們免受有害紫外線的傷害。然而，它越來越多地被測量在地面附近，這將對年輕人、老年人和有呼吸問題的人構成風險。

Mikroe Air Quality 8 Click采用Renesas ZMOD4510預校準數字傳感器（圖1），為此類氣體的測量提供了一種平穩(wěn)的方法。Quality 8 Click板是專門為室內外工作設計的，通過其3.3V的I2C接口與主機單片機（MCU）連接。當然，板可以與之相連。Mikroe可用于開發(fā)板mikroBUS并得到插座連接mikroSDK完全支持庫。

圖1：Mikroe Air Quality 8 Click可同時檢測NO2.臭氧，功耗小于23mW。該板得到了mikroSDK完全支持。(圖源:貿澤電子）

ZMOD4510采用與加熱器耦合的硅基微機電系統(tǒng)（MEMS）。其信號調節(jié)電路監(jiān)測化學電阻，將測量值轉換為數字值。在連續(xù)運行中消耗的功率小于23mW，監(jiān)控精確到十億分之一（ppb）的范圍內。它是空氣質量指數的生成（AQI）臭氧測量值的理想選擇適用于相對濕度（RH）溫度介于5%至90%之間?20°C至50°C環(huán)境之間。

密切關Sharp代理注氣壓和溫度

氣壓傳感器可用于檢測智能空氣過濾器何時達到其使用壽命。它們還內置在氣壓計中，以監(jiān)測天氣狀況。由于溫度傳感是一種相對簡單的測量類型，氣壓傳感器通常將溫度和其他傳感選項集成到單個包裝中。STMicroelectronics ILPS22QS雙滿量程壓力傳感器可用作數字輸出氣壓計（圖2）。

圖2：ILPS22QS支持絕對氣壓傳感，但溫度也可以作為用戶界面戶界面工作。(圖源:貿澤電子）

該元件采用微型10引腳HLGA、2 × 2 × 0.73mm可根據工作模式包裝260-1260或4060hPA絕對測量。它具有溫度補償功能，每秒提供1-200次的24位輸出數據，支持SPI、I2C和MIPI I3CSM。工作電源電壓為1.7至3.6V，其先進先出（FIFO）緩沖器可保存多達128個測量值。

其內置模擬集線器可在氣壓計、溫度和兩個附加模擬輸入之間切換。這些輸入可用作STMicroelectronics的Qvar靜電傳感器，通過適當的電極，可以實現(xiàn)漏水檢測或用戶界面(如敲擊、按壓、滑動)等功能。只注意壓力測量，電流消耗可低至1.8μA。

IIoT應用傳感器平臺

評估可用技術的實際性能和局限性需要時間。幸運的是，STMicroelectronics STWIN SensorTile無線工業(yè)節(jié)點等傳感器節(jié)點簡化了概念驗證開發(fā)階段。從陀螺儀和運動傳感器到磁力計和振動傳感器，不少于9種傳感技術STM32L4R9ZIJ6超低功耗MCU（圖3）。該套件還配備了鋰聚合物（Li-Po）電池、STLink-V3Mini調試器/編程器和塑料保護外殼。