آشنایی با انواع سنسور های دی اکسید کربن

آشنایی با انواع سنسور های دی اکسید کربن

سنسورهای دی اکسید کربن (CO2) عبارتند از دستگاه‌هایی که برای اندازه‌گیری میزان دی اکسید کربن در محیط استفاده می‌شوند. دی اکسید کربن یک گاز گلخانه‌ای است که به طور طبیعی در جو زمین وجود دارد و توسط فعالیت‌های انسانی نیز تولید می‌شود. در ادامه با انواع سنسور های دی اکسید کربن ، نحوه عملکرد و برخی از کاربرد های این سنسور آشنا می شوید .

سنسور دی اکسید کربن چیست ؟

سنسور دی‌اکسید کربن (CO2) یک نوع سنسور گاز است که برای تشخیص و اندازه‌گیری میزان دی‌اکسید کربن در هوا استفاده می‌شود. دی‌اکسید کربن یک گاز بی‌بو و بی‌رنگ است که در جو همراه با سایر گازها وجود دارد و نقش مهمی در اثر گلخانه‌ای و تغییرات آب و هوایی دارد.

سنسورهای دی‌اکسید کربن معمولاً از تکنولوژی‌های مختلفی برای تشخیص میزان CO2 استفاده می‌کنند. یکی از روش‌های رایج استفاده از سنسورهای مبتنی بر اصل اختلاف هدایت الکتریکی است. این سنسورها دارای دو الکترود است که بین آنها یک لایه الکترولیت قرار دارد. وقتی کربن دی اکسید با آب واکنش می‌کند، الکترولیت جریان برق را افزایش می‌دهد و این تغییر در جریان الکتریکی توسط سنسور ثبت می‌شود.

با استفاده از سنسورهای دی‌اکسید کربن، میزان CO2 در محیط‌های مختلف مانند ساختمان‌ها، خودروها، سیستم‌های تهویه مطبوع و غیره قابل اندازه‌گیری است. این اطلاعات می‌توانند در کنترل کیفیت هوا، بهبود بهره‌وری انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مورد استفاده قرار گیرند.

نحوه عملکرد سنسور دی اکسید کربن:

در طراحی یک سنسور دی اکسید کربن، اصل عملکرد معمولاً بر اساس اصل عملکرد سنسورهای انتقال یون است. این سنسورها شامل یک الکترود حساس به دی اکسید کربن و یک الکترود مرجع می‌شوند. زمانی که دی اکسید کربن در محیط حضور داشته باشد، ذرات دی اکسید کربن با الکترولیت سنسور ترکیب می‌شوند و یون‌های مثبت  را تشکیل می‌دهند. این یون‌ها به سمت الکترود حساس به دی اکسید کربن حرکت می‌کنند و جریان الکتریکی را تغییر می‌دهند.

در سنسورهای نوری دی اکسید کربن، نوری با طول موج خاص از منبع نوری به سنسور تابعیت می‌کند. در صورتی که دی اکسید کربن در محیط وجود داشته باشد، ذرات دی اکسید کربن با نور تعامل می‌کنند و باعث تغییر در شدت نور تابعیت شده از سنسور می‌شوند. این تغییر در شدت نور می‌تواند توسط یک فتودیود یا سنسور نوری دیگر تشخیص داده شود.

به طور کلی، سنسورهای دی اکسید کربن بر اساس تغییرات الکتریکی یا نوری که در پاسخ به وجود دی اکسید کربن در محیط ایجاد می‌شود، سطح دی اکسید کربن را اندازه گیری میکند .

انواع سنسور های دی اکسید کربن :

سنسورهای الکتروشیمیایی : این سنسورها از تغییر جریان الکتریکی بر اثر تماس با دی‌اکسید کربن استفاده می‌کنند. اصول عملکرد آنها معمولاً بر پایه اکسایش و کاهش الکتروشیمیایی مولکول‌های CO2 می‌باشد.

سنسورهای اشعه تابش مادون قرمز : این سنسورها از تابش مادون قرمز برای اندازه‌گیری سطح دی‌اکسید کربن استفاده می‌کنند. با توجه به جذب مخصوص این گاز در ناحیه مادون قرمز، تغییر در شدت نور تابش داده شده توسط سنسور، نشان دهنده میزان CO2 موجود است.

سنسورهای مبدل حرارتی : این سنسورها از تغییرات دما بر اثر تماس با دی‌اکسید کربن استفاده می‌کنند. تغییر دما در اثر جذب یا ترکیب CO2 با سطح حساس سنسور، تغییر مقدار مقاومت یا ولتاژ را نشان می‌دهد.

سنسورهای نانوساختارهای کربنی : سنسورهای نانوساختارهای کربنی از مهمترین کاربردهای فناوری نانو در حوزه سنسورها هستند. این سنسورها براساس خواص منحصر به فرد نانومتری کربن، از جمله ساختارهای گرافن و نانولوله‌های کربنی ساخته می‌شوند. 

برخی از کاربرد های سنسور های دی اکسید کربن :

• کنترل کیفیت هوا : سنسورهای دی اکسید کربن به طور گسترده در سیستم‌های تهویه مطبوع، سیستم‌های تهویه خودرو و سیستم‌های اندازه‌گیری کیفیت هوا استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند میزان دی اکسید کربن در هوا را اندازه‌گیری کنند و در صورت بالا رفتن این میزان، سیستم را به منظور کنترل تهویه و جلوگیری از احتمال بروز خطرات اطلاع‌رسانی کنند.

• صنعت غذا : در برخی صنایع مانند صنعت نانوایی، شیرینی‌پزی و تولید نوشیدنی‌ها، میزان دی اکسید کربن تولید شده در فرآیندهای تولید مهم است. سنسورهای دی اکسید کربن در این صنایع برای کنترل میزان گاز مورد نظر و تنظیم فرآیندها استفاده می‌شوند.

• کشاورزی : سنسورهای دی اکسید کربن در بخش کشاورزی برای اندازه‌گیری و کنترل میزان دی اکسید کربن در گلخانه‌ها استفاده می‌شوند. این سنسورها به کشاورزان کمک می‌کنند تا شرایط بهینه‌ای را برای رشد و توسعه گیاهان فراهم کنند.