VOC-Sensor mit einem Verbrauch von nur 65 uA

Der SGPC3 ist auf die Messung der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen (Volatile Organic Compound, VOC) in Innenbereichen ausgelegt. So wie dies bei Sensirion-Produkten üblich ist, wird der Sensor kalibriert und die Signalverarbeitung direkt auf den Chip integriert.
Dies ist ein 03.07.2018 veröffentlichter Archiv-Artikel. Manche Informationen sind unter Umständen nicht mehr aktuell und entsprechen nicht mehr dem neuesten Stand. Bitte kontaktieren Sie uns bei Interesse.

Der SGPC3, wie auch der SGP30, basieren auf der SGP-Multipixel-Plattform und der MOXSens® siloxanresistenten Technologie. In der Tabelle sind die zentralen Unterschiede zwischen dem SGPC3 und dem SGP30 zusammengefasst.

Warum werden flüchtige organische Verbindungen (VOC) gemessen?

30% der Neubauten weisen eine schlechte Luftqualität in Innenräumen (Indoor Air Quality, IAQ) auf, 20% der Menschen klagen über vorübergehende oder chronische Schmerzen aufgrund einer schlechten Luftqualität in Innenräumen (Sick-Building-Syndrom), erhöhte VOC-Werte haben erhebliche negative Auswirkungen auf die kognitiven Fähigkeiten wie z. B. das strategische Denken und die Entscheidungsfindung usw..

Stromverbrauch

Nach dem Einschalten oder Zurücksetzen wird der Sensor in einen Stand-by-Modus mit einem Verbrauch von 2 uA versetzt.

Vor der ersten Messung ist je nach der Auslaufzeit (Down-time) des Sensors eine Sensoranlaufzeit (Warm-up) von 16 bis 184 s erforderlich. Details finden Sie in Abschnitt 3.9 der Integrationsanleitung Driver Integration Guide Hardware Gas Sensors SGPC3. Währenddessen liegt der Verbrauch des Sensors bei 48 mA.

Nach dem Sensor-Warm-up kann mit der Messung begonnen werden. Die Messung dauert typischerweise 40 ms, der Verbrauch liegt bei 48 mA. Sobald die Messung abgeschlossen wurde, wird der Sensor in den Stand-by-Modus versetzt. Damit der Algorithmus für den dynamischen Ausgleich des Ausgangswerts (dynamic baseline compensation) richtig funktionieren kann, muss die Messung alle 2 Sekunden ausgeführt werden.

Falls wir den anfänglichen Sensor-Warm-up und Verbrauch während der I2C-Bus-Kommunikation vernachlässigen, ist der Durchschnittsverbrauch: (40 ms * 48 mA + 1960 ms * 0,002 mA) / 2000 ms = 0,98 mA.

Der SGPC3 ermöglicht eine Reduktion des Durchschnittsverbrauchs auf 65 uA. In diesem Modus müssen Sie die Messung alle 30 Sekunden ausführen.

Dynamic Baseline Compensation

Nach dem erstmaligen Einschalten ist der Ausgangswert (Baseline) unbekannt. Der Sensor bestimmt diesen als den gemessenen Mindestwert der VOC-Konzentration nach einem Betrieb über 12 Stunden. Dieser Wert gilt für maximal eine Woche. Weitere Informationen finden Sie in der Integrationsanleitung Driver Integration Guide Hardware Gas Sensors SGPC3.

Die eingeschränkte Gültigkeitsdauer der Ausgangswerte-Ergebnisse geht auf die Eigenschaften des MOX-Sensors zurück (Metalloxid-Halbleiter). Der Referenzwert entspricht einem bestimmten Widerstand der Messelemente. Diese Widerstände sind jedoch nicht konstant bei einer konstanten VOC-Konzentration. Innerhalb von Wochen oder Monaten werden sich diese in einem Ausmaß ändern, das sich auf die Messgenauigkeit auswirken kann. Der Algorithmus gleicht diese Änderungen aus und korrigiert kontinuierlich den Ausgangswert.

Einfluss von Temperatur, Feuchtigkeit und Luftstrom

Änderungen in der Umgebungstemperatur und Feuchtigkeit verursachen bei MOX-Sensoren einen Offset der Empfindlichkeitseigenschaften. Der SGPC3 verfügt über eine temperaturregulierte Mikrowärmeplatte, welche die Temperatur des Messelements konstant hält. Zur Nutzung des integrierten Feuchtigkeitsausgleichs brauchen Sie nur den tatsächlichen absoluten Feuchtigkeitswert als „Set_humidity“-Befehl formulieren.

Der Luftstrom kühlt das Messelement des MOX-Sensors ab und ändert so dessen Widerstand. Um dies zu verhindern, ist die Oberseite des SGPC3 mit einer Wasser- und Staubschutzmembran bedeckt, sodass das Messelement nicht dem Luftstrom ausgesetzt ist. In jedem Fall ist es stets besser, den Sensor so auszurichten, dass sich die Oberseite parallel zum Luftstrom befindet.

Falls Sie Interesse an Produkten von Sensirion haben oder weitere Informationen benötigen, helfen wir Ihnen gerne weiter. Bitte kontaktieren Sie uns über die E-Mail-Adresse sensirion@soselectronic.com

Merkmale:

  • Herausragende langfristige Stabilität, siloxanresistent
  • Stromverbrauch von nur 65 uA
  • Genauigkeit: typ. ±15% von Messwert im Bereich zwischen 0,3 ppm und 30 ppm
  • Einfach integrierbar: I2C-Schnittstelle; 2,45 x 2,45 x 0,9 mm DFN-Paket; 1,8 V Stromversorgung

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Welche beiden Datenbytes müssen geschrieben werden, um den SGPC3 auf einen Feuchtigkeitsausgleich einzustellen, wenn die absolute Feuchtigkeit 12,25 g/m3 ist?

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