Coraz częściej w automatyce budynkowej pojawia się zagadnienie związane z pomiarem stężenia wybranych gazów w powietrzu wewnątrz budynku. Pomiar stężenia dwutlenku węgla, jako wskaźnika jakości powietrza, w wielu projektach to już standard, obok takich podstawowych parametrów jak wilgotność i temperatura. Inwestorzy oczekują również kontroli stężenia pyłów PM, a także wybranych gazów. Problem pomiaru stężenia gazów, takich jak tlen, amoniak, dwutlenek siarki, inne, dotyczy przede wszystkim budynków przemysłowych, w tym hal produkcyjnych, hal magazynowych, innych pomieszczeń o specjalnym przeznaczeniu. APONE, w oparciu o sprawdzoną platformę SiOne (przetworniki z oznaczeniem Si-…), wprowadził do oferty modułowe przetworniki do kontroli stężenia gazów i pyłów w powietrzu.
Jakie gazy może mierzyć nowy przetwornik SiOne?
Przetwornik SiOne, w zależności od wersji i wybranego sensora gazu (sensor w tych urządzeniach zamawiany jest bowiem oddzielnie) może mierzyć:
- Stężenie amoniaku (NH3)
- Stężenie dwutlenku azotu (NO2)
- Stężenie dwutlenku siarki (SO2)
- Stężenie ozonu (O3)
- Stężenie siarkowodoru (H2S)
- Stężenie tlenku węgla (CO)
- Stężenie tlenu (O2)
Jak zbudowany jest przetwornik stężenia gazu SiOne?
Każdy przetwornik stężenia gazu, o oznaczeniu Si-GxxGxxx, składa się z dwóch elementów, zamawianych oddzielnie:
- Element 1 – przetwornik:
- Ta część obejmuje całą elektronikę urządzenia, w tym układ mikroprocesorowy, nieulotną pamięć ustawień urządzenia, moduł komunikacji sieciowej (RS-485), moduł wyjść analogowych lub wyjścia przekaźnikowego (opcja), przyłącze elektryczne (listwa złącz śrubowych, rozłącznych), listwę przełączników typu DIP-Switch (umożliwiających zmianę parametrów transmisji via RS-485, zmianę standardu wyjścia).
- Element 2 – obudowa sensora:
- Ten element może znajdować się bezpośrednio przy elemencie 1 (opcja 1, widoczna na rysunku poniżej; oznaczenie Si-GxxG0xx) lub może być oddalona od elementu 1 przy użyciu przewodu o długości 1 m (opcja 2, widoczna na rysunku poniżej; oznaczenie Si-GxxG1xx).
- W tej obudowie instalowany jest wybrany (na etapie zamówienia) sensor stężenia gazu. Instalacja realizowana jest na etapie produkcji urządzenia (każdy przetwornik, po instalacji wybranego sensora, przechodzi wewnętrzne testy producenta, potwierdzone świadectwem sprawdzenia urządzenia (świadectwo dołączane do każdego urządzenia APONE)).
- Powietrze do wnętrza obudowy, w której znajduje się komora pomiarowa z sensorem, dostaje się w sposób grawitacyjny, przez filtr siateczkowy (pory 0,22 mm).
Jakie dostępne są sensory stężenia gazów do przetworników SiOne?
Aktualnie w ofercie APONE dostępne są następujące sensory do pomiaru stężenia wybranych, standardowych gazów – lista widoczna w tabeli poniżej.
| Symbol Zamówieniowy | Mierzony Gaz | Zakres Pomiarowy | Rozdzielczość | Czas Odpowiedzi t90 | Do Przetwornika |
| SENS-G-CO | CO (tlenek węgla) | 0…1000 ppm | 1 ppm | ≤30 s | Si-G10Gxxx |
| SENS-G-O2 | O2 (tlen) | 0…25 %vol | 0,1 %vol | ≤15 s | Si-G01Gxxx |
| SENS-G-NH3 | NH3 (amoniak) | 0…100 ppm | 1 ppm | ≤150 s | Si-G10Gxxx |
| SENS-G-H2S | H2S (siarkowodór) | 0…100 ppm | 1 ppm | ≤30 s | Si-G10Gxxx |
| SENS-G-NO2 | NO2 (dwutlenek azotu) | 0…20 ppm | 0,1 ppm | ≤30 s | Si-G01Gxxx |
| SENS-G-SO2 | SO2 (dwutlenek siarki) | 0…20 ppm | 0,1 ppm | ≤30 s | Si-G01Gxxx |
| SENS-G-O3 | O3 (ozon) | 0…20 ppm | 0,1 ppm | ≤120 s | Si-G01Gxxx |
Każdy sensor SENS-G do pomiaru stężenia wybranego gazu, widoczny na zdjęciu poniżej, zamawiany jest oddzielnie. Można zamówić sensor razem z przetwornikiem lub jako oddzielny elementy, gdy zajdzie konieczność jego wymiany w przyszłości.
Jaka jest zasada działania proponowanych sensorów gazów?
Proponowane przez APONE czujniki gazu są sensorami elektrochemicznymi. Wewnątrz sensora elektrochemicznego następuje przemiana elektrolitu pod wpływem zmiany stężenia mierzonego gazu. Gaz dostaje się do wnętrza czujnika przez otwory o odpowiednich rozmiarach. Wielkość tych otworów ma wpływ na zakres pomiary oraz czułość czujników, co zostało określone w tabeli powyżej.
Co wpływa na żywotność czujników gazów?
Na żywotność czujników gazów mają wpływ przede wszystkim temperatura powietrza, wilgotność względna oraz bardzo wysokie stężenie mierzonego gazu. Dla proponowanych przez APONE czujników są określone właściwe warunki pracy równe -20…+50 °C, 15…90 %RH i dopuszczalne stężenie mierzonego gazu określone w tabeli wyżej (zakres pomiarowy określony dla każdego modelu czujnika). Przy zachowaniu tych warunków pracy żywotność proponowanych czujników jest równa dwa lata.
Należy również pamiętać, że silne wibracje i wstrząsy mechaniczne mogą również doprowadzić do uszkodzenia czujnika gazu (uszkodzenia mechaniczne wewnątrz samego czujnika, w efekcie czego jedyną opcją serwisu będzie wymiana całego sensora).
Czy sensor gazu w przetworniku APONE można wymienić w przyszłości?
Urządzenia APONE zostały zaprojektowane w ten sposób, by możliwa była wymiana sensora gazu w przyszłości. Jest to związane przede wszystkim z określoną, skończoną żywotnością tych czujników. Sensory są dostępne w ofercie APONE.
Co ważne, w zależności od modelu przetwornika, do tego samego urządzenia można podłączyć różne czujniki gazów (ale zawsze tylko jeden czujnik może pracować w przetworniku).
- Do przetwornika o oznaczeniu Si-G10Gxxx można podłączyć czujnik stężenia CO (tlenek węgla), NH3 (amoniak), H2S (siarkowodór).
- Do przetwornika o oznaczeniu Si-G01Gxxx można podłączyć czujnik stężenia O2 (tlen), NO2 (dwutlenek azotu), SO2 (dwutlenek siarki), O3 (ozon).
W jakich warunkach mogą pracować sensory i elektronika urządzenia?
Elektronika przetwornika Si-G… (zamknięta w elemencie 1) może pracować w warunkach: -30…+60 °C oraz 10…90 %RH (bez kondensacji). Należy jednak pamiętać, że sam sensor mierzący stężenie wybranego gazu może pracować w innych warunkach: -20…+50 °C oraz 15…90 %RH (bez kondensacji). Jest to istotne na etapie doboru urządzenia do aplikacji (można bowiem sięgnąć po sensor zintegrowany z przetwornikiem lub sensor oddalony od elektroniki przetwornika).
Co z pomiarem pyłów zawieszonych?
Do tej pory przetworniki mierzące stężenie pyłów PM były dostępne wyłącznie w kompaktowej i bardzo estetycznej obudowie naściennej, widocznej na zdjęciu poniżej. Sensor pyłów (PM1, PM2.5, PM4, PM10) w tych urządzeniach jest zintegrowany z elektroniką i zamknięty w jednej obudowie.
Nowe przetworniki do kontroli pyłów składają się z dwóch części: część 1 to obudowa, wewnątrz której znajduje się elektronika przetwornika (w tym przyłącze elektryczne urządzenia), część 2 natomiast to obudowa będąca jednocześnie komorą pomiarową, w której znajduje się sensor mierzący stężenie pyłów PM. Obudowa z sensorem może być połączona bezpośrednio z obudową i elektroniką lub może być oddalona od elektroniki przy użyciu przewodu o długości 1 m. Oba rozwiązania widoczne są na zdjęciach poniżej.
To drugie rozwiązanie jest szczególnie interesujące, gdy punkt pomiarowy musi być z jakiegoś powodu oddalony od elektroniki urządzenia.
Jakie właściwości posiada każdy przetwornik stężenia gazu i pyłów SiOne?
Każdy przetwornik APONE do pomiaru stężenia wybranego gazu i pyłów wyróżnia:
- Interfejs przemysłowy RS-485 (Modbus RTU)
- Opcję wyposażenia w programowalne wyjście przekaźnikowe
- Możliwość wyposażenia w programowalne wyjścia analogowe, napięciowe lub prądowe (maks. Liczba wyjść analogowych w jednym przetworniku = 3).
- Ustawienia parametrów transmisji danych przy użyciu przełączników typu DIP-Switch
- Możliwość wyboru odpowiedniej mechaniki przetwornika, w zależności od wymogów aplikacji
- Możliwość prostej wymiany sensora gazu w przyszłości
Jakie akcesoria proponowane są do przetworników SiOne?
Do programowalnych przetworników APONE dostępny jest programator USB oraz darmowe oprogramowanie serwisowe APConfig PC.
W ofercie APONE znajdują się również odpowiednie konwertery sygnałów, umożliwiające połączenie wybranych przetworników w system pomiarowy. Są to konwertery sygnału RS-485 na USB lub Ethernet LAN.
APONE do tych urządzeń proponuje również koncentratory danych, które umożliwiają przede wszystkim rejestrację danych pomiarów. Z tego typu koncentratorami można połączyć wiele przetworników opartych o komunikację RS-485 (Modbus RTU).
Przetworniki stężenia gazów mogą również stanowić część systemu monitoringu parametrów powietrza w budynkach. Tego typu systemy pozwalają na ciągły pomiar wilgotności względnej, temperatury, stężenia CO2, stężenia pyłów PM, stężenia wybranych gazów, itd. Podstawową funkcją systemów jest wizualizacja pomiarów (etykiety na mapie obiektu, tabele, przebiegi), rejestracja danych pomiarowych, alarmowanie o warunkach krytycznych w systemie, generowanie raportów w oparciu o dane archiwalne, zapisane przez system.
Gdzie stosowane są przetworniki SiOne?
Przetworniki do kontroli parametrów powietrza, w tym przetworniki stężenia gazów i pyłów, stosowane są w automatyce budynkowej, w systemach związanych z wentylacją i klimatyzacją. Przetworniki instalowane są również jako część systemu monitoringu klimatu, pracującego niezależnie od systemu BMS i HVAC lub współpracującego z tymi systemami.
Większość przetworników SiOne instalowanych jest wewnątrz budynków, w pomieszczeniach produkcyjnych, magazynowych lub w kanałach wentylacyjnych doprowadzających lub wyprowadzających powietrze z pomieszczeń. Wybrane urządzenia stosowane są także do pomiaru wilgotności, temperatury, CO2, stężenia gazów w komorach, laboratoriach, pomieszczeniach specjalnych, itd.
Warto zwrócić uwagę na liczbę dostępnych przetworników SiOne – ponad 1000 standardowych wariantów wykonania. Do tego APONE proponuje przetworniki w wykonaniu specjalnym. Wspomniane wykonanie specjalne może dotyczyć zmian mechanicznych, programowych, funkcjonalnych urządzenia. Tę ofertę kierujemy do Kontrahentów, którzy cenią sobie indywidualne podejście do projektu, już przy kilku urządzeniach pomiarowych.
