Sensor - Gás
Sensor de gás é um dispositivo que pode detectar a presença de vários gases tóxicos e combustíveis presentes no ambiente.
Princípio de Funcionamento
A interação entre o gás de teste e a superfície sensora pode ser detectada por meio da medição da mudança em resistência, capacitância, função trabalho, massa, características ópticas etc. A tabela abaixo é da Fonte1.
| Classe de sensores de gás | Princípio de funcionamento |
|---|---|
| Eletroquímico | Mudanças em corrente, tensão, capacitância/impedância: 1. Voltametria (incluindo amperometria) 2. Potenciometria 3. Transistor de efeito de campo quimicamente sensibilizado 4. Potenciometria com eletrólitos sólidos para detecção de gás |
| Elétrico | Condutividade de óxido metálico Condutividade orgânica Condutividade eletrolítica Condutividade de heterojunção (diodo Schottky, FET, MOS) Função trabalho Permissividade elétrica (capacitância) |
| Sensível à massa | Mudanças no peso, amplitude, fase ou frequência, tamanho, forma ou posição: 1. Microbalança de cristal de quartzo 2. Propagação de onda acústica de superfície 3. Cantilever |
| Magnético | Mudanças das propriedades de gases paramagnéticos |
| Dispositivos ópticos | Mudanças na intensidade da luz, cor ou espectros de emissão: 1. Absorbância 2. Reflectância 3. Luminescência 4. Índice de refração 5. Efeito optotérmico 6. Espalhamento de luz (espalhamento Raman, ressonância de plásmon) |
| Termométrico (calorimétrico) | Efeitos térmicos de uma reação química específica. Mudanças na temperatura, fluxo de calor, conteúdo de calor: 1. Termoelétrico 2. Piroelétrico 3. Conta-gotas catalítico (pelistores) 4. Condutividade térmica |
Tabela 1.A classificação dos sensores de gás sugerida em 1991 pela Divisão de Química Analítica da IUPAC,
Campo de Aplicações
Há inúmeros usos para esses sensores de gás. Em particular, usando esses sensores de gás, seres humanos podem ser salvos de perigos potenciais. Portanto, os sensores de gás desempenham papéis importantes em vários setores, que incluem aplicações industriais, médicas, ambientais e domésticas para monitoramento de gases tóxicos e inflamáveis. A tabela abaixo é da Fonte2.
| Campo de aplicação | Função | Exemplos de gases detectados |
|---|---|---|
| Meio ambiente | Monitoramento de gases tóxicos presentes na atmosfera, devido a emissões industriais (estações meteorológicas, monitoramento de poluição) | CO, CH4, umidade, CO2, O3, VOCs, SOx |
| Segurança no trabalho | Controle da qualidade do ar interno; monitoramento de gases tóxicos em um ambiente de trabalho, por exemplo, em uma fábrica onde produtos químicos perigosos são usados | Gases tóxicos, gases combustíveis, O2 |
| Segurança doméstica/aplicação residencial | Detecção de gases venenosos ou fumaça em residências, devido a acidentes como incêndios e explosões; geladeira ou forno inteligentes; alarme de incêndio; aquecimento a gás natural; detecção de vazamentos; controle da qualidade do ar; purificadores de ar; controle de cozimento | CO, umidade, CO2, VOCs |
| Segurança em automóveis | Controle de ventilação do carro; detecção de vapores de gasolina; testes de bafômetro | CO, GLP, VOCs, CH4 |
| Segurança pública | Controle da qualidade do ar interno, detecção de substâncias perigosas para a segurança do público em geral | Gases tóxicos, gases combustíveis, gases inflamáveis, explosivos, O2 |
| Médico/clínico | Diagnóstico (análise do hálito, detecção de doenças); monitoramento de pacientes no ponto de atendimento; monitoramento de drogas; órgãos artificiais e próteses; descoberta de novos medicamentos | O2, NH, NOx, CO2, H2S, H2, CL2, gases anestésicos |
| Agricultura | Diagnóstico de plantas/animais; testes de solo e água; inspeção de carne/aves; monitoramento de resíduos/esgoto | aminas, umidade, CO |
| Controle de qualidade de alimentos | Detecção de moléculas específicas que são formadas quando o alimento começa a apodrecer e não está mais adequado para consumo | umidade, CO2 |
| Utilidades/automotivo/usinas de energia | Controle da concentração dos gases no motor e na caldeira a gás, para garantir a maior eficiência possível do processo de combustão. O mesmo conceito também pode ser aplicado a usinas de energia, já que a energia é gerada por combustão | O2, CO, HC, NOx, SOx, CO2, H2, HC |
| Indústria: Petroquímica Siderurgia/Tratamento de água/Semicondutores | Monitoramento e controle de processos; controle de qualidade; monitoramento do ambiente de trabalho; monitoramento de fluxo de resíduos; alarme de vazamento | HC, poluentes convencionais, O2, H2, O3, CO2, CL2, CH4,H2S |
| Defesa/militar | Detecção de agentes químicos, biológicos e tóxicos de guerra; verificação de tratados | Agentes, explosivos, propelentes |
| Aeroespacial | Monitoramento de oxigênio e de gases tóxicos e inflamáveis na atmosfera ambiente | H2, O2, CO3, umidade |
| Tráfego/túneis/estacionamentos | Controle e gestão do tráfego urbano; monitoramento da qualidade do ar em túneis ou garagens subterrâneas |
Tabela 2.Alguns exemplos de aplicações de sensores de gás
Sensor de Gás Seeed
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| Nome | Miniatura | Gás-alvo | Classe de sensores de gás | Campo de aplicação | Sensor | Faixa de detecção | Precisão | Tensão de operação | Interface | Clique para comprar |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Grove - Multichannel Gas Sensor V2 |  | Além de monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrogênio (NO2), álcool etílico (C2H5CH), compostos orgânicos voláteis (VOC) etc. | Elétrico | Meio ambiente | GM102B, GM302B, GM502B, GM702B | / | NA | 3.3V 5V | I2C | Order |
| Grove - Multichannel Gas Sensor V1 |  | Monóxido de carbono, dióxido de nitrogênio, etanol, hidrogênio, amônia, metano, propano, isobutano | Elétrico | Meio ambiente | MiCS-6814 | CO: 1–1000ppm NO2: 0,05–10ppm H2: 10–500ppm C2H5OH: 1-1000ppm NH3: 1-500ppm CH4: >1000ppm C3H8: >1000ppm C4H10: >1000ppm | NA | 3.3V 5V | I2C | Order |
| Grove - Air Quality Sensor v1.3 |  | Álcool, fumaça | Eletroquímico | Meio ambiente | MP503 | 10-1000ppm(Álcool) | NA | 3.3V 5V | Analógico | Order |
| Grove - Alcohol Sensor |  | Álcool | Eletroquímico | Segurança em automóveis Segurança pública | MQ303A | 20-1000ppm Álcool | NA | 5V | Analógico | Order |
| Grove - CO2 Sensor |  | CO2 | Eletroquímico | Meio ambiente Agricultura | MH-Z16 | 0-5000ppm | ±(50ppm +5%) | 5V | UART | Order |
| Grove - CO2 & Temperature & Humidity Sensor (SCD30) |  | CO2 | Dispositivos ópticos | Meio ambiente Agricultura | SCD30 | 0-40000ppm | ±(30 ppm + 3%) | 3.3V 5V | I2C | Order |
| Grove - VOC and eCO2 Gas Sensor (SGP30) |  | VOC,CO2 | Elétrico | Meio ambiente Agricultura | SGP30 | VOC: 0 ppb a 60000ppb CO2: 400 ppm a 60000 ppm | VOC: (0-2008ppb/1ppb, 2008-11110ppb/6ppb, 11110-60000ppb/32ppb) CO2: (400-1479ppm/1ppm, 1479-5144ppm/3ppm, 5144-17597ppm/9ppm, 17597-60000ppm/31ppm) | 3.3V 5V | I2C | Order |
| Grove - Gas Sensor(MQ2) |  | GLP, i-butano, propano, metano, álcool, hidrogênio, fumaça | Eletroquímico | Segurança doméstica/aplicação residencial Segurança no trabalho | MQ2 | GLP e propano: 200ppm-5000ppm Butano: 300ppm-5000ppm Metano: 5000ppm-20000ppm H2: 300ppm-5000ppm Álcool:100ppm-2000ppm | NA | 5V | Analógico | Order |
| Grove - Gas Sensor(MQ3) |  | Alta sensibilidade a álcool e baixa sensibilidade a benzeno | Eletroquímico | Segurança em automóveis Segurança pública | MQ3 | Álcool: 0,05-10mg/L | NA | 5V | Analógico | Order |
| Grove - Gas Sensor(MQ5) |  | Alta sensibilidade a GLP, gás natural, gás de cidade e baixa sensibilidade a álcool, fumaça | Eletroquímico | Indústria: Petroquímica Siderurgia/Tratamento de água/Semicondutores Utilidades/automotivo/usinas de energia | MQ5 | 200-10000ppm | NA | 5V | Analógico | Order |
| Grove - Gas Sensor(MQ9) |  | Alta sensibilidade a monóxido de carbono e CH4, GLP | Eletroquímico | Segurança em automóveis Indústria: Petroquímica Siderurgia/Tratamento de água/Semicondutores Utilidades/automotivo/usinas de energia Segurança doméstica/aplicação residencial | MQ9 | Monóxido de carbono: 20-2000ppm CH4: 500-10000ppm GLP: 500-10000ppm | NA | 5V | Analógico | Order |
| Grove - Gas Sensor(O2) |  | O2 | Eletroquímico | Segurança em automóveis Indústria: Petroquímica Siderurgia/Tratamento de água/Semicondutores Utilidades/automotivo/usinas de energia Segurança doméstica/aplicação residencial | ME2-O2-Ф20 | 0～25%Vol | NA | 3.3V 5V | Analógico | Order |
| Grove - HCHO Sensor |  | Tolueno, metanal, benzeno, álcool, acetona | Eletroquímico | Meio ambiente | WSP2110 | 1～50ppm | NA | 3.3V 5V | Analógico | Order |
| Grove - Temperature, Humidity, Pressure and Gas Sensor (BME680) |  | IAQ | Elétrico | Meio ambiente Segurança doméstica/aplicação residencial | BME680 | 0-500 | NA | 3.3V 5V | I2C | Order |
Tabela 3.Categoria de sensores de gás da Seeed
Projetos
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