Как проверить датчик углекислого газа
Я повторил эксперимент BarsMonster`а и поразился, насколько быстро кончается воздух в комнате (особенно если вы там вдвоем). Так же понял какая динамика свежести воздуха ночью во время сна. Теперь окно всегда открыто и есть одеяла потеплее.
Из разговора с работодателем:
— Видите, если желтая лампочка, мой мозг работает на 30% хуже, если красная — на 70% хуже. Обеспечьте мне благоприятные условия работы, иначе вы теряете деньги. Представьте себе, что вы ведете себя так же, как тот кто пьет пиво, разбавленное на 70%.
Принцип работы прибора простой — в зависимости от концентрации CO2 он горит одним из 3-х цветов:
Под катом несколько мест, которые я посетил и пронаблюдал значения CO2
Коворкинг (и не только) на Серебрянической набережной.
Цех с металлическим 3d-принтером
Металлический 3d-принтер за миллион евро. Потребляемая мощность — 8.5кВт
Цех оснащен датчиком концентрации кислорода. Если значение низкое — срабатывает сирена и включается аварийная вентиляция.
Поезд плацкарт Москва-Питер
Лагерь для школьников ИТишников
Автобус. Все дети уже сидят на местах. Ждем отстающих организаторов. Прилично так ждем. Становится душно.
Я говорю водителю:
— Включите вентиляцию. Не кондиционер, а вентиляцию. Вы ведь понимаете разницу?
— Кто мне соляру спишет?
— Смотрите, вот данные жизнеобеспечения в автобусе. А если кто-то в обморок упадет. Обязательно спишут. Вас.
Водитель молча включает подачу свежего забортного воздуха.
Космолагерь
Именно в этот момент Лазуткин рассказывает, как они вентилировали друг друга, когда один спит, а электричества нет из-за аварии(кислородная шашка загорелась 23 февраля ). В условиях невесомости вокруг головы образуется пузырь CO2, и если нет движения головы относительно внутренней атмосферы, то космонавт может задохнуться.
В комнате у CubicRobotics датчик CO2 стоит больше года. Летом он не актуален, а вот зимой — это веский аргумент в споре, стоит ли открывать форточку на совещании.
Школа по Робототехнике и ИИ в МФТИ
Вот такими должны быть аудитории, где не только есть место свежему воздуху, но и простор для мысли.
Концерт на ВДНХ
Вывод
Умные часы я уже не ношу, корректор осанки тоже. А вот детектор углекислого газа очень часто со мной. Рекомендую.
[Детектор CO2 в магазине]
Да прибудет с вами свежий воздух.
1. Если в разогретых печи или камине остались непрогоревшие угли, а вьюшку трубы закрыли. Самая часта причина угара в раньшие времена – экономные крестьяне обязательно закрывали трубу после топки печи, поскольку через печную тягу уходила часть тепла, выстуживая избу. Если это сделать чуть раньше, чем нужно, то дотлевающие в разогретой топке угли выделяли СО.
2. В наше время, когда печное отопление скорее редкость, а камины, в силу более открытой конструкции, все же менее склонны к образованию СО, наиболее частой причиной угара становится автомобиль, стоящий с заведенным мотором в гараже. Особенно при утреннем прогреве – холодный двигатель, работая на переобогащенной смеси, выделяет просто огромное количество СО. И, если вы думаете, что открытые ворота вас спасут – то нет, ничего подобного. Концентрация растет ОЧЕНЬ быстро, через ворота вентилироваться не успевает. Насмерть, конечно, вряд ли угорите, но голова потом будет болеть так, что живые позавидуют мертвым.
Пластиковый белый корпус, цифровой ЖК-индикатор, одна кнопка, три светодиода, решетка сирены-кричалки.
Индикатор показывает два вида данных – температура воздуха в помещении:
…и содержание в этом воздухе СО – в PPM, то есть parts per million — частей на миллион. Таблица переносимости (при какой концентрации вам понадобится клей для ласт) есть в инструкции, но, с практической точки зрения – любая концентрация, которую засечет такой детектор (от 25 РРМ) требует незамедлительной реакции пользователя – чтобы понять, откуда угар.
Там же расположен индикатор заряда батарей. Сами батареи скрываются сзади, под крышкой отсека, одновременно являющейся крепежным (на стену) элементом:
Пластиковая панелька прикручивается к стене двумя шурупами, и на нее пристегивается само устройство.
Батарейки в отcеке подпружинены специальными пластиковыми упорами, так что при снятии прибора с основания так и норовят выпрыгнуть и раскатиться по углам.
Если устройство разобрать, то виден электрохимический сенсор:
Это элемент, который реагирует на химический состав воздуха изменением электропроводимости. Молекулы СО вступают в электрохимическую реакцию на электроде и позволяют использовать прямую линейную зависимость тока от концентрации измеряемого компонента.
Черный кругляш с дыркой – пьезокричалка PT-3534FP, 105dBA, от 2900Hz до 3900Hz. Чертовски громкая штука с редкостно противным звуком – разбудит с гарантией.
С обратной стороны платы две микросхемы:
Одна из них — HT16218, контроллер LCD-индикатора, а вторая так залачена, что я не разобрал.
Вставил баклажку горловиной в выхлопную трубу, положил в нее прибор и завел двигатель. Холодный мотор выплюнул на старте столько СО, что детектор завопил моментально, показав ПДК. По мере прогрева показания снизились, но все равно – дышать из этой баклажки определенно не стоит…
В общем, проверка показала, что устройство работоспособно, и оно торжественно заняло свое место в доме:
(Круглая штука рядом – детектор дыма, что тоже не лишнее при наличии печки). Поскольку СО легче воздуха, то размещать детектор лучше повыше, но не у самого потолка:
Выводы:
Для тех, у кого дом, как мой, топится печкой – реальный мастхэв. Возможно, эта штука никогда в жизни не сработает, но единственное ее срабатывание спасет жизнь всем, кто в доме. То же самое – закрытые камины с дверцами. За это определенно стоит отдать 2950 рублей – и пусть себе висит. При токе покоя 80мкА батареек хватит надолго.
Также весьма рекомендую всем любителям повозиться в гараже – там вероятность надышаться СО еще больше. Правда, к сожалению, в характеристиках не указан температурный диапазон работы детектора. Предполагаю, что при минусовых температурах электрохимический датчик может работать некорректно, да и батарейки не любят морозов. Так что, в неотапливаемом гараже зимой толку от него будет немного… Впрочем, и желающих греметь ключами на морозе тоже не легион. Купить можно здесь.
Помните, на Хабре в разделе GTD была любопытная статья от BarsMonster о том, что кроме лени, прокрастинации и проблем с планированием времени может мешать эффективной работе и жизни?
Если кто пропустил эту статью — очень рекомендую!
О том, что качество воздуха прямо влияет на продуктивность существования в этом мире я и раньше догадывался, но благодаря прибору, измеряющему уровень CO2, у меня появилась возможность лично проверить насколько всё плохо.
В этой статье я поделюсь с вами результатами своих изысканий.
Проводил замеры в небольшой квартире, торговом зале на 100 квадратов, а также в небольшой приёмной одной компании. Кому интересно, добро пожаловать под Cut (осторожно, траффик).
Что в коробке?
- монитор качества воздуха, позволяющий измерять концентрацию CO2, температуру и относительную влажность в комнате;
- кабель mini USB — USB (прибор может работать как от ноутбука, так и напрямую от сети через блок питания);
- сетевой адаптер (блок питания) со входом USB;
Поговорим о самом приборе.
Управление устройством максимально простое, насколько это вообще возможно. Просто подключаете по USB-кабелю к компьютеру или ноутбуку (или через блок питания к обычной розетке), и, уже через 2 минуты, на приборе можно увидеть значения концентрации CO2, влажности и температуры.
Зависимо от значения концентрации углекислого газа в помещении, есть 3 светодиодных индикатора — зелёный (до 800 ppm), жёлтый (800 ppm — 1200 ppm) и красный (>1200 ppm).
Для углекислого газа, концентрацию которого можно отслеживать этим прибором:
Кстати, если читали статью Михаила Сваричевского, на которую уже ссылался выше, то в ней исследования влияния качества воздуха на здоровье и когнитивные способности человека описаны более подробно.
Тактико-технические характеристики устройства вы сможете посмотреть на 3-4 страницах инструкции по работе с прибором, ссылку на которую я тоже уже привёл выше.
Принцип работы недисперсивного инфракрасного датчика, благодаря которому функционирует наш прибор, кратко описан на сайте производителя:
Высокоточный недисперсивный инфракрасный датчик измеряет количество света, прошедшего через специальный светофильтр и поглощенного молекулами CO2. Сравнивая с количеством света, который идет мимо светофильтра, прибор вычисляет разницу и выдает с высокой точностью значение концентрации газа в воздухе.
Подробнее можно прочесть в этой статье.
Эксперименты в торговом зале одного сочинского магазина
Полноценного эксперимента здесь провести не удалось, но несколько замеров до обеда и около 20 измерений после обеденного перерыва я всё-таки сделал. Таблицу с данными заполнял, записывая показатели влажности, температуры и концентрации CO2 с фотографий прибора (время съёмки вытягивал из EXIF-данных, зашитых в фото).
Зависимость концентрации CO2 от времени (замеры до обеда):
Зависимость концентрации CO2 от времени (замеры после обеда):
Во время второй части эксперимента входная дверь специально не открывалась, но периодически заходили и выходили посетители. Благодаря этому, практически все 110 минут, в течение которых я делал замеры, качество воздуха держалось на хорошем уровне.
Эксперименты дома
Больше всего меня, всё-таки, интересовало, как обстоят дела с воздухом дома. Здесь на измерения я не скупился, и провёл аж 3 эксперимента.
Посмотрел, как быстро можно проветрить жилую комнату (площадью примерно 15 м²) одним окном, двумя открытыми окнами, а также посмотрел, что происходит с уровнем углекислого газа при прогреве комнаты кондиционером.
Проветривание — 1 окно
Итак, при проветривании комнаты с помощью одного настежь открытого окна (в комнате находилось 2 человека), у меня получилась такая зависимость:
Проветривание — 2 окна
На этот раз во время проветривания в комнате был только я один. Не знаю, насколько сильно это повлияло на процесс, но время проветривания заметно сократилось:
Проветривание ранним ноябрьским утром дало уменьшение концентрации углекислого газа с 2070 ppm до 763 ppm за 5 минут и 37 секунд (8:08:09 -) 8:13:46).
Так что если хотите оперативно освежить воздух в комнате или квартире, рекомендую использовать все доступные окна. Получается ощутимо быстрее и эффективнее, чем проветривание одной форточкой.
Прогрев комнаты кондиционером
Кстати, при выключенном кондиционере ситуация похожая. В этой же комнате уровень CO2 растёт с 0,06% до 0,12% тоже примерно за полчаса (если в комнате 2 человека). А часа за 2 он доходит до 0,3%, и, по возможности, весьма желательно уже проветривать (хоть на улице и зима :) ).
В приёмной одной компании
- Площадь помещения — примерно 15 м².
- Приёмная — люди то заходят, то выходят с разной интенсивностью.
- Много замеров подряд не делали, поэтому на графике отобразил только точки, линией их не соединял.
Прибор во время эксперимента выглядел вот так:
Что же в итоге?
В завершении статьи напишу несколько строчек о том, что же я узнал лично для себя, используя монитор качества воздуха от Даджет.
Проветривание дома
До наступления зимы в южном городе Сочи запросто можно было поддерживать чистый, способствующий шустрой работе мозга и хорошему самочувствию, воздух, просто держа евроокно открытым сверху. По крайней мере, в случае квартиры, в которой мы обитаем.
Но, хотя зима здесь далеко не северная, и больше похожа на хаотическое чередование московской весны, осени, и даже, временами, лета, закрывать окно хотя бы изредка мы всё-таки начали.
- примерно за 6 минут — при сквозном проветривании 2 настежь открытыми окнами;
- примерно за 12 минут — если проветривать 1 окном, тоже открытым настежь.
-
,2,3,4
О свежести воздуха в зале магазина
По тем экспериментам, которые проводил в магазине, могу сказать вот что:
А что же сам прибор?
После продолжительного тестирования хочу вам сказать, что этот прибор действительно хорош!
- Белые цифры на тёмном экране и достаточно крупный размер шрифта даёт возможность мониторить атмосферу в комнате, как днём, так и ночью.
- 3 индикатора как в светофоре — максимально просто и понятно, а ещё и практично, одобряю.
- Звуковая индикация может быть полезна в дневное время суток. Если на улице холодно, и вы не готовы держать окно или форточку постоянно открытыми — звуковой сигнал подскажет, когда самое время проветрить.
Кстати, зима не лето, и, когда знойный жаркий воздух захватывает в июле улицы Сочи, кондиционеры работают практически круглые сутки (у тех, у кого они есть). Кондиционеры включаем, а окна закрываем… И как раз в такое время года устройство, которое я описал в этой статье, оказывается просто незаменимым.
У меня всё. Благодарю всех за внимание!
Также выражаю благодарность компании Даджет, которая любезно предоставила монитор качества воздуха для моих экспериментов.
57.JPG" />
Приветствую! Представляю небольшой обзор полезного и недорого девайса, который может пригодится дома (в бане, гараже) и даже спасти жизнь. Подробности, фото и видео далее.
Угарный газ (монооксид углерода) бесцветный чрезвычайно токсичный газ без вкуса и запаха. Этим и опасен. Поэтому для обнаружения опасной концентрации CO используют специальные датчики.
Подробнее на Вики
Итак про сабж. Брал два штуки. На фотках будет один.
Сам датчик, мануал, крепеж.
Мануал очень подробный, если кто заинтересуется нюансами качните сканы. Я не стал всю инфу сюда перепечатывать.
Корпус из толстого пластика. Клееный — разломать не получилось.
Светодиоды. Зеленый моргает еле заметно (в темноте видно) раз в 30 секунд. Красный при срабатывании и севших батарейках…
Для проверки вставил дохлые батарейки (1-1.1 вольт)
На экране Lb. Светик тоже моргает (поймать камерой сложно)
Замеры производит в ppm
Миллионная доля — единица измерения каких-либо относительных величин, равная 1·10−6 от базового показателя. Аналогична по смыслу проценту или промилле.
1 ppm = 0,001 ‰ = 0,0001 % = 0,000 001 = 10−6;
1 % = 10 000 ppm;
1 ‰ = 1000 ppm.
TLV (предельная пороговая концентрация, США): 25 ppm; 29 мг/м³ (как TWA — среднесменная концентрация, США) (ACGIH 1994—1995). MAC (максимальная допустимая концентрация, США): 30 ppm; 33 мг/м³; Беременность: B (вредный эффект вероятен даже на уровне MAK) (1993). ПДКр.з. по Гигиеническим нормативам ГН 2.2.5.1313—03 составляет 20 мг/м³ (около 0,0017 %).
Для начала проверил на выхлопной трубе
Подержать пришлось долго
Срабатывание датчика зависит от концентрации CO и времени сохранения этой концентрации.
50 ppm от 60 до 90 минут
100 ppm от 10 до 40 минут
300 ppm от 3 минут
При нажатии кнопки сброса отсчет начнется заново. Поэтому сбрасывать стоит только когда проблема с газом устранена.
Также с коллегой провели еще один тест. Засунули датчик в пакет и накурили в него (примерно одну сигарету), после чего завязали. Датчик орать начал сразу. И орал после развязывания пока концентрация не упала.
Снял небольшое видео
Повесил в подвале между газовой колонкой и котлом. Второй повешу в бане, когда запустим ее в эксплуатацию.
К сожалению, датчик подарил головоломку. Подробности — под катом.
Модуль пришёл в паре с небольшим шлейфом, основная плата имеет надпил, позволяющий отломать кусок с разъёмом и вместо этого припаять гребёнки. Модуль работает в двух режимах — UART (передавая показания по последовательному порту на 9600 бод) и PWM, контакты слева и справа, соответственно:
Для удобства я обрезал шлейф и насадил на провода дюпоновские наконечники. Правда, выяснилось, что часть проводов вообще ни к чему не подключена. Напротив, PWM оказался не выведен на шлейф, к контакту пришлось дополнительно подпаиваться, завернув из предосторожности датчик в плёнку поплотнее:
Датчик работает по следующему принципу — он получает по UART девятибайтовые команды (последний байт — CRC) и отвечает также девятибайтовыми пакетами. Замер концентрации СО2 выполняется командой с байтом 0x86:
Также показания можно прочитать, померяв ширину PWM-сигнала:
Тут подстерегала первая проблема — как узнать текущую размерность измерений? Даташит упоминает, что датчик может мерять в диапазаонах от нуля как до 2000, так и от нуля до 5000ppm:
Запросить текущее значение у датчика нельзя, поэтому остаётся только явно задавать размерность при каждом старте. Даташит описывает формат команды, которая скажет модулю, в какой шкале работать:
Почему-то ни одна инструкция в интернете этого вопроса не касается — никто толком не интересовался настройками датчика и просто принимают их как данность. Кряхтим и пишем код для Ардуино, который пошлёт модулю нужную команду:
Пробуем и так, и эдак, но в результате получаем на выходе дикие неправдоподобные значения концентрации СО2, вылетающие за паспортные диапазоны показаний датчика в разы. Уже испугавшись, что запороли дорогой прибор, через какое-то время нагугливаем ссылку revspace.nl/MHZ19 со словами
According to the MH-Z19B datasheet, you can configure the measurement range by putting the desired range in byte 3 and 4. However, unlike what the MH-Z19B datasheet says, you can set the range using the following command (in this case 0x07d0 = 2000 ppm in byte 6 and 7)
Замечательные китайцы ухитрились ошибиться в даташите! Материмся, и вместо третьего и четвёртого байта пишем в шестой и седьмой. Благодаря подсказке неизвестного голландца — модуль воскресает.
Поскольку теперь доверия модулю нет никакого, решил разобраться с его показаниями досконально и сравнить результаты по UART и PWM. Пишем код под Ардуино, который сначала, в блоке setup, даёт команду установки размерности, а потом в цикле loop делает замеры. Модуль располагаем на сквозняке у форточки.
Все замеры проводим, подключив модуль к питанию от 5 вольт; при 3.3 вольтах он выдаёт очевидно некорректные значения по верху диапазона.
В режиме PWM при заданном диапазоне значений от 0 до 2000ppm получаем, в условиях центра города, заполночь у форточки во двор, 1208ppm, что, безусловно, завышено. UART выдаёт нам близкое значение 1227ppm — различия вполне объяснимы ошибками оцифровки PWM-показаний.
Для сравнения, вот примерные дапазоны концентраций СО2, найденные в интернете:
— 350 — 450 ppm: Нормальный уровень на открытом воздухе.
— < 600 ppm: Приемлемые уровни. Уровень. рекомендованный для спален, детских садов и школ.
— 600 — 1000 ppm: Жалобы на несвежий воздух, возможно снижение концентрации внимания.
— 1000 ppm: Максимальный уровень стандартов ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) и OSHA (Occupational Safety & Health Administration).
— 1000 — 2500 ppm: Общая вялость, снижение концентрации внимания, возможна головная боль.
— 2500 — 5000 ppm: Возможны нежелательные эффекты на здоровье.
Переключаем датчик в диапазон 0 — 5000ppm. В режиме PWM у той же форточки во двор получаем 478ppm, что гораздо больше похоже на правду. Но вот в режиме UART наш датчик снова выдаёт совершенно неправдоподобное значение 1213ppm.
Десять раз перепроверив формулы, по близости показаний начинаю догадываться, что датчик считает с ошибками в арифметике. Модифицирую код, чтобы формула расчёта концентрации CO2 по данным PWM рассчитывалась с подстановкой всех вариантов верхнего предела значений. В момент какого-то озарения также дополнительно модифицирую код, чтобы значение, полученное по UART, дополнительно выводилось домноженным на 2000/5000:
Читайте также: