Sensores Material Particulado

Sensores de Material Particulado (PM)

Este é um breve resumo que apresenta dados coletados durante experimento com objetivo de comparar as medições realizadas entre os sensores de Material Particulado da Akso modelo AK898, da Honeywell modelo HPMA115CO-004 e Sensirion modelo SPS30.

Figura 1. Medidor de Qualidade do Ar AK898 Para saber mais sobre o sensor comercial AK898, consulte o link: Medidor de Qualidade do Ar com Registro - AK898.

Figura 2. Sensor PM HPMA115CO-004 Para saber mais sobre o sensor HPMA115, consulte o link: | HPMA sensor.

Figura 3. Sensor PM SPS30 Para saber mais sobre o sensor SPS30, consulte o link: Particulate Matter Sensor SPS30.

Parâmetros	AK898	HPMA115	SPS30
Faixa de medição	PM2.5: 0 a 999ug/m³	PM1 PM2.5 PM4 PM10: 0 a 1000ug/m³	PM1 PM2.5 PM4 PM10: 0 a 1000ug/m³
Exatidão	PM2.5: ±(10%UR + 10ug/m³ ) [calibração aerossol]	0 a 100ug/m³PM2.5: ±15µg/m3; PM1.0, PM4.0, PM10: ±25 µg/m3 100 a 1000ug/m³ PM2.5: ±15 %; PM1.0, PM4.0, PM10: ±25%; ||0-100ug/m³ PM1 PM2.5 +-10ug/m³ PM4 PM10 +-25ug/m³ 100-1000ug/m³
		OK

O experimento foi realizado em ambiente interno com área total de 25 metros quadrados. O ambiente foi disperso com aerossol odorizador e fumaça de incenso em diferentes momentos. As janelas foram abertas e fechadas entre as dispersões para renovar o ar do ambiente. Os dados foram coletados durante o experimento usando a placa NodeMCU Esp8266-12E e enviados em tempo real para a plataforma ThingSpeak.

Resultados do Experimento 1

Os dados coletados durante o experimento 1 são mostrados no gráfico comparativo dos sensores de CO2 abaixo.

Figura 4. Gráfico comparativo dos sensores de CO2

As medições mostraram uma diferença entre os valores medidos pelos diferentes sensores. Sendo a maior diferença entre essas medições, os valores de concentração de CO2 obtidos pelos sensores SCD30 da Sensirion, que mostraram valores bem abaixo dos sensores AK898 e T6615. Sendo observado medições de mínimas de 430 e 352 ppm pelos sensores SCD 1 e SCD 2 enquanto os sensores AK898 e T6615 registraram valores de 575 e 581ppm respectivamente. Já os valores máximos de concentração de CO2 registrados foram 2892, 2761, 3358 e 3112 ppm pelos sensores SCD 1, SCD 2, AK898 e T6615 respectivamente.

Os sensores SCD30 também fazem a medição de temperatura e umidade relativa. O resultado dessas medições em comparação com os valores medidos pelo sensor AK898 são mostrados nos gráficos a seguir. Clique nos links para abrir os gráficos.

A análise dos valores de concentração de CO2 obtidos durante o experimento sugere a realização de mais uma bateria de medições após a calibração dos sensores SCD30 da Sensirion.

Calibração dos Sensores

O sensor Telaire T6615-10k foi calibrado na véspera do experimento 1 em ambiente controlado usando como referência o sensor Akso AK898 que media o valor de 735 ppm de CO2 no momento da calibração. A Figura 5(a) mostra o ambiente de calibração do sensor T6615. Os sensores foram colocados dentro de uma caixa plástica e qualquer possível entrada de ar foi lacrada com fita. Após alguns minutos a concentração de CO2 estabilizou em 735 ppm, então nesse momento foi realizada a calibração do sensor com base na concentração de CO2 mostrada pelo sensor AK898.

Figura 5(a). Calibração sensor T6615 da Telaire

Figura 5(b) Calibração sensor SCD30 da Sensirion

Os sensores SCD30 da Sensirion não foram calibrados na véspera do experimento 1, ou seja, a calibração foi feita na fabricação dos sensores. Após observado dados registrados pelos sensores SCD30 muito diferentes dos dados registrados pelos sensores AK898 e T6615, foi feita a calibração dos sensores SCD30 usando a mesma estratégia usada na calibração do sensor T6615 da Telaire. Durante a calibração dos sensores SCD30 o sensor comercial AK898 registrava uma concentração de CO2 de 789 ppm. A Figura 5(b) mostra o resultado da calibração a partir do ponto 100 na linha de tempo x.

Resultados do Experimento 2 - Após calibração dos sensores SCD30

Os dados coletados durante o experimento 2 são mostrados no gráfico comparativo dos sensores de CO2 abaixo.

Medição de CO2

Figura 6. Gráfico comparativo dos sensores de CO2

Na Figura 7(a) é mostrado o erro de medição dos sensores em relação aos registros do sensor AK898 e a Figura 7(b) é possível visualizar que no momento em que os sensores registraram o maior erro de medição houve uma mudança brusca na concentração de CO2 registrada por todos os sensores.

Figura 7(a). Erro em comparação com AK898

Figura 7(b). CO2 e erro

Na Figura 8 é possível visualizar o erro mínimo, médio e máximo na medição de CO2 dos sensores SCD30 e Telaire T6615 em comparação aos registros do sensor comercial AK898.

Figura 8. Erro dos sensores

Medição de Temperatura

No gráfico abaixo é possível visualizar a temperatura registrada e o erro desses registros em comparação com o sensor AK898.

Figura 9. Temperatura registrada e erro dos sensores

Na Figura 10 é possível visualizar o erro mínimo, médio e máximo na medição de temperatura dos sensores SCD30 em comparação aos registros do sensor comercial AK898.

Figura 10. Erro dos sensores

O erro máximo nos registros do sensor SCD1 foi de 0,77 °C e do sensor SCD2 foi 0,46 °C.

Medição de Umidade

Na Figura 11 é possível visualizar a Umidade registrada e o erro desses registros em comparação com o sensor AK898.

Figura 11. Temperatura registrada e erro dos sensores

Na Figura 12 é possível visualizar o erro mínimo, médio e máximo na medição de umidade relativa dos sensores SCD30 em comparação aos registros do sensor comercial AK898.

Figura 12. Erro dos sensores

O erro máximo nos registros do sensor SCD1 foi de 2,7% e do sensor SCD2 foi 3,9%. O erro médio foi 1,6% e 1,8% respectivamente.