Vítejte, dnes je
úterý
17.
březen
2026
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky 
Vzduch je sice zdarma, ale ten kvalitní už něco stojí. Přinejmenším naši pozornost, kterou si pak dokážeme za odměnu i lépe udržet. Zvláště v sevření čtyř stěn. Podobně hranatá jsou mimochodem i čidla, sledující jeho kvalitu. Jen ty rozměry zde budou o poznání menší a postupem času navíc dále klesají.
Čističky, ale i skleníky
Na kvalitu vzduchu lze uvnitř budov nahlížet různou optikou. Vyhodnocujeme u toho řadu parametrů a na změřené výsledky také odpovídajícím způsobem reagujeme. Nejlépe ihned a plně v režii řídicí jednotky. Někdy má celý proces jasně definovaná (a docela přísná) pravidla, zatímco jindy bude rozhodnutí ležet spíše na každém z nás. Jedním z klíčových ukazatelů se pokaždé stávají koncentrace oxidu uhličitého. Pravda, nejedná se zase o tak jednoduché senzory, nicméně pokrok je nepochybně znát. A stále je kam růst. V článku si ukážeme dvě novinky od společnosti Sensirion, která má na výskyt CO2 dlouhodobě spadeno. Ať již na výstupu použije míru ppm nebo klidně rozsah do jednoho sta procent. Ale to již vstupujeme do průmyslové sféry.
Z pohledu vývojáře nám spíše půjde o chytrá zařízení, skloňující zdraví, pohodlí nebo též energetickou účinnost v celé řadě běžných aplikací, jako je topení a vzduchotechnika, spotřební elektronika, zemědělská výroba apod. Jasně, pokud chceme být úplní, nevynecháme ani těkavé organické látky (VOC), pevné, resp. prachové částice (PM), formaldehyd, oxidy dusíku (NOx) a samozřejmě teplotu či vlhkost. I na ně výrobce pamatuje, ovšem pro nás budou dále klíčová spíše samostatná čidla oxidu uhličitého. Firma Sensirion obecně sází na tři odlišné principy [1], které pak spoluutváří výsledné charakteristiky snímače. Půjde o tzv. NDIR, PA nebo též TC.
NDIR, PA i TC. Vyhrává mikrofon?
Konkrétní vlnové délky infračerveného záření nám v prvním případě (Transmissive Non-Dispersive Infrared) řízeně absorbují molekuly oxidu uhličitého. IR signál se šíří měřicí komůrkou, zakončenou detektorem, který zaznamenává, kolik „světla“ zde prošlo, takže nebylo cestou pohlceno molekulami CO2. Výslednou koncentraci pak vyvodíme ze srovnání s referenční intenzitou. Existují zde přitom dva druhy čidel s jedním či dvěma kanály. Referenční měření nám v posledně zmiňovaném případě zlepšuje dlouhodobou stabilitu systému.
U fotoakustické technologie PA (Photoacoustic), která opět použije zkratku NDIR, dostává pro změnu slovo mikrofon. Základní mechanismus je podobný, nicméně zdroj infračerveného záření pracuje spíše s pulzy. Absorpce molekulami CO2 vede k jejich další vibraci, což následně zvyšuje tlak uvnitř měřicí komůrky. Vzhledem k pulznímu režimu dochází k periodickému zvyšování tlaku a vytvoření akustické vlny. Čím více molekul oxidu se takové akce účastní, tím větší bude i výsledná amplituda vlny, kterou již umíme zaznamenat mikrofonem a převést na číselnou hodnotu koncentrace – viz také přiložený nákres.
Pro úplnost ještě zmíníme třetí princip TC (Thermal Conductivity), vycházející z vlastní tepelné vodivosti všech plynů, takže lze opět zaznamenat i sotva zřetelné změny v jejich koncentraci. V základním náhledu proto stačí v systému ohřát vzduch a za přispění teplotního čidla sledovat přenos tepla.
Trojka na špici, dvojka už není
Na fotoakustickém principu měření koncentrací oxidu uhličitého staví také obě nedávné novinky firmy Sensirion. Výrobce zde rovněž používá chráněná označení PASens® či CMOSens®. Předně tu máme precizní snímače SCD43, kompatibilní s různými standardy a spadající do širší skupiny prvků rodiny SCD4x. O jejich aktuální dostupnosti jsme na stránkách DPS Elektronika od A do Z informovali v [2].
Měřicí systém IAQ pro sledování kvality vzduchu uvnitř budov měří pouze 10,1 × 10,1 × 6,5 mm a s výchozí přesností, která ovšem bude při započítání všech ostatních vlivů dále klesat, se nyní vyšplhal až na ±(30 ppm + 3 % z měřené hodnoty). Ale nejen to. Skloňuje i náročné požadavky ANSI/ASHRAE 62.1-2022 Draft Addendum d, California Title 24, RESET® grade B nebo WELL Building Standard™ (WELL v2). Uplatní se v rozsahu koncentrací až do 5 000 ppm a nechybí mu ani provozní mód „single shot“ pro měření, kdykoli je třeba. O kompenzaci signálu se přímo na místě stará nedílné čidlo vlhkosti a teploty SHT4x, zatímco sériové výrobě dále nahrává SMD provedení s předpoklady pro automatické osazovaní na desce (tape-and-reel, reflow [3]).
Optická čidla CO2 druhé generace, vybavená číslicovým rozhraním I2C, napočítáme v rámci zmíněné rodiny celkem tři. Odlišíme je případnou podporou výše nastíněných standardů a tudíž i vykazovanou přesností, rozsahem nebo dalšími funkcemi. Vystačíte si jen se základní přesností ±(50 ppm + 5 % z měřené hodnoty) v rozsahu 400 až 2 000 ppm? V tom případě zapojíte verzi SCD40. Jedničková varianta již nabídne lepší výsledky, podchycené až do 5 000 ppm, zatímco naše novinka stane až na samotné špici. Systém, živený ze zdroje 2,4 až 5,5 V, počítá vždy s typickou opakovatelností ±10 ppm a minutovou odezvou. O starších senzorech si pak přečtete více v [4]. Dlužno dodat, že verzi SCD42 (±75 ppm), kterou také zmiňujeme, výrobce nyní vnímá již jako překonanou a s příznakem „obsolete“. A vybírat už nelze ani z nabídky Infineon Technologies [5].
Co přinese SCD53? A bude to ještě letos?
Co kdyby se ale vývoj posunul ještě dál? V Sensirion kývou na souhlas a opět si berou na pomoc mikrofon (psali jsme v [6]). K senzorům SCD43 proto může již koncem tohoto roku, ale byli bychom hodně opatrní, přibýt i další snímač nové generace, tentokrát s koncovým číslem padesát tři. K dispozici ještě nemáme ani předběžnou dokumentaci, nicméně z aktuálně dostupných informací plyne, že výrobce určitě nezůstane na místě [7].
V porovnání s čidly SCD43 bude při stejné přesnosti k dispozici dvojnásobný rozsah měření, a to až do 10 000 ppm. Pouze napájení 2,4 V již nebude stačit a musíme proto přivést alespoň o 600 mV více. Potěší ale provozní rozsah s teplotami již od -20 °C až do +60 °C, kdy se s novinkou dostaneme o dalších deset stupňů níže pod bod mrazu. A pokud zůstane ve vzduchu i tak něco „viset“, bude to spíše vidina provozu bez potřeby manuálních rekalibrací či pravidelného vystavení čerstvému venkovnímu prostředí. Tedy příslib vynikající dlouhodobé stability v robustním těle typu LGA, bez ASC či ABC.
A pokud jsou takové proporce stále moc, je dobré vědět, že stejný výrobce nabízí též nepoměrně drobnější verze o velikosti třeba jen 4 × 3 × 1,2 mm nebo jindy zase 3,5 × 3 × 1 mm. Ale to již pomalu odbočujeme od primárního sledování kvality vzduchu. Příp. si v jednom společném provedení o rozměrech cca 55 × 26 × 21 mm výhledově „posvítíte“ rovnou na deset různých parametrů okolního prostředí. Není to sen, je to SEN69C a vedle CO2 slibuje též PM1, PM2.5, PM4, PM10, T, RH, VOC, NOx či HCHO [8].
Odkazy:
[1] Produktový leták, https://sensirion.com/media/documents/FBFDBE42/698D9FD2/SE_Bro_A4-CO2_Sensors_EN_260129-web.pdf
[2] O čistém vzduchu v kostce. Nová čidla Sensirion jsou konečně tu, https://www.dps-az.cz/zpravy/id:104414/o-cistem-vzduchu-v-kostce-nova-cidla-sensirion-jsou-konecne-tu
[3] Obvody SCD43, https://sensirion.com/products/catalog/SCD43
[4] Když už jednou dýcháme, tak ať přesně víme, co, https://www.dps-az.cz/clanky/id:86147/kdyz-uz-jednou-dychame-tak-at-presne-vime-co
[5] Na CO2 se chodí s mikrofonem. A pěti volty, https://www.dps-az.cz/clanky/id:102092/na-co2-se-chodi-s-mikrofonem-a-peti-volty
[6] Na vzduch jděte sami. Nové čidlo Sensirion jej nemusí, https://www.dps-az.cz/zpravy/id:104506/na-vzduch-jdete-sami-nove-cidlo-sensirion-jej-nemusi
[7] Obvody SCD53, https://sensirion.com/products/catalog/SCD53
[8] Nabídka senzorů CO2, https://sensirion.com/products/catalog/co2-sensors
robenek@dps-az.cz
