El sensor óptico, desarrollado, patentado y fabricado por PST, es un sensor de oxígeno de bajo coste, bajo consumo y larga duración que mide la presión parcial de oxígeno, en un rango de 0-3000ppO2, y la temperatura, así como la presión barométrica opcional, permitiendo calcular la concentración de oxígeno en un rango de 0 a 25% de O2, con una alta precisión de <2% en toda la escala de ppO2.
El sensor en sí no contiene plomo de electrolitos líquidos y por lo tanto es 100% compatible con RoHS. Con conexiones sencillas que permiten conexiones directas a un microcontrolador con comunicaciones UART por lo que se requiere un circuito de acondicionamiento de señal adicional.
El sensor se construye en unas pocas opciones compactas, el flujo a través del cuerpo del sensor que permite empujar en los accesorios, un sensor de bases de difusión con una membrana de filtro de PTFE que permite el movimiento pasivo de O2 a través, así como opciones de OEM.
Galvanic sensors , generally consist of four elements: a membrane, an electrolyte, a lead anode and a cathode. As the sample gas comes into contact with the sensor it diffuses through the membrane and any oxygen present reacts with the electrolyte conducting electrons to the cathode, generating a current.
Cuanto más O2 más fuerte es la corriente y la señal que genera. Hay varias clases de sensores disponibles, diseñados para ofrecer el rendimiento óptimo y la máxima vida útil del sensor para los rangos de medición deseados.
Las variantes de sensores incluyen sensores Pico-Ion y MS para partes por billón de oxígeno; sensores XLT para fondos de CO2 y gases ácidos; sensores -H para uso con fondos de H2 o He.
Ventajas
Sensores cerámicos de estado sólido Los sensores electroquímicos funcionan según un principio muy similar al del tipo galvánico. Los sensores de oxígeno de estado sólido miden la concentración de O2 contando el número de electrones que fluyen a través del circuito. El circuito está conectado entre el cátodo del sensor y sus electrodos anódicos. Se utiliza una tensión continua polarizante para facilitar el flujo de electrones. El oxígeno del gas de muestra se detecta en el electrodo catódico difundiéndose a través de la barrera que cubre el cátodo. Las moléculas de oxígeno que entran en contacto con el cátodo se reducen según una reacción electroquímica.
Los iones de oxígeno, O2, migran a través de un electrolito de estado sólido. Los iones de oxígeno se convierten de nuevo en oxígeno molecular en el electrodo del ánodo. La reacción de oxidación electroquímica que tiene lugar en el ánodo entre el cátodo y el ánodo es proporcional a la concentración de oxígeno en el gas de muestra. La electrónica del analizador mide esta corriente y muestra la concentración de oxígeno.
Ventajas
Sensores de óxido de circonio de PST
Un bloque en forma de cúpula de dióxido de circonio (ZrO2) está recubierto en las caras interior y exterior con una fina capa porosa de platino. El dióxido de circonio actúa como electrolito sólido y está dopado con óxido de itrio, lo que mejora su estabilidad térmica y mecánica y sus características eléctricas. La capa porosa de platino actúa como electrodo, permitiendo el paso de iones de oxígeno al electrolito de ZrO2.
Un lado del conjunto se expone al gas de muestra, mientras que el otro lado se expone a un gas de referencia (normalmente aire).
Todo el conjunto se calienta por encima de 600°C para maximizar la conductividad iónica del electrolito de ZrO2. Esto permite un rápido movimiento de los iones de oxígeno desde una mayor concentración de oxígeno a una menor. El movimiento de los iones de oxígeno a través del óxido de circonio produce una tensión entre los dos electrodos, cuya magnitud se basa en el diferencial de presión parcial de oxígeno creado por el gas de referencia y el gas de muestra.
Células sensoras MSRS
MSRS significa Metallic Sealed Reference Sensor, y es una tecnología exclusiva de los sensores de oxígeno de PST. Se utiliza como referencia el estado de equilibrio del óxido metálico sólido. Esto permite un funcionamiento preciso independientemente de la calidad del aire ambiente (que normalmente se utiliza como gas de referencia), y anula el requisito de un gas de calibración "cero".
Células Sensor MIPS
Las células MIPS (Micro-Ion-Pump Sealed reference) de PST son una solución económica perfecta para la medición de oxígeno a nivel porcentual. La célula de referencia sellada no requiere suministro de gas de referencia.
La célula está construida a partir de dos cuadrados de dióxido de circonio (ZrO2), cada uno recubierto con una fina capa porosa de platino que sirve como electrodos. Los electrodos de platino proporcionan el catalizador necesario para que el oxígeno medido se disocie, permitiendo que los iones de oxígeno sean transportados a través del ZrO2.
Los dos cuadrados de ZrO2 están separados por un anillo de platino que forma una cámara de detección herméticamente cerrada. En las superficies exteriores hay otros dos anillos de platino que, junto con un anillo de platino central, proporcionan las conexiones eléctricas a la célula.
Dos discos exteriores de alúmina (Al2O3) filtran e impiden la entrada de partículas en el sensor y también eliminan los gases no quemados. De este modo se evita la contaminación de la célula que puede dar lugar a lecturas de medición inestables.
Una bobina calefactora rodea la célula de muestra, calentándola por encima de 600 °C para maximizar la conductividad iónica del dióxido de circonio. Una tapa exterior de acero inoxidable sinterizado filtra las partículas más grandes y el polvo, y protege el sensor de daños mecánicos.
El sensor de oxígeno termo-paramagnético de PST ofrece una excelente estabilidad de medición en combinación con una construcción robusta sin piezas móviles.
La cámara de muestras tiene un fuerte campo magnético central, que atrae los componentes paramagnéticos del gas, atrayendo el gas de muestra y provocando un aumento localizado de la presión. Dos pares de sensores de temperatura de alta precisión miden la temperatura del gas de muestreo en diferentes puntos de la cámara.
Un gradiente de temperatura dentro de la cámara crea una zona de baja presión hacia los bordes del campo magnético, induciendo un flujo de gas de muestra denominado "viento magnético". El viento magnético tiene un efecto de enfriamiento en los sensores de temperatura, aumentando la diferencia de temperatura entre cada par a medida que pasa a través de ellos.
Las mayores concentraciones de oxígeno en el gas de muestreo provocan un aumento de la presión dentro del campo magnético. Esto a su vez resulta en un viento magnético más fuerte, aumentando aún más la diferencia de temperatura entre los sensores de temperatura en cada par.
La concentración de oxígeno en el gas de muestra es una función de la diferencia de temperatura entre los sensores de temperatura de cada par.