Le capteur optique, développé, breveté et fabriqué par PST, est un capteur d'oxygène à faible coût, à faible puissance et à longue durée de vie qui mesure la pression partielle de l'oxygène, allant de 0 à 3000ppO2, et la température ainsi que la pression barométrique en option, permettant de calculer la concentration d'oxygène allant de 0 à 25% O2, avec une grande précision de <2% sur toute l'échelle de ppO2.
Le capteur lui-même ne contient pas de plomb ou d'électrolytes liquides et est donc 100% conforme à la directive RoHS. Avec des connexions simples permettant des connexions directes à un microcontrôleur avec des communications UART, ce qui ne nécessite pas de circuit de conditionnement de signal supplémentaire.
Le capteur est construit dans quelques options compactes, un corps de capteur à écoulement qui permet des raccords à pression, un capteur à base de diffusion avec une membrane de filtre PTFE qui permet le mouvement passif de l'O2 à travers ainsi que des options OEM.
Capteurs à l'oxyde de zirconium de PST
Un bloc de dioxyde de zirconium (ZrO2) en forme de dôme est recouvert sur les côtés intérieur et extérieur d'une fine couche de platine poreuse. Le dioxyde de zirconium agit comme un électrolyte solide et est dopé à l'oxyde d'yttrium, ce qui améliore la stabilité thermique et mécanique ainsi que les caractéristiques électriques. La couche poreuse de platine agit comme une électrode, permettant aux ions d'oxygène de passer dans l'électrolyte de ZrO2.
Un côté de l'assemblage est exposé au gaz de l'échantillon, tandis que l'autre côté est exposé à un gaz de référence (généralement de l'air).
L'ensemble est chauffé à plus de 600°C pour maximiser la conductivité ionique de l'électrolyte de ZrO2. Cela permet un déplacement rapide des ions oxygène d'une concentration élevée d'oxygène vers une concentration plus faible. Le mouvement des ions oxygène à travers l'oxyde de zirconium produit une tension entre les deux électrodes, dont l'amplitude est basée sur le différentiel de pression partielle d'oxygène créé par le gaz de référence et le gaz échantillon.
Cellules de détection MSRS
MSRS est l'abréviation de Metallic Sealed Reference Sensor (capteur de référence scellé métallique) et constitue une technologie unique aux capteurs d'oxygène de PST. L'état d'équilibre de l'oxyde métallique solide est utilisé comme référence. Cela permet un fonctionnement précis quelle que soit la qualité de l'air ambiant (qui est généralement utilisé comme gaz de référence), et supprime la nécessité d'un gaz d'étalonnage "zéro".
Cellules de détection MIPS
Les cellules MIPS (Micro-Ion-Pump Sealed reference) de PST sont une solution économique parfaite pour la mesure du niveau d'oxygène en pourcentage. La cellule de référence scellée ne nécessite pas d'alimentation en gaz de référence.
La cellule est constituée de deux carrés de dioxyde de zirconium (ZrO2), chacun recouvert d'une fine couche poreuse de platine qui sert d'électrode. Les électrodes de platine fournissent le catalyseur nécessaire à la dissociation de l'oxygène mesuré, permettant aux ions oxygène d'être transportés à travers le ZrO2.
Les deux carrés de ZrO2 sont séparés par un anneau de platine qui forme une chambre de détection hermétiquement fermée. Sur les surfaces extérieures se trouvent deux autres anneaux en platine qui, avec un anneau central en platine, assurent les connexions électriques de la cellule.
Deux disques extérieurs en alumine (Al2O3) filtrent et empêchent toute particule de pénétrer dans la cellule et éliminent également tout gaz non brûlé. Cela permet d'éviter la contamination de la cellule, qui pourrait entraîner une instabilité des mesures.
Une bobine de chauffage entoure la cellule d'échantillonnage, la chauffant à plus de 600°C pour maximiser la conductivité ionique du dioxyde de zirconium. Un capuchon extérieur en acier inoxydable fritté filtre les plus grosses particules et la poussière, et protège le capteur des dommages mécaniques.
Le capteur d'oxygène thermo-paramagnétique de PST offre une excellente stabilité de mesure en combinaison avec une construction robuste sans pièces mobiles.
La chambre d'échantillonnage possède un champ magnétique central puissant, qui attire les composants gazeux paramagnétiques, attirant le gaz d'échantillonnage et provoquant une augmentation localisée de la pression. Deux paires de capteurs de température de haute précision mesurent la température de l'échantillon gazeux en différents points de la chambre.
Un gradient de température dans la chambre crée une zone de basse pression vers les bords du champ magnétique, induisant un flux de gaz échantillon appelé "vent magnétique". Le vent magnétique a un effet de refroidissement sur les capteurs de température, augmentant la différence de température entre chaque paire lorsqu'il les traverse.
Une concentration plus élevée d'oxygène dans le gaz d'échantillonnage entraîne une augmentation de la pression à l'intérieur du champ magnétique. Ceci entraîne à son tour un vent magnétique plus fort, augmentant encore la différence de température entre les capteurs de température de chaque paire.
La concentration d'oxygène dans l'échantillon de gaz est fonction de la différence de température entre les capteurs de température de chaque paire.