Il sensore ottico,sviluppato, brevettato e prodotto da PST, è un sensore di ossigeno a basso costo, a bassa potenza e di lunga durata che misura la pressione parziale dell'ossigeno, che va da 0 a 3000ppO2, la temperatura, nonché la pressione barometrica opzionale, permettendo di calcolare la concentrazione di ossigeno che va da 0 a 25% O2, con un'elevata precisione di &less; 2% su tutta la scala di ppO2.
Il sensore stesso non contiene piombo o elettroliti liquidi e quindi è conforme al 100% alla RoHS. Connessioni semplici che permettono l’installazione direttamente ad un microcontrollore con comunicazioni UART sono dotati anche di un’ ulteriore circuito di condizionamento del segnale richiesto.
Il sensore è costruito in realizzazioni compatte, il corpo del sensore a flusso, un sensore a base di diffusione con una membrana filtrante in PTFE che permette il movimento passivo di O2 a così come le opzioni per OEM.
Sensori all'ossido di zirconio PST
E’ un sensore a forma di cupola di diossido di zirconio (ZrO2) ed è rivestito sui lati interni ed esterni con un sottile strato poroso di platino. Il diossido di zirconio agisce come un elettrolita solido ed è contaminato con ossido di ittrio che migliora la stabilità termica e meccanica e le caratteristiche elettriche. Lo strato poroso di platino agisce come un elettrodo, permettendo agli ioni di ossigeno di passare attraverso l'elettrolita ZrO2.
Un lato è esposto al gas campione, mentre l'altro è esposto a un gas di riferimento (in genere aria).
L'intero sistema viene riscaldato sopra i 600°C per massimizzare la conduttività ionica dell'elettrolita ZrO2. Questo permette un movimento veloce degli ioni di ossigeno da una concentrazione più alta di ossigeno a una più bassa. Il movimento degli ioni di ossigeno attraverso l'ossido di zirconio produce una tensione tra i due elettrodi, la cui entità è basata sul differenziale di pressione parziale dell'ossigeno creato dal gas di riferimento e dal gas campione.
Celle sensore MSRS
MSRS sta per Metallic Sealed Reference Sensor, ed è una tecnologia unica per i sensori di ossigeno PST. Lo stato di equilibrio dell'ossido di metallo solido è usato come riferimento. Questo permette un funzionamento accurato indipendentemente dalla qualità dell'aria ambiente (che è tipicamente usata come gas di riferimento), e non necessita di un gas di calibrazione di zero.
Celle MIPS
Le celle MIPS (Micro-Ion-Pump Sealed Reference) di PST sono una soluzione economica perfetta per la misura del livello percentuale di ossigeno. La cella di riferimento sigillata non richiede l’utilizzo di gas di riferimento.
La cella è costruita da due elementi quadri di biossido di zirconio (ZrO2), ciascuno rivestito da un sottile strato poroso di platino che serve da elettrodo. Gli elettrodi di platino forniscono il catalizzatore necessario per dissociare l'ossigeno misurato, permettendo agli ioni di ossigeno di essere trasportati attraverso lo ZrO2.
I due quadri di ZrO2 sono separati da un anello di platino che forma una camera di rilevazione sigillata ermeticamente. Sulle superfici esterne ci sono altri due anelli di platino che, insieme a un anello di platino centrale, forniscono i collegamenti elettrici alla cella.
Due dischi esterni di allumina (Al2O3) filtrano ed impediscono a qualsiasi particella di entrare nel sensore e rimuovono anche qualsiasi gas non bruciato. Questo previene la contaminazione della cella che può portare a misurazione instabili e quindi non affidabili.
Una bobina di riscaldamento circonda la cella del campione, riscaldandola oltre i 600°C per massimizzare la conducibilità ionica del biossido di zirconio. Un cappuccio esterno in acciaio inossidabile sinterizzato filtra le particelle più grandi e la polvere e protegge il sensore da danni meccanici.
Il sensore di ossigeno termo-paramagnetico PST offre un'eccellente stabilità di misura combinate con una struttura resistente e senza parti mobili.
La camera del campione ha un forte campo magnetico centrale, che attrae i componenti paramagnetici del gas, attirando il gas campione e causando un aumento localizzato della pressione. Due coppie di sensori di temperatura ad alta precisione misurano la temperatura del gas campione in diversi punti della camera.
Il gradiente di temperatura all'interno della camera crea un'area di bassa pressione verso i bordi del campo magnetico, inducendo un flusso di gas campione chiamato "vento magnetico". Il vento magnetico ha un effetto di raffreddamento sui sensori di temperatura, aumentando la differenza di temperatura tra ogni coppia mentre li attraversa.
Concentrazioni più alte di ossigeno nel gas campione provocano un aumento della pressione all'interno del campo magnetico. Questo a sua volta si traduce in un vento magnetico più forte, aumentando ulteriormente la differenza di temperatura tra i sensori di temperatura in ogni coppia.
La concentrazione di ossigeno nel gas campione è una funzione della differenza di temperatura tra i sensori di temperatura in ogni coppia.