- Часть 1: фотосинтез, все живое дышит, шоковые измерения.
- Часть 2: вентиляция помещений, вред собраний, преимущество двух приборов для проведения экспериментов.
- Часть 3: графики, калибровка, разбор прибора, принцип работы, брожение.
Скоро…
38 попугаев
Удав в попугаях выглядит гораздо длиннее, но в нашем случае это достаточно крупная единица измерений. Для определения размеров измерителя МТ8057 используем классический спичечный коробок или привычную линейку: 116х38х24 мм.
Я вас не спрашиваю, где вы были. Я спрашиваю, откуда вы идете!
Оказалось, что данные из прибора можно автоматически записывать в компьютер и строить графики, чтобы точно определить, откуда идет то или иное значение концентрации углекислого газа.
Обнаружилось это случайно. При подключении питания от USB-порта, компьютер сказал: “Дзинь-дзинь!”
Устройство, подумал я, и не ошибся. Поиски драйвера привели на два, незначительно отличающихся варианта программы для работы с этим прибором.
При помощи программы можно увидеть реальные и архивные значения, произвести настройку программы и калибровку прибора, получить табличные значения измеренных параметров.
Работа программы проверена на Windows XP и 7.
Он знает мало, но точно!
Существует много приборов, которые отличаются точностью измерений, функциональными возможностями и соответственно ценой.
Поэтому, нравиться всем — слишком дорогое удовольствие! На примере экспериментов и графиков показано, что в большинстве случаев для бытового применения достаточно точности 100 ppm, тем более, что существует такие явления, как отсутствие заводской калибровки у приборов некоторых производителей, естественный уход показаний датчика, отсутствие доступа к эталонному воздуху для ручной калибровки, сработавшая автоматическая калибровка в помещении, где не производится проветривание, нестабильное содержание углекислого газа в применяемом для эталона уличном воздухе*.
Влияние этих факторов в некоторых случаях суммарно превышает точность измерения особо точных приборов и не позволяет определить истинную концентрацию через некоторое время эксплуатации. Если имеются сомнения в точности показаний, то можно произвести калибровку прибора.
Калибровка
В результате естественного ухода, показания датчика при продолжительном использовании прибора могут отклониться от истинного значения. Чтобы вернуть их к норме, производят калибровку — сообщают прибору, что значение, которое он сейчас “видит” и является истинным. Отклонение можно заметить при качественном проветривании, когда концентрация должна опуститься до примерно 400 ppm*.
Калибровка бывает ручной и автоматической.
Ручная производится при помощи программы.
В качестве источника эталонного содержания углекислого газа может быть использован баллончик с концентрацией 1000 ppm, любой другой источник со стабильной концентрацией (ее значение указывается в окне настройки) или уличный воздух — считается, что он имеет около 400 ppm*.
Можно произвести калибровку по любому другому прибору, имеющему высокую точность, поместив их в один герметичный пакет. После прекращения изменения показаний (примерно 30 минут) при помощи программы записывают проверяемому прибору показание эталонного.
Если используется уличный или другой воздух, поступающий через отверстия в корпусе прибора, то калибруют около 30 минут.
Если источник эталонного газа подключается к калибровочному отверстию (на корпусе устройства вход расположен рядом с разъемом USB) и газ поступает непосредственно в датчик через специальную трубку, то процесс калибровки продолжается 5 минут.
Автоматическая включается/выключается в меню прибора “8bc”. Считается, что хоть раз за неделю помещение проветривалось и уличный воздух с “эталонной” концентрацией 400 ppm* достигал прибора. При включении данного режима прибор считает дни своей работы и фиксирует минимально измеренное значение концентрации углекислого газа. Данное минимальное значение и принимается в качестве эталона. При больших отклонениях бывшего эталонного значения и вновь измеренного возможен значительный скачок в показаниях. Чтобы этого не происходило, бывшее значение изменяют не более, чем на 30 или 50 ppm (точное значение можно узнать у производителя или выявить при наблюдении за изменениями показаний).
Если помещение не проветривают, то целесообразно отключить автоматическую калибровку. Если корректировка уже произошла, то всегда можно произвести сброс на заводские настройки и, при необходимости, выполнить ручную калибровку.
* Сомнения по поводу эталона 400 ppm.
1. Недавно обнародованные результаты изменения концентрации углекислого газа на протяжении года, показанные в фильме NASA “A Year in the Life of Earth's CO2”, позволяют усомниться в целесообразности использования уличного воздуха в качестве эталона 400 ppm, особенно для приборов с высокой точностью.
2. Концентрация углекислого газа на планете циклично меняется на протяжении лет, сейчас мы находимся на подъеме.
3. График Килинга в последние годы стал довольно динамичным, и фоновая концентрация за время жизни прибора может значительно измениться.
4. Измерения для графика Килинга проводят на горе Мауна-Лоа, остров Гавайи. Но концентрация углекислого газа зависит от количества выбросов в атмосферу в конкретном месте. Поэтому в сельской местности фоновое значение одно, в маленьких городах другое, в больших — третье.
5. Уровень концентрации углекислого газа зависит от направления и скорости ветра — этим можно объяснить колебания фонового значения в больших городах.
Если у автомобиля с буквой «У» включились дворники, значит, она сейчас будет поворачивать
У тестируемых образцов дворники ни разу не включились.
Экран прибора 15 секунд показывает содержание углекислого газа, затем 5 секунд температуру воздуха.
Светофор слева от индикатора зажигает свой “красный-желтый-зеленый”, что вполне достаточно для оценки состояния воздуха при контроле с большого расстояния — удачное решение для моментальной оценки концентрации углекислого газа.
При помощи кнопок “Mode” и “Enter”, расположенных на задней части прибора, на экран можно вывести различную настроечную информацию:
“ALEI” — высота над уровнем моря в точке измерения. Регулировка от 0 до 9900 м, шаг настройки 100 м, по умолчанию h = 0 м.
Настройка для более точного измерения, так как при изменении давления (высоты) показания необходимо корректировать.
Пример: прибор находился в герметичном пакете и при h = 0 м показывал концентрацию 664 ppm. После установки высоты 9900 м, показания сменились на 2050 ppm.
“ALARM 1” — установка первого уровня тревоги: желтый сигнал светодиодного индикатора, по умолчанию 800 ppm.
“ALARM 2” — установка второго уровня тревоги: красный сигнал индикатора, по умолчанию 1200 ppm.
“8bC” — установка автоматической калибровки датчика каждые 8 дней, по умолчанию режим включен. Варианты установок — включен каждые 8 дней, пройдет только один раз через 8 дней, отключен.
“RcFS” — сброс на заводские настройки.
Но все же, одно замечание в описании было замечено. По видимости, описание прибора составлялось для предыдущих версий прошивки, а на данный момент правильно будет так:
Разрешение отображения: 1 ppm при 0 ~ 1 000 ppm, 5 ppm при 1001 ~ 2 000 ppm, 10 ppm при 2001 ~ 2 990 ppm.
То есть, прибор будет показывать: ..., 998, 999, 1000, 1005, 1010,… 1990, 1995, 2000, 2010, 2020,… 2980, 2990, Hi.
При просмотре данных на компьютере, разрешение отображения выше.
Пример. Когда прибор показывает 2930 ppm, на компьютере можно увидеть значения 2931, 2936, 2939. То есть, в компьютер отправляется измеренное значение, а индикатор самого прибора обнуляет последнюю цифру.
Для удобства просмотра, корпус индикатора за счет ножек наклонен немного назад — это плюс. Но получился смещенный центр тяжести и в результате, при первоначальной дислокации, шнур питания из-за своей жесткости иногда пытается уронить прибор “лицом” вверх. В оправдание шнура можно отметить его значительную длину 159 см, позволяющую разместить индикатор на любом удобном месте стола.
Кстати, о машине с буквой “У”.
После получения водительского удостоверения студенткой, комсомолкой, спортсменкой (это все один человек), первую дальнюю поездку совместили с испытанием индикатора углекислого газа. На фотографии, сделанной через 30 минут после начала поездки — концентрация при включенном обдуве лобового стекла и нахождении в салоне 3-х человек.
На коленях концентрация достигла 1400 ppm. При нахождении в салоне незаведенного автомобиля с закрытыми окнами одного человека, концентрация через 30 минут составила 1460 ppm — преимущества щелей.
При герметичной кабине и плохой работе системы вентиляции, повышенное содержание углекислого газа может стать причиной сонливости — как защитная реакция организма по уменьшению потребления кислорода в некомфортной среде. Для проверки необходимы дополнительные исследования и оснащение кабины аналогичным прибором.
Вскрытие показало, что причиной смерти послужило вскрытие
Постараемся сделать так, чтобы эта фраза не сработала.
Качество сборки впечатлило.
Блестящий цилиндр в дальней части снимка, это глаза и уши прибора — оптический датчик углекислого газа, работающий по недисперсионной инфракрасной технологии (NDIR).
В данном приборе используется датчик ZGm053UK.
С одной стороны датчика находится ИК-излучатель (в данном случае лампа, но бывает и светодиод),
с другой — фотоприемник.
Для измерения лампа вспыхивает каждые 5 секунд. В разных моделях период измерения различен, например, у скоростных приборов время уменьшено до 0,2 сек.
На завораживающий теплый свет ламповой вспышки можно смотреть вечно, но в видео “Измеритель СО2. Излучатель NDIR-датчика” их всего десять.
Лампа является источником инфракрасного света, который пропускается через светофильтр, имеющий максимум пропускания в интересующем нас диапазоне волн (в некоторых моделях фильтр устанавливается перед фотодатчиком).
Далее свет разделяется на два потока, один из которых проходит через камеру с эталонным газом, а другой через камеру, в которую проникает воздух из помещения.
По разнице ИК-излучения двух потоков, дошедших до фотодатчика, определяют степень поглощения света, которое зависит от концентрации газа, на который рассчитан прибор. Так как измеряется именно разность, то метод считается достаточно точным и стабильным.
Каждый газ имеет свой спектр поглощения.
Углекислый газ, попавший в камеру датчика через три фильтра на корпусе датчика или по трубке для калибровки, поглощает излучение с длиной около 4,3 мкм.
Плата прибора многослойная, детали расположены на обеих сторонах, даже под индикатором.
На стороне индикатора заметно отсутствие нескольких элементов, возможно, что это обвязка датчика влажности для другой модификации прибора.
In vino veritas, in aqua sanitas
Прочитав комментарий SkazochNik к первой части статьи:
… буду пробовать пускать в wine.
подумал, почему бы и нет? Тем более, что яблочное вино усиленно готовилось, а брожение — это именно тот процесс, в результате которого, помимо необходимого продукта, происходит выделение углекислого газа для очередного шокового теста прибора.
Была собрана небольшая установка, в которой происходил сбор газов, прошедших через водяной затвор. Газ поступал в прозрачный контейнер, где располагался измеритель углекислого газа. Измеритель был подключен к компьютеру для записи графика процесса.
Перед опытом предполагалось, что выделяющийся углекислый газ заполнит емкость, и график, также как на собрании, о котором говорилось во второй части статьи, пробьет потолок верхнего предела измерения прибора.
Вопрос стоял только в том, насколько быстро это произойдет?
Комната проветрена, измеритель помещен в контейнер, программа запущена, трубка от водяного затвора присоединена к контейнеру…
Меньше, чем через минуту график резко устремился вверх. Стало неинтересно, так как с такой скоростью роста, он через 15 секунд выйдет за верхнюю границу. Но тут произошло нечто странное. Перед самым “потолком” график резко изменил направление и начал строго горизонтальное движение на уровне 2698 ppm.
По всей видимости, углекислый газ “утекал” через небольшое отверстие в месте вхождения в контейнер USB-кабеля.
Чтобы уменьшить утечку, через 30 минут эксперимента была проведена “герметизация” при помощи пищевой пленки, после которой концентрация должна была по крайней мере хоть незначительно, но увеличиться.
Но, уровень по прежнему не изменился ни на один ppm и продолжал оставаться строго на значении 2698 ppm.
Или герметезация была не совсем качественной, или из банки выходил не только углекислый газ. Второе предположение ближе к истине, так как выходящий газ пахнет, а углекислый газ запаха не имеет.
Около часа ночи пошел спать, закрыв дверь комнаты, где остались только бактерии в вине.
Проснувшись в 4:18, не заметил никаких изменений в графике и извлек измеритель из контейнера, разместив его на столе. Теперь он контролирует концентрацию углекислого газа в комнате. Закрыл дверь в комнату и продолжил сон.
Утром, примерно в 6:50 дверь в комнату открыли, но в нее не заходили. При этом можно наблюдать средний фон углекислого газа по квартире.
В 7:29 эксперимент был завершен. Результат представлен на графике.
Для любителей точных наук в текстовом файле “Данные по брожению” находятся 3-х секундные результаты измерения.
Выводы.
1. Измеритель реально работает и позволяет увидеть невидимое.
2. Возможно определение наличия дыхания у многих живых организмов.
3. Благодаря прибору, значение концентрации довольно просто определить и его необходимо использовать в жизни. Как для профилактики болезней, так и для уже больных, с целью выявления причины недомогания. Кому-то это не надо, а тем, кто интересуется здоровьем, причинами, следствием — будет интересно.
Датчик концентрации углекислого газа позволяет улучшить микроклимат в помещении или, по крайней мере, исключить из списка возможных причин ухудшения здоровья влияние повышенной концентрации углекислого газа.
У многих людей прекрасно работают органы чувств и логика, у кого этого нет, прибор может стать хорошим помощником.
4. Индикатор можно подключить к компьютеру для записи результатов измерений с целью дальнейшего анализа.
По графику можно определить характеристики помещения — достаточность объема воздуха, как быстро происходит наполнение углекислым газом при появлении одного или нескольких человек, насколько быстро улучшается воздушная обстановки после покидания помещения человеком, какие достигаются концентрации и т. д.
По характеру изменения графика концентрации углекислого газа можно определить качество работы системы вентиляции.
5. Углекислый газ необходим, но хорошего всегда должно быть в меру. Чувствительность к концентрации углекислого газа у людей индивидуальна и зависит от множества факторов, в том числе от других параметров воздуха и состояния организма. Некоторые сотрудники работают (привыкают?) при концентрации 1700 ppm, у меня при 600...700 ppm возникает желание открыть окно. Кто-то падает в обморок, когда остальные продолжают стоять.
6. Благодаря проведенным измерениям начинаешь осознавать необходимость нормального объема воздуха и правильность работы системы вентиляции. Может быть, перестанет действовать поговорка о том, что люди ведут себя благоразумно только когда исчерпают все остальные возможности?
7. Индикатор могут использовать цветоводы и садоводы для наблюдения за растениями и создания оптимальных условий для их роста.
8. Приборы, принявшие участие в экспериментах, имеют различные серийные номера — мелочь, внушающая доверие.
9. Старое окно со щелями должно цениться выше, чем современное пластиковое. Или по-другому — пластиковому окну есть куда стремиться.
10. Необходимо быть ближе к природе (где концентрация в районе 400 ppm). Для городского жителя можно организовать здоровый сон на балконе.
11. Крупнейшим производителем кислорода является фитопланктон, осуществляющий фотосинтез в морях и океанах. Поэтому надо быть ближе и к этой природе.
12. Простейшие способы улучшения вентиляции помещений:
— прочистить сетку на вытяжной решетке вентиляционного канала (случай нескольких дней назад, когда при проветривании медленно снижался уровень диоксида углерода);
— отрегулировать створку окна так, чтобы образовалась небольшая щель;
— использовать двери без нижнего порога;
— не закрывать полностью двери;
— не закрывать все окна при работе кондиционера.
Множество фотографий — инструкция по работе с прибором и его основные технические характеристики, результаты измерений, печатная плата и графики работы приведены в альбоме “Измеритель углекислого газа”.
Зеленых огней на светофоре ваших индикаторов!
P. S. На GT вышла статья "Простой способ повысить эффективность работы и избежать «войн за проветривание» в офисе", где описан данный индикатор.
Полностью согласен с названием статьи, так как убедить сотрудников в необходимости проветривания ох, как нелегко. Надеюсь, что с прибором это будет намного легче.
←сюда туда→
Автор: Kidar
