Partikelsensor

Dieser Partikelsensor (PM) ist eine spezialisierte elektronische Komponente, die für die Integration in Innenraum-Luftqualitätsüberwachungssysteme wie Smart-Home-Luftqualitätsmonitore entwickelt wurde. Er erkennt und misst die Konzentration von luftgetragenen Partikeln in drei Größenfraktionen: PM1.0, PM2.5 und PM10. Der Sensor arbeitet nach dem Prinzip der Lichtstreuung: Eine Halbleiter-Laserdiode oder LED beleuchtet Partikel, die durch eine optische Kammer strömen, und ein Fotodetektor misst die Intensität des gestreuten Lichts. Diese Daten werden verarbeitet, um die Partikelkonzentration und Größenverteilung zu bestimmen und eine Echtzeitüberwachung der Partikelbelastung für Gesundheits- und Umweltbewertungen zu ermöglichen.

Der Sensor ist für eine kompakte Integration ausgelegt, mit typischen Abmessungen von 50×40×20 mm und einem Gewicht von ≤30 g. Er arbeitet mit einer Versorgungsspannung von 5 V Gleichspannung (±5%) und einer Leistungsaufnahme von ≤0,5 W. Der Messbereich umfasst Partikelgrößen von 0,3 bis 10 μm, und der Partikelmassenkonzentrationsbereich für PM2.5 und PM10 beträgt 0–1000 μg/m³. Die Messgenauigkeit beträgt ±10% relativ zu einem Referenzinstrument, und die Ansprechzeit (bis 90% des Endwerts erreicht sind) beträgt ≤10 Sekunden. Der Sensor ist für den Betrieb bei Temperaturen von -10 bis 60 °C und nicht kondensierender Luftfeuchtigkeit von 0–95% relativer Luftfeuchtigkeit ausgelegt. Die Schutzart hängt von der Gehäusekonstruktion ab und wird gemäß IEC 60529 mit IP30 bis IP55 angegeben. Zu den digitalen Ausgangsschnittstellen gehören UART und I2C.

Zu den wichtigsten Materialien gehören eine Halbleiter-Laserdiode, ein Fotodetektor, eine optische Kammer, eine Leiterplatte (PCB) und ein Kunststoffgehäuse. Der Sensor ist als Komponente für ein größeres System vorgesehen; die modellspezifischen Werte und Normen müssen mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten verifiziert werden. Die aufgeführten Parameter sind Referenzbereiche für Verzeichniszwecke und stellen keine Zertifizierung oder Garantie für Konformität dar. Bei der Beschaffung sind die genauen Spezifikationen, geltenden Normen und Integrationsanforderungen mit dem Lieferanten zu bestätigen.

Der Sensor nutzt Lichtstreuung zur Partikelerkennung. Luft wird durch eine optische Kammer gesaugt, in der eine Laserdiode oder LED die Partikel beleuchtet. Fotodetektoren messen die Intensität des gestreuten Lichts in verschiedenen Winkeln. Die Intensität des gestreuten Lichts korreliert mit Partikelgröße und -konzentration. Signalverarbeitungsalgorithmen wandeln die Lichtmessungen in Partikelanzahl und Massenkonzentrationen für PM1.0, PM2.5 und PM10 um. Der Sensor gibt digitale Daten über UART- oder I2C-Schnittstellen aus.