Прибор для измерения концентрации CO₂ UNI-T A37. А, заодно, температуры и влажности воздуха.

За ночь великий комбинатор вдохнул в себя весь кислород, содержащийся в комнате, и оставшиеся в ней химические элементы можно было назвать азотом только из вежливости.
©Ильф И.А., ‎Петров Е.П.
Вежливость — это хорошо, но и объективные цифры — великая вещь. Я вот был уверен, что и в офисе и в дома у меня всё нормально. Уж особенно дома, при круглосуточно приоткрытом-то окне! Оказалось, есть о чём задуматься и что измерить.


Как и все подобные приборы, использующие NDIR метод, он довольно дорогой. Потому, что датчик с лазером денег стоит. Этот я выбрал за бренд не в последнюю очередь. UNI-T — приборостроительная компания и доверия у меня такому датчику больше, чем не только от дяди Ляо, но и даже от дяди Ми. Тем не менее устройство я проверял на достоверность показаний и разбирал. Осторожно, трафик.

Под себя

Как известно, человечество гадит во все среды со всё возрастающим энтузиазмом и воздух — точно не исключение. 15 лет назад было 8 миллиардов тонн в год.

В результате с тех пор как я ходил в школу концентрация углекислого газа в атмосфере поднялась на треть (!!!) и свежий воздух — это 400 ppm с гаком


В России действует ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
Как видим, цифирь в нём на уровне 1980 гг. Оно и не удивительно, учёные в отечестве как-то повывелись, я и сам из науки ушёл примерно в те годы — кушать хотелось. А то, что было тогда «загрязнённым центром большого города» на сегодня можно найти только в «сельской местности, вдали от источников загрязнения». Дальше будет больше…


Но, тем не менее, ГОСТ действующий и вот что он говорит о воздухе в помещениях (обратите внимание — это СВЕРХ концентрации за окном)

То есть грубо 400 за окном плюс 600 максимум сверху = 1000 ppm — это граница между средним и так себе воздухом. А 1400 — граница откровенно плохого воздуха. Именно на 1000 ppm наш прибор настроен начинать пищать. В Сети можно встретить заявления, что

На отметке 1 000 ppm больше половины испытуемых ощущают последствия ухудшения микроклимата: учащение пульса, головную боль, усталость и, конечно, пресловутое «нечем дышать».

Но, признаюсь, я поленился искать и цитировать научные работы, это подтверждающие. Выглядит правдоподобно, цифирь бьётся.

Ещё пишут (тоже не проверял по источникам), что

США рекомендуют школам поддерживать уровень СО2 не выше 600 ppm

Как мы увидим ниже, и в офисе и дома у меня уровни углекислоты далеки от идеальных настолько, что прибор мигает красным экраном. Собственно, чтобы это узнать и понять, как часто и интенсивно надо проветривать, я им и озадачился.

NDIR

Концентрацию большинства примесей в воздухе измеряют довольно дешёвыми электрохимическими датчиками. Но углекислый газ довольно инертен — это высшая степень окисления углерода. Поэтому традиционно в сколь-нибудь точных устройствах для его измерения используется NDIR технология. Ссылку в Вику на расшифровку этой невразумительной аббревиатуры я дал выше. Но попробую принципы на пальцах, благо именно им меня когда-то в ЛИТМО учили. Когда ещё вспомнишь закон Бугера — Ламберта — Бера :))

Общий принцип NDIR датчика простой — источник светит, газ на пути света поглощает, приёмник это поглощение видит по снижению уровня сигнала. Микропроцессор пересчитывает по тому самому Бугеру в концентрацию.

На самом деле как всегда — сложнее. Во-первых, газов в атмосфере много. И все поглощают :)

Поэтому нужна длина волны, на которой поглощает CO2, но не другие газы. Традиционно используют длину волны 4.2-4.3 мкм. И из картинки понятно почему. так работают т.н. Single Beam(single light source, single wavelength) — Однолучевой (один источник, одна длина волны) датчики. Используемый в нашем приборе датчик — именно такой.

В более дорогих приборах используют два луча разной длины волны — измерительный и опорный. Опорный луч обычно фильтруют на длину волны 4 мкм. Снова видно на картинке почему — минимальное поглощение. Два луча позволяют отстроиться от множества источников ошибки, начиная с вариаций интенсивности излучения. Наконец, в ещё более продвинутых приборах используют опорный луч, проходящий через специальную колбу с азотом.

Но, ещё раз, это приборы другой точности и назначения. Наш проще, однолучевой

Доставка и упаковка

Заказ 15 июня 2019, получено 16 июля. CDEK — пришлось забирать из их пункта выдачи.

Транспортная упаковка простейшая — черный ПЭ пакет

Коммерческая упаковка — превосходная прочная и красивая картонная коробка

В ней пластиковая ванночка, товар надежно защищён от внешних механических воздействий.

Спецификация

(в моей редакции, с удалением глупостей и приведением к русскому языку)
Описание:
А37 используется для измерения концентрации CO₂ в воздухе. Измеряются и отображаются на ЖК экране концентрация CO₂, температура, влажность и дата / время. Качество воздуха может дополнительно отображаться смайликами. Когда концентрация СО₂ становится слишком высокой, подаётся звуковой и визуальный сигнал. (*звук по умолчанию выключен)

Особенности:
1. Автоматическая коррекция базовой линии.
2. Звуковой и визуальный сигнал тревоги.
3. Индикатор низкого заряда батареи.
4. Автоматическое отключение питания.
5. Подсветка.

Спецификация:

Величина	Диапазон	Разрешение отображения	Точность
Модель	A37
Концентрация углекислого газа	400ppm ~ 5000ppm	1ppm	± 5%rdg + 50ppm в диапазоне 400 ~ 2000 ppm (при комнатной температуре и влажности)
Температура	-10.0℃~50.0℃	0.1℃	Типичная точность: ± 1 ℃
Относительная влажность	0%-99%	1% RH	Типичная точность: ± 5% RH (в диапазоне 10%~90% RH), при 25 ℃

Характеристики		√
ABC	Автоматическая коррекция базовой линии	√
Звуковая и визуальная сигнализация		√
Тип датчика	NDIR (Недиспергирующий инфракрасный анализатор) датчик CO₂	√
Время отклика	T90 <2 минуты	√
Дата / время	Отображение даты и времени	√
Отображение низкого заряда батареи	символ низкого заряда мигает	√
Автоматическое выключение	автовыключение, если нет операций в течение длительного времени	√
подсветка	Белая подсветка может быть включена / выключена. Автоматически выключается после 20 минут бездействия.	√
Рабочая Температура	0℃~50 ℃, 0% относительной влажности~85% относительной влажности	√

Общие характеристики	Значение
Питание	3.7V DC литий-ионный аккумулятор, Micro USB порт зарядки
Размер LCD	42 х 65мм
Цвет продукта	белый
Масса нетто	около 195g
Размер товара	75 х 55 х 130 мм
Стандартный аксессуар	Micro USB кабель для зарядки
Стандартная индивидуальная упаковка	Подарочная коробка, руководство на английском языке

Внешний вид

Фото этого не передают, но держишь в руке — и испытываешь подзабытое чувство качественного продукта. Пластик приятный, люфтов-зазоров нет и в помине. Над формой явно дизайнер поработал. А втулку с резьбой сзади приделал инженер.

Маркетолога, похоже, гнали вонючими тряпками. Не дали ему даже на зарядном проводе сэкономить — там буковки 24AWG читаются. Не высокотоковый кабель, но для нашего случая — точно могли бы пару центов удешевить.

Использование и управление

В целом, управление и индикация интуитивно понятные. Но Кое что потребовало не только чтения мануала, но и гугления. Так что опишу подробно, с акцентом на плюсы и минусы.

Включение и выключение

У прибора три кнопки, включается долгим нажатием на среднюю — вкл/выкл
После этого прибор отображает номер модели и включает 120 секундный таймер обратного отсчёта — приводит в рабочее состояние датчик.
Через 120 сек появляется индикация

Отключается автоматом через часа. Можно отключить и кнопкой

Экран

Экран довольно чёткий, давайте взглянем на него ещё раз

В принципе, основное понятно — сверху дата-время и заряд аккумулятора
Главное посередине — концентрация углекислоты в ppm (частях на миллион) и иконками со смайлами.
Внизу температура и влажность воздуха.

Но есть и детали. Кнопка MODE переключает по циклу HOLD/MAX/MIN/AVG/TWA/STEL
HOLD понятно — удержание текущего значения.
MAX-MIN тем более — максимальное и минимально значения за сеанс включения
AVG — уже сложнее. Это некоторое усреднение (avegage). Но как именно они усредняют — не сообщается. Скорее всего среднее арифметическое.
Дальше сложнее
TWA — time-weighted average — усреднённое по времени значение. Английская Вика отправляет на сюда. Российский подобный параметр — ПДУ

STEL — Short-term exposure limit. Англоязычная Вика сообщает, что
Предел кратковременного воздействия (STEL) — это приемлемый средний уровень воздействия за короткий период времени, обычно 15 минут, если усреднённое по времени значение не превышено. И что подобный российский параметр — ПДК.

STEL — это термин, используемый в гигиене труда, промышленной гигиене и токсикологии. STEL может быть установленным законом пределом в Соединенных Штатах для воздействия химического вещества на работника. Управление по безопасности и гигиене труда (США OSHA) установило OSHA-STEL для 1,3-бутадиена, бензола и этиленоксида. Для химических веществ оценка STEL обычно проводится в течение 15 минут и выражается в частях на миллион (ppm) или иногда в миллиграммах на кубический метр (mg / m3).

Американская конференция правительственных промышленных гигиенистов публикует более обширный список STEL в качестве пороговых предельных значений (TLV-STEL).

Вообще говоря, STEL вроде как устанавливают для токсичных веществ, как с этим параметром углекислоты, которую мы сами и выделяем — вопрос длинный.

Да и вообще со всеми этими усреднениями кто годно (исключая, понятно, инспектора по ОТ и ТБ) ногу сломит :)
Поэтому изготовитель сделал вариант и для простых смертных — со смайликами (как для смайликов усредняется — никто не сообщает)


Я для себя решил, что особой разницы между разными усреднениями для бытового использования нет.

Калибровка и настройка

В мануале рассказано как ставить параметры, читай — часы и дату (долгое нажатие на две кнопки). А вот уровень CO2 калибруется иначе.
Во-первых, он ВСЁ ВРЕМЯ ПОДСТРАИВАЕТСЯ. И ОТКЛЮЧИТЬ ЭТО НЕЛЬЗЯ. То есть, если прибор долго простоит в комнате — со временем его показания станут как для чистого лесного воздуха. Поэтому иногда (не сказано как часто) прибор надо давать дышать чистым уличным воздухом. Либо (подключив к сетевому питанию) оставить на свежем воздухе на три дня. Либо вынести на улицу, включить на 20 минут, а затем войти в режим калибровки — это занимает ещё 10 минут. Долго, но полчаса — не трое суток :)

Проверяем работоспособность

Включаю прибор в деревне, под яблоней — циферки соответствуют ожиданиям, см график выше
NB Отмечу, что точность прибора такова (см таблицу спеков), что на колебания 20-30 единиц обращать внимания не стоит.

Теперь перенесёмся в Москву, Нагатино-Садовники, в стороне от улиц. Видно, что циферки чуть выше — но на пределе точности прибора. Выхожу на не слишком оживлённую улицу — пара машин на светофоре — уже 500 ppm

Давайте посмотрим оживлённую улицу — Варшавка в районе Верхних Котлов

Больше, но всё равно пока мало. Загазованность воздуха она не в том, что углекислоты много. А в том, что гораздо более неприятной дряни в избытке. А теперь нырнём в полупустой трамвай. Народу мало, но все вдыхают кислород, а выдыхают углекислоту

Подземный переход под МЦК Верхние Котлы. Углекислота — газ тяжёлый, поэтому в отсутствие принудительной вентиляции цифирь близка к неприятному порогу.

Ну и, наконец, офис. Условия у нас комфортные, в комнате метров 20 три человека сегодня. Попросил закрыть окно — через час прибор начал пищать и мигать красным экраном — больше 1000. Открыли окно — через несколько минут упало. Если держать окно открытым — около 700, но шумно очень, рядом стройка.

Я бы сказал — всё бьётся

Включил дома. В квартире вечером два человека, весь день никого не было, окно приоткрыто, но завешено тюлем. Опаньки!

Открыл окно пошире, тюль убрал — стало падать и за полчаса ушло ниже 1000.

Инструкция

Мануал в комплекте китайский цветной и распечатка английского. Но я его фотать не стал, так как Бангуд выложил PDF
drive.google.com/file/d/17dRmFtDm16T2PNxWEl_3AC_STq0wY5B9/view
Мануал читать небесполезно, хотя бы как калибровать и чтобы понять как самокалибруется.

Внутренний мир

Как и принято в приличном обществе, никаких отламывающихся защёлок и клея. Сзади 4 винта, отвинчиваем, разделяем две половинки. Фото большое, кликабельное, буковки при желании видны (кроме микросхем, они отдельно ниже)

Емкость акка заклеена уплотнителем-резинкой. Отгибаем -1300 мА ч, 4.8Вт ч

Датчик температуры и влажности вынесен на консольную дочернюю плату

Это SHT20. Как-то он мне уже попадался в обзоре. Даташит


Откручиваем датчик углекислоты. кстати, флюс в наличии

Общий вид

Номер

Модель не указана, но по внешним признакам и характеристикам это
CM1106, производитель Wuhan Cubic Optoelectronics Co., Ltd.
Страница датчика

Specifications
1. Meaurement range: 0-2000ppm (extending to 5000ppm, 10000ppm)
2. Accuracy: ±(50ppm+5% of reading)
3. Working temperature: -10℃~50℃
4. Storage temperature: -20℃~60℃
5. Working humidity: 0-95%RH (non-condensing)
6. working current： average <45mA
7. Signal output: UART-TTl, PWM
8. Dimension: 33*19.7*8.9mm

Микросхемы, раз уж сфотал
Holtek HT16C23 — контроллер LCD экрана даташит


EFM32ZG210F32 — микроконтроллер ARM Cortex-M0+ даташит


SGM4056 — контроллер заряда акка даташит


PCF8563 — часы реального времени даташит


dm24co2a — EEPROM даташит на близкую модификацию


32.768K — кварц

Достоинства и недостатки

+ Работает, показывает разумную цифирь по CO2
+ Предусмотрен механизм калибровки
+ Писк при превышении пороговой концентрации можно отключить.
+ Автономен — есть встроенный акк. Можно утащить с собой куда угодно и проверить.
+ Заодно температуру и влажность показывает — полезно. (Ещё время и дату — но это уже для галочки, тк мелко)
+ Большой, легко читаемый экран
+ Произведен достаточно известной приборостроительной компанией UNI-T
+ Дизайн не вызывает отторжения. Можно поставить на полку.

— Нет никакого механизма записи или передачи в комп результатов измерений. IMHO за пару баксов добавить BT — не переломились бы. Благо у фирмы наработки есть в других измерительных устройствах.
— Не ясно как часто калибровать
— Не работает всё время — через несколько минут принудительно отключается
— Нельзя задать порог, после которого начинает мигать красным.

Итого

Прибор мне понравился.

Расстроило то, что я с его помощью выяснил, что и дома и на работе, оказывается, живу в условиях превышения оптимальных концентраций CO2 :( Но это, как раз и хорошо. Значит, прибор мне небесполезен. Подобным образом, обнаружив слишком сухой воздух дома зимой довёл влажность до нормы. Что вскоре крайне благотворно сказалось на состоянии кожи у младшей дочери. Так и с углекислотой — будем проветривать чаще и по приборам :)


#13-годовщина Banggood#