MODEL CITY este senzorul nostru profesional cu 4 senzori electrochimici pentru gaze. Având un volum mare, reușesc să urmărescă gazele până la niveluri de 1PPB. Toate acestea cu o acuratețe excelentă datorită designului electronic inovator care minimizează nivelurile de zgomot la concentrații scăzute. Noul design măsoară ozonul, dioxidul de azot, dioxidul de sulf, monoxidul de carbon, particulele (PM1 / PM2.5 / PM10) și temperatura, presiunea barometrică și umiditatea.

Noua placa de baza

Placa de bază actuală este o iterație complet noua a celei anterioare. Am plecat de la zero, pentru a face loc tuturor ideilor noi.

Noua placă de bază oferă noi funcții pentru acest senzor complex:

• Conectivitatea Ethernet este acum adăugată listei deja bogate de opțiuni: LoRaWAN, WIFI sau GSM.
• O sursă de alimentare modulară care face reparațiile mai ușoare, dar ne permite și să personalizăm unitățile pentru utilizări mai diverse. De exemplu, acum avem 3 surse de alimentare proiectate pentru modelul CITY, care pot funcționa cu tensiuni de intrare diferite. Varianta uzuală permite alimentarea aparatului cu orice voltaj între 6 și 60V dar există încă două bazate pe un semiconductor diferit care pot lua tensiune de intrare de la 6 la 24V, respectiv de la 6 la 100V.

• Cu suport Ethernet și o sursă de alimentare care poate lua până la 60 V (sau 100 V cu sursa de alimentare alternativă), utilizarea POE devine posibilă.
• Suport GPS încorporat, cu antenă încorporată. Acum, toate unitățile CITY vor avea locația determinată automat
• Noile plăci de bază pot ține o baterie reîncărcabilă Li-Ion 18650 de mare capacitate și există un sistem de gestionare a energiei cu comutatoare P-CH care poate comanda placa într-o manieră eficientă din punct de vedere energetic, inclusiv intervale de hibernare cu oprire completă a alimentării. Nivelurile bateriei sunt monitorizate constant de microcontroler, pentru a servi logica de gestionare a energiei. Având o capacitate de funcționare a bateriei, conectivitatea radio și GPS încorporat deschide calea utilizării mobile! Unitățile CITY pot fi instalate pe platforme în mișcare și vor măsura calitatea aerului în timp ce se mișcă pe hartă! (*)
• Un slot pentru un micro SDCARD pentru a salva toate datele local. Cardul este de mare capacitate (gigabytes), care poate păstra toate măsurătorile timp de luni de zile. Acestea pot fi descărcate oricând. (*)
• Port de extensie. Mai mulți senzori pot fi adăugați în CITY și agregați cu datele unității. Portul de extensie include, de asemenea, pini I/O generali, care pot fi utilizați pentru a controla LED-uri, relee, ventilatoare și multe altele.

(*) Bateria și cardul SD sunt opționale și nu sunt echipate în configurația implicită a unității CITY.

Noua carcasă de exterior

Datorită dimensiunii și greutății mari, versiunile anterioare aveau soluții complicate pentru carcasa unității. Trebuia să funcționeze în aer liber, să ofere ventilație adecvată și protecție electronicii aflate la interior.

Acum am proiectat o carcasă superioară, imensă, pentru unitatea CITY. Am optat pentru o carcasă de tip Stevenson de înaltă calitate (Stevenson shield), realizată din plastic ASA durabil, rezistent la UV.

Această soluție este foarte asemănătoare cu ceea ce folosim în senzorul “model A4“, dar dimensiunea este de câteva ori mai mare. A trebuit să folosim materiale plastice mai dure și pereți mai groși. Cele 6 elemente Stevenson sunt realizate din plastic ASA și sunt fixate împreună cu 4 tije filetate lungi. Există două opțiuni pentru a pune acest lucru în producție: matriță de injecție de plastic sau imprimare 3D. In mod normal mergem pe o matrita de injectie cand suntem 100% siguri ca nu vor fi schimbari viitoare, cel putin pe termen scurt. Am făcut deja câteva modificări la piesele din plastic, așa că era evident că mai sunt lucruri de îmbunătățit și nu ne putem angaja (încă) la o matriță, că odată ce o facem trebuie să o folosim neschimbata pentru a ne amortiza costurile (mari) inițiale.

Capacul inferior este fabricat din aluminiu anodizat de 2 mm, care vine în 3 variante pentru a găzdui diferitele opțiuni de conectivitate: CITY cu conectivitate Ethernet va avea nevoie de un conector RJ-45, în timp ce LoRaWAN CITY va avea nevoie de o deschidere rotundă de 7 mm pentru conectorul de antenă SMA.

În partea de jos, există un capac cu deschideri pentru diferiții conectori. Acesta este realizat din aluminiu de 2 mm, anodizat negru:

Textele și logo-ul sunt imprimate prin gravare cu laser. Iată un videoclip rapid care arată acest pas de fabricație:

Baza este susținută de un suport personalizat din oțel inoxidabil A3, folosit pentru a monta senzorul pe un perete sau pe un stâlp.

Noi schimbări

Cele 4 tije lungi filetate care țin piesele din plastic împreună sunt înșurubate cu 4 piulițe rotunjite (ciuperci) din oțel inoxidabil în partea de sus, care sunt vizibile în imagini. Acest design inițial a fost foarte bun și rapid de asamblat, totuși am venit deja cu o îmbunătățire.

Partea superioară din plastic este acum complet închisă. Tijele filetate se conectează la 4 piulițe interne încorporate în plastic. Astfel putem evita cele 4 orificii care in unele cazuri pot fi problematice cand vine vorba de ploaie, chiar daca suruburile sunt bine stranse, este mai bine sa existe protectie deplina. Partea de sus este acum complet plată. Iată cum arată asta acum:

E bine că nu ne-am angajat încă la o matriță, deoarece această schimbare ar fi făcut-o depășită (cam repede și la un cost enorm).

Noul firmware

Software-ul care rulează pe aceste dispozitive a primit actualizări majore. A trebuit să implementăm drivere pentru noii senzori, redundanță pentru senzorii MEM și compensare pentru noua carcasă Stevenson (care este foarte bine ventilată). O atenție deosebită a fost acordată mecanismului de economisire a energiei care funcționează cu sistemul de management al bateriei. În câteva cuvinte, dispozitivul verifică nivelul bateriei și va intra în stare de hibernare dacă încărcarea bateriei este insuficientă pentru a sprijini funcționarea și va relua odată ce este disponibilă mai multă energie.

Au fost adăugate drivere Ethernet pentru a sprijini noua opțiune de conectivitate. Desigur, aceste caracteristici sunt definite de un fișier de configurare personalizat specific fiecărui dispozitiv și primează economia de memorie (sunt compilate doar optiunile strict necesare pentru fiecare aparat). Serverul web încorporat a fost, de asemenea, actualizat pentru a prezenta noile informații, precum coordonatele GPS, nivelul bateriei, tensiunea internă, împreună cu citirile de la senzori.

Senzori și capacități

uRADMonitor CITY măsoară următorii parametri:

Calibrarea celulelor electrochimice

Senzorii utilizați în uRADMonitor® CITY, în special cei pentru determinarea concentrației de gaze, oferă măsurători la o rezoluție de 1PPB, valoare greu de egalat de alte produse de pe piață. Aceasta performanta este rezultatul unui design electronic extrem de atent, unde semnalul util este diferentiat de nivelul de zgomot prin metode inovatoare.

Deoarece aceste aspecte sunt extrem de sensibile, fiecare celulă de gaz este testată individual în laborator pentru a asigura performanța finală a dispozitivelor uRADMonitor® CITY și este emisă o fișă de testare validată de operator. Astfel, avem certitudinea că senzorii noștri vor măsura cu o foarte bună acuratețe cele mai mici variații ale gazelor urmărite.

Teste de performanță și variații între dispozitive

Anteriorul uRADMonitor CITY (versiunea anterioara HW104) tocmai a fost testat în timpul AIRLAB 2023 împotriva a zeci de alte produse concurente și va mai trece ceva timp până când vom trimite noua iterație unui alt laborator pentru noi teste. Raportul este disponibil pe platforma lor interactivă sau aici.

Acum am efectuat câteva teste locale cu iterația hardware actuală, în special pentru a demonstra performanța îmbunătățită, prin comparatia variatiei inter-aparat (abaterile între mai multe dispozitive care functioneaza in paralel). În acest scop, au fost conectate în paralel 5 unități de testare CITY:

Iată câteva dintre rezultate care arată o corelație excelentă și variații foarte mici între dispozitive:

Test de temperatură

Test de umiditate

Test de particule PM2.5

Test de ozon (~17 PPB)

Test cu dioxid de sulf (~10 PPB)

Test de monoxid de carbon

Test barometric, cu corelație perfectă

Concluzie

Din punct de vedere tehnic, este mai ușor să se obțină o bună corelație între dispozitive la concentrații mari de gaz, unde erorile relative se vor ascunde în amplitudinea mai mare a măsurătorilor. Pe de altă parte, la concentrații foarte mici de gaz, fiecare eroare mică devine evidentă. Concentrațiile de gaze în aceste teste au fost foarte mici, de ordinul câtorva PPB, făcând performanța de corelare bună demonstrată aici, un rezultat excelent!