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室内空气监测,你必须了解的VOC传感器进化论

今天,人们对周遭空气质量的好坏越来越关注,这种关注从室外宏观的大气质量延伸到了室内微观小环境中的空气质量。在评估室内空气质量时,有一个重要的指标VOC,即挥发性有机物(Volatile Organic Compounds)。美国环境署(EPA)对VOC的定义是:除了一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、碳酸盐以及碳酸铵外,任何参与大气中光化学反应的含碳化合物。百度百科对VOC的描述是:“在常温下可以蒸发的形式存在于空气中,它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性,会影响皮肤和黏膜,对人体产生急性损害……是一类重要的空气污染物。”

因此人们对于VOC的认识越充分,就会越“紧张”于它的存在。可以预见,未来室内空气质量评估中,对VOC监测的需求也会越来越多。这无疑会给VOC传感器带来更多的市场机会。

不过和其他物联网应用相类似,室内空气质监测市场需求,也呈现出碎片化、多样化的特点。如何根据市场环境的需求和变化进化出有生存竞争力的产品,是传感器厂商的必答题。今天我们不妨通过剖析ams公司VOC传感器的产品布局,来理解一下VOC传感器的“进化论”。

经典款:CCS801

一个传感器产品要想在今天的市场上立足,有几个基本条件:性能好、身材小、功耗低。ams公司的经典产品CCS801就是这样一颗器件:它可感测广泛的VOC气体,提供PPB级的精度;采用2 x 3 mm的DFN封装,占板面积小;具有优化的低功耗模式,更省电,可用于便携设备;采用特殊工艺,使用寿命可达5年;提供测量CO2 和VOC的软件驱动/算法,包括相对湿度和温度的补偿,便于用户应用开发。

这样的表现,使得CCS801可以满足市场上很多主流室内空气监测应用的需求,如楼宇、家庭,甚至是可穿戴设备。

室内空气监测,你必须了解的VOC传感器进化论


CCS801应用框图

流行款:CCS811

当然,正如前文所述,在物联网市场上依靠一颗器件“通吃”的想法是不现实的。室内空气监测市场的一个发展趋势,就是从工业和专用市场向消费级的市场渗透;而在消费电子市场,成本是一个需要优先考虑的因素。为此,ams推出了一颗低成本的CCS811来应对,让经典的设计“流行”起来。

和CCS801相比,CCS811继承了其很多优点,如:出色的感测范围与精度、支持长达5年寿命的特殊工艺等等。而两者最大的差异在于,CCS811是一个数字VOC传感器,其内部集成了一个MCU,可以直接对传感器的驱动和测量进行管理,并通过一个I2C接口与外部进行数据通信。虽然集成了更多的功能,CCS811仍然保持了相当“纤细”的身材,采用2.7 x 4.0mm的LGA封装,使得PCB占板面积可以节省60%,节省了BOM成本。同时,由于内部还集成了相应的算法,使得终端产品的开发也得以简化,进一步降低了整体的成本。想必消费类用户看到下面这个CCS811的性能清单,会非常动心。

广泛的VOC感测范围

内置MCU,无需外部主控MCU干预即可管理传感器驱动模式和测量、显示IAQ数值
包含RH+T补偿功能
标准I2C数字接口,与外部数据通信
集成相关算法,减少开发周期
体积小,采用2.7 x 4.0mm LGA小型封装
集成度高,减少系统BOM数量
功耗低,适用于电池供电便携应用
适用于大批量、高可靠性应用,寿命可达5年

室内空气监测,你必须了解的VOC传感器进化论


CCS811数字VOC传感器应用框图

室内空气监测,你必须了解的VOC传感器进化论


CCS811评估开发板

高能款:IAQ Core

在通过CCS811覆盖消费级市场的同时,ams公司针对高端以及高可靠性的应用市场也有准备,这就是IAQ Core。和CCS811相同,IAQ Core也是一颗集成了MCU以及相关算法数字传感器,但是在性能上却独树一帜,可谓是自带“高能”。这些特性,无疑都会为IAQ Core在高性能应用场景中加分。

可靠性高:IAQ Core采用塑料盖帽和过滤膜保护,具有防水防尘的功能,适于复杂环境下运行。
灵敏度高:IAQ Core具有很高的灵敏度,响应时间短,对于VOC更为“敏感”。
稳定性高:IAQ Core在同一测试环境中,不同传感器的测试结果一致性更佳。
寿命长:由于IAQ Core采用了MEMS工艺,产品寿命更长,可达10年。

用户价值

 

性能特点

 

室内空气质量的高可靠性测量

 

CO2 equivalents (ppm)
TVOC equivalents (ppb)

 

高灵敏度和快速响应

 

感应范围: 450~2000 ppm CO2 equivalents
125~600 ppb TVOC equivalents
具有I2C 接口

 

外形小,易安装

 

MEMS金属氧化物传感器
SMD型封装
支持再流焊
模块具有自动基线校正

 

低功耗

 

66 mW (持续工作模式最大功耗)
9 mW (脉冲工作模式最大功耗)

 

(责任编辑:ioter)

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