Alps Alpine entwickelt Umgebungsluft-Sensormodul zur COVID-19-Prävention
Umgebungsüberwachung durch hochgenaue Erfassung von CO2, Temperatur, Feuchte und anderen Parametern.
Alps Alpine entwickelt Umgebungsluft-Sensormodul zur COVID-19-Prävention
Alps Alpine hat ein Raumluft-Sensormodul zur hochgenauen Messung der Kohlendioxid- (CO2) Konzentration, Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der unmittelbaren Umgebung entwickelt. Das 24 mm x 16 mm x 7,8 mm (B x T x H) große Modul deckt einen CO2-Messbereich von 400 bis 5.000 ppm mit einer Genauigkeit von ±40 ppm plus 5 % vom Messwert ab. Die Erfassungsgenauigkeit des Temperatur- und Feuchtigkeitssensors beträgt ±9 % RH/±1,5 °C (typ.). Das Sensormodul ist für Versorgungsspannungen von 2,4 V bis 5,5 V ausgelegt. Der Arbeitstemperaturbereich reicht von –10°C bis +60°C.
Das neue Modul kann zum Beispiel in Restaurants und Veranstaltungsräumen eingesetzt werden, um als Teil von COVID-19-Präventionsmaßnahmen die Belüftung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Innenräumen zu überwachen. Es lassen sich aber auch andere Sensoren zur Erkennung von Feinstaub, flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und Alkohol integrieren. Alps Alpine wird die Entwicklung des Moduls fortsetzen mit dem Ziel es für verschiedene Anwendungen einsetzbar zu machen, zum Beispiel zur Energieeinsparung in Haushaltsgeräten, zur Bekämpfung der globalen Erwärmung oder um im Auto das Einschlafen am Steuer zu verhindern und so zu einer sicheren Mobilität beizutragen. Der Beginn der Massenproduktion ist für das Geschäftsjahr 2022 geplant.
Hintergrund der Entwicklung
Trotz der Fortschritte bei der Entwicklung von Impfstoffen ist ein Ende der weltweiten COVID-19-Pandemie nicht in Sicht. Das japanische Ministerium für Gesundheit, Arbeit und Soziales hat drei Merkmale ermittelt, die Orte mit häufig auftretenden Infektionen gemeinsam haben: Es sind geschlossene Räume mit schlechter Belüftung, es versammeln sich sehr viele Menschen in engen Räumen und die Menschen unterhalten sich in unmittelbarer Nähe (in Armreichweite). Zur Vermeidung von Infektionen wurden verschiedene Strategien eingeführt. Beispielsweise haben Betreiber von Restaurants und Veranstaltungsräumen den Zutritt beschränkt, die Öffnungszeiten verkürzt, Händedesinfektion und Temperaturmessung eingeführt und die Belüftung sichergestellt.
Insbesondere eine konstante Belüftung mit ständig geöffneten Fenstern oder Türen kann die Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Inneren und damit die Aufrechterhaltung einer angenehmen Raumatmosphäre beeinflussen. Eine andere Möglichkeit ist die routinemäßige Belüftung, bei der die Regulierung von Temperatur und Feuchtigkeit im Vordergrund steht. Das Problem hierbei ist jedoch, dass es schwer zu sagen ist, ob der Grad der Belüftung tatsächlich wirksam ist, um eine Virusübertragung zu verhindern. Dies erhöht sowohl den Bedarf an hochgenauen CO2-Sensoren zur Bestimmung des optimalen Lüftungszeitpunkts als auch an präzisen Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren zur Wiederherstellung komfortabler Bedingungen nach dem Lüften.
Größenvergleich: Sensirion NDIR- und PAS-Sensor
Alps Alpine verfügt über langjährige Erfahrung im Bereich der Sensorik. Das Unternehmen hat Sensoren entwickelt, die neben CO2, Temperatur und Luftfeuchtigkeit auch Änderungen an Parametern wie Luftdruck, Last und elektrischem Strom messen. Diese Sensoren wurden in verschiedene Produkte integriert, zum Beispiel in Automobile, Unterhaltungselektronik, Smartphones und Industrieanlagen. Mit diesem Know-how entwickelte Alps Alpine nun ein Umgebungsluft-Sensormodul zur COVID-19-Prävention.
Überblick über die Entwicklung
Das Umgebungsluft-Sensormodul wurde im Rahmen einer Partnerschaft mit der Sensirion Holding AG entwickelt.* Das Modul erfasst mit hoher Genauigkeit die CO2-Konzentration sowie die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Umgebung. Es wird dazu beitragen, die Übertragung von COVID-19 zu verhindern und gleichzeitig ein angenehmes Raumklima zu erhalten.
Speziell bei der CO2-Messung verwenden viele Produkte die nicht-dispersive Infrarot-Spektroskopie (NDIR). Die CO2-Konzentration wird aus der Änderung der von CO2-Molekülen absorbierten Infrarotlichtmenge zwischen einem IR-Sender und Empfänger bestimmt. Die große Größe der Sensoren ist ein Problem, da die Erfassungsgenauigkeit der Entfernung entspricht, die das Infrarotlicht zurücklegen muss. Ein weiteres Problem bei der NDIR-Methode ist die mögliche Verschiebung der Achse des emittierten Infrarotlichts während der Entnahme des Endprodukts oder des Transports, was zu Erkennungsfehlern führt.
Dabei wird die CO2-Konzentration aus dem Klang der CO2-Moleküle ermittelt, der von einem Mikrofon erfasst wird, wenn die Moleküle bei Kontakt mit ausgesendetem Infrarotlicht vibrieren.
Der CO2-Sensor im Umgebungsluft-Sensormodul arbeitet mit der photoakustischen Spektroskopie (PAS)
Bei der PAS hängt die Detektionsgenauigkeit nicht von der Entfernung ab, die das Infrarotlicht zurücklegt. Deshalb konnte Alps Alpine einen kompakten Sensor mit Abmessungen von 10,1 mm x 10,1 mm x 6,5 mm realisieren, der eine hohe Genauigkeit erzielt. Da gegenüber dem IR-Sender kein Detektor platziert werden muss, wie es bei einem NDIR-Sensor der Fall ist, haben äußere Stöße keinen Einfluss, was eine stabile Leistung ermöglicht.
Durch das langjährige Know-how von Alps Alpine in der Sensorentwicklung haben Kunden die Möglichkeit, neben den CO2-, Temperatur- und Feuchtesensoren auch VOC- und Alkohol-Sensoren zu integrieren. Dies entlastet sie bei der Konstruktion des Endprodukts und unterstützt je nach Anwendung die unterschiedlichen Anforderungen nach zusätzlichen Funktionen.
Ausblick
Neben der Überwachung der Belüftung an Orten wie Restaurants und Veranstaltungsräumen sieht Alps Alpine einen effektiven Einsatz in zahlreichen Anwendungen in größeren Anlagen und im Automobilbereich. Die Marktforschung wird sowohl in Japan als auch weltweit durchgeführt. Ziel ist es, im Geschäftsjahr 2023 (das Jahr, das am 31. März 2024 endet) einen Umsatz von mehr als einer Milliarde Yen zu erreichen. Das Modul wird helfen, sowohl die COVID-19-Übertragung als auch die globale Erwärmung zu bekämpfen und zu einer sicheren Mobilität beitragen. Zu diesem Zweck schafft Alps Alpine innovative Werte für Mensch und Gesellschaft auf einem lebenswerteren Planeten.
Hauptanwendungen
- Produkte im Zusammenhang mit der Raumluftumgebung
- Große Anlagen
- Haushaltsgeräte
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