¿Qué es un sensor de oxígeno?
Un sensor de oxígeno es simplemente un recipiente sellado (metal o plástico) que contiene dos electrodos: el cátodo es una pieza de PTFE recubierta con un catalizador activo y el ánodo es una pieza de plomo. Este recipiente sellado tiene solo un microporo capilar en la parte superior que permite que el oxígeno ingrese al electrodo de trabajo. Los dos electrodos están conectados a través de un colector de corriente con dos clavijas que sobresalen de la superficie del sensor, a través de las cuales se conecta el sensor al dispositivo aplicado. El sensor se llena con una solución electrolítica para que se puedan intercambiar diferentes iones entre los electrodos.
Principio del sensor de oxígeno
El caudal de oxígeno que ingresa al sensor depende del tamaño del orificio capilar en la parte superior del sensor. Cuando el oxígeno llega al electrodo de trabajo, se reduce inmediatamente para liberar iones hidróxido:
O2+2H2O+4e->;4OH-
Estos iones hidroxilo llegan a través del Ánodo del electrolito (plomo ) reacciona con el plomo para formar el óxido metálico correspondiente.
2Pb+4OH-> 2PbO + 2H2O + 4e-
Las dos reacciones anteriores producen corriente eléctrica, que depende de la velocidad de reacción del oxígeno (ley de Faraday). Se puede conectar una resistencia conocida para medir la diferencia de potencial resultante, lo que permite medir con precisión la concentración de oxígeno. En la reacción electroquímica, el electrodo de plomo participa en la reacción de oxidación, lo que confiere a estos sensores una cierta vida útil. Una vez que todo el plomo disponible se haya oxidado por completo, el sensor dejará de funcionar. La vida útil del sensor de oxígeno es generalmente de 1 a 2 años, pero se puede extender aumentando la cantidad de plomo en el ánodo o limitando la cantidad de oxígeno que entra en contacto con el ánodo.
Sensor de oxígeno de microporo capilar y sensor de oxígeno de presión parcial
Clasificación de los sensores de oxígeno
Los sensores de oxígeno producidos por Urban Technology tienen diferentes métodos de difusión del oxígeno que ingresa al sensor. , se puede dividir en dos tipos. Una es que hay microporos capilares en la parte superior del sensor y la otra es que hay una película sólida para permitir el paso del gas. Los sensores de poros miden la concentración de oxígeno, mientras que los sensores de membrana sólida miden la presión parcial de oxígeno.
La corriente generada por el sensor de poros refleja la concentración porcentual en volumen del oxígeno medido y no tiene nada que ver con la presión total del gas. Sin embargo, cuando la presión de oxígeno cambia instantáneamente, el sensor generará una corriente instantánea y, si el control no es bueno, ocurrirán problemas. El mismo problema ocurre cuando el sensor se somete a repetidos pulsos de presión, como cuando se bombea gas al sensor. La explicación de este fenómeno es la siguiente:
Presión transitoria
Cuando el sensor de oxígeno de poro fino encuentra un aumento o disminución brusco de presión, el gas será forzado a través del fino- Placa de rejilla perforada (tráfico pesado). El aumento (o disminución) de gas produce una señal de corriente transitoria. Una vez que la situación se estabilice y no haya más pulsos de presión, el transitorio finalizará. Estos transitorios pueden alertarse mediante instrumentación, por lo que se pueden hacer esfuerzos para encontrar soluciones para reducir los efectos de la presión.
Todos los sensores de oxígeno de poro fino de Urban Technology adoptan un mecanismo anti-gran flujo, como se muestra en la Figura 2. Básicamente, se puede agregar una membrana de politetrafluoroetileno para resistir altos caudales y debilitar los efectos transitorios causados por los cambios de presión. Esta membrana se sujeta firmemente sobre los poros con una cubierta de metal o plástico. Este diseño puede reducir en gran medida el impacto de los cambios transitorios de señal.
Sin embargo, algunos cambios de presión provocan fuerzas transitorias que exceden el rango permitido de este diseño, especialmente para dispositivos que utilizan instrumentos de extracción para entregar gas al sensor. El gas producido por algunas bombas crea un pulso de presión continuo en el sensor de oxígeno, aumentando artificialmente la señal. En este caso, es necesario diseñar una cámara de expansión de gas fuera del sensor para reducir los pulsos de presión en el sensor.