Progettazione e realizzazione di una scheda elettronica per sensori elettrochimici di gas inquinanti dell'atmosfera

Air quality monitoring is performed by on-purpose agencies through instrumentation based on extremely reliable technologies, but featured by high costs, both as concerning their purchase, and their maintenance and management. An option for these technologies is represented by the electrochemical gas sensors which, even though characterized by a lower accuracy, offer some advantages, such as: low costs, high miniaturization grade, and no maintenance. Among the gas sensors designed for air quality monitoring, the most interesting are the ones based on the electrochemical cells. To operate such sensors, it is necessary an electronic circuit typically implemented on electronic boards provided by the sensor manufacturer. The work exposed in this document regards the design and implementation of an electronic board to support the operation of the “B” series of the electrochemical gas sensors produced by Alphasense. This brand provides electronic boards on which it is possible to install only one sensor, but they do not allow the use of more sensors at the same time. This feature heavily restrains the grade of miniaturization of the devices which design is based on such sensors. To overcome this and other limitations, a new electronic board has been designed and implemented. In this document, its design and the implementation details are exposed.

Il monitoraggio della qualità dell'aria è effettuato dalle agenzie preposte con strumentazione basata su tecnologie estremamente affidabili, ma che comportano costi elevati, sia per quanto riguarda l'acquisto degli strumenti stessi, sia per ciò che concerne la loro manutenzione e gestione. Un alternativa a tali tecnologie è rappresentata dai sensori elettrochimici per gas che, sebbene siano caratterizzati da minore accuratezza, presentano vantaggi quali: costi molto contenuti, alto livello di miniaturizzazione, e necessità di manutenzione pressoché nulla. Tra i sensori per gas inquinanti presenti nell'ambiente, quelli che offrono le prestazioni più interessanti sono rappresentati dai sensori a celle elettrochimiche. Per il funzionamento di tali dispositivi, è necessario un circuito elettronico appositamente progettato che è realizzato su schede elettroniche solitamente fornite dall'azienda produttrice dei sensori. Il lavoro presentato in questo documento concerne la progettazione e realizzazione di una scheda elettronica per la serie "B" dei sensori elettrochimici prodotti dalla Alphasense. Tale azienda fornisce schede elettroniche su cui è possibile installare solo un singolo sensore, ma non dà la possibilità di usare più tipi di sensori in contemporanea. Tale caratteristica limita fortemente il livello di miniaturizzazione dei dispositivi per il monitoraggio della qualità dell'aria il cui funzionamento si basa su tali sensori. Questa, ed altre limitazioni, hanno motivato la progettazione e realizzazione di una nuova scheda elettronica, della quale vengono illustrati i dettagli progettuali e realizzativi in questo documento.