NDIR-Sensor: So funktioniert die CO₂-Messung mit Infrarot | Elektrotechnik Schabus

Funktionsweise NDIR-Sensor

🛰️ Wie funktioniert ein NDIR-Sensor?

Technik für Interessierte – die CO₂-Messung mit Infrarot

Ein NDIR-Sensor (nichtdispersiver Infrarotsensor) ist eine präzise und zuverlässige Technologie zur Messung von Gasen wie CO₂. Er wird häufig in Gaswarngeräten von Elektrotechnik Schabus eingesetzt und arbeitet nach dem Prinzip der infraroten Lichtabsorption.

🔧 Aufbau und Funktion eines NDIR-Sensors

Der Sensor besteht aus drei wesentlichen Komponenten:

• IR-Diode als Lichtquelle
• Optischer Wellenlängenfilter
• IR-Detektor

Die Umgebungsluft gelangt durch eine Membran in eine Messkammer. Dort trifft das Infrarotlicht auf die Gasmoleküle. Jedes Gas absorbiert Licht in einem ganz bestimmten Bereich des infraroten Spektrums. Der Filter lässt nur die für das Zielgas relevante Wellenlänge durch – beim CO₂-Sensor also den typischen Absorptionsbereich für Kohlendioxid.

⚖️ Vergleichsmessung für höhere Genauigkeit

Ein zweites, mit reiner Luft gefülltes Referenzvolumen dient dem Vergleich. Die Infrarotmessung erfolgt abwechselnd in beiden Kammern – mit etwa 1 Hz Pulsfrequenz. So lassen sich äußere Einflüsse wie Temperaturschwankungen weitgehend kompensieren, da der Unterschied der beiden Messwerte ausgewertet wird.

📈 Signalverarbeitung und Ausgabe

Ein Mikrocontroller wandelt die minimalen Detektorströme in Spannung und dann in digitale Signale um. Ein interner Algorithmus prüft die Signalqualität, filtert Störungen und glättet starke Schwankungen.

Das Ergebnis: Eine CO₂-Konzentration in ppm (parts per million), die als pulsbreitenmoduliertes Dauersignal ausgegeben wird. Nach analoger Glättung ergibt sich z. B.:

• 0,4 Volt = ca. 400 ppm CO₂ (Frischluftwert)

🔔 Anzeige und Alarmierung im Gerät GX-A1

Im Gaswarngerät GX-A1 von Elektrotechnik Schabus wird dieses Signal im Display angezeigt. Aufgrund eines zusätzlichen Filters zur Vermeidung von Fehlalarmen kann der Wert zwischen 0,2 und 0,6 Volt schwanken – das entspricht 200 bis 600 ppm CO₂.

Ab bestimmten Schwellen löst das Gerät automatisch Alarm aus:

• 2,0 Volt (ca. 2000 ppm): Voralarm
• 2,5 Volt (ca. 2500 ppm): Hauptalarm mit Relais und akustischem Signal

Diese Werte liegen deutlich unterhalb der gesundheitlich bedenklichen Grenzwerte – die MAK (maximale Arbeitsplatzkonzentration) für CO₂ liegt z. B. bei 5000 ppm für eine 8-Stunden-Exposition.

✅ Fazit: Frühwarnsystem statt Labormessung

Gaswarngeräte von Elektrotechnik Schabus sind keine präzisen Messgeräte, sondern verlässliche Frühwarnsysteme, die eine CO₂-Konzentration anzeigen und rechtzeitig warnen, bevor gesundheitliche Risiken entstehen.