Co je to potenciometrický senzor?
Potenciometrický senzor je typ chemického senzoru používaného v širokém spektru průmyslových procesů pro stanovení objemové přítomnosti sloučeniny na základě detekce iontových atomů nebo molekul ve sloučenině, které nesou elektrický náboj. Senzor nevyžaduje tok proudu, ale pouze to, že samotná sloučenina, ať už kapalina nebo plyn, prochází mezi elektrodami snímacího zařízení. Jednou z nejběžnějších potenciometrických senzorových jednotek vyrobených od roku 2011 je kyslíkový senzor zabudovaný do automobilů, ale pro tuto technologii existuje mnoho dalších využití.
Základní funkcí potenciometru, který je srdcem potenciometrického senzoru, je to, že známé napětí na referenční elektrodě se používá jako srovnání s napětím, které se mění na pracovní elektrodě. K napěťovému rozdílu dochází, když pevná elektrolytická sloučenina mezi oběma elektrodami získá elektrický náboj jako kapalina nebo plyn ve formě iontového vodiče, jímž prochází. Úroveň náboje se používá ke stanovení množství přítomných iontů a tato hodnota může být poté porovnána s očekávanými hmotnostními hodnotami a aktivací kontrolních prvků pro udržení požadovaného rovnovážného stavu.
Kyslíkové senzory, také známé jako lambda sondy, jsou součástí automobilů vyráběných ve Spojených státech od roku 1980 jako běžně používaný potenciometrický senzor a jsou přítomny, aby zajistily, že vozidla splňují normy pro kontrolu znečištění v některých státech, jako je například Kalifornie, a optimalizují výkon motorů z hlediska palivové účinnosti. Pracují měřením množství ionizovaného kyslíku, který je přítomen ve výfukovém proudu pro automobil, když je motor v chodu. Mikroprocesory ve vozidle pak tuto hodnotu vezmou a porovná s optimálními hodnotami pro výfukové plyny. Tam, kde je rozdíl ve výstupu, může ovládání počítače upravit směs vzduchu a paliva vozidla a načasování zapalování, aby bylo zajištěno dokonalejší spalování paliva a snížené znečištění. Všechny typy vozidel, ať už jsou poháněny motorovou naftou, benzínem, ethanolem nebo kombinací takových paliv, využívají tyto senzory a modernější verze zařízení měří řadu různých výfukových plynů kromě pouhého kyslíku.
Mezi další použití potenciometrického senzoru patří analýza stopového plynu v analytické chemii na části na trilion a stanovení polárního množství rozpouštědel, jako je voda, alkohol a další chemikálie, používané při vytváření přesných vzorců průmyslového roztoku. Výzkum od roku 2011 také vedl k použití potenciometrického senzoru ve farmaceutické analýze. Používají se k detekci olova a povrchově aktivních látek v proudech odpadních vod z čistíren odpadních vod a z mnoha jiných důvodů v zemědělských a lékařských oborech, jakož i pro kontrolu znečištění životního prostředí v řadě průmyslových odvětví. Potenciometrické senzory iontové membrány používané k detekci těžkých kovů, jako je olovo nebo při určování úrovně pH vzorků půdy, mohou přinést výsledky za 15 sekund nebo méně a mohou být opakovaně používány po dobu až čtyř měsíců bez degradace.