Qu'est-ce qu'un capteur potentiométrique?
Un capteur potentiométrique est un type de capteur chimique utilisé dans un large éventail de processus industriels pour déterminer la présence volumétrique d'un composé sur la base de la détection d'atomes ioniques ou de molécules dans le composé qui portent une charge électrique. Le capteur ne nécessite pas de flux de courant, mais simplement que le composé lui-même, qu'il soit liquide ou gazeux, passe entre les électrodes du dispositif de capteur. L'une des unités de capteurs potentiométriques les plus courantes fabriquées à partir de 2011 est le capteur d'oxygène intégré dans les automobiles, mais cette technologie a de nombreuses autres utilisations.
La fonction de base d'un potentiomètre qui est au cœur d'un capteur potentiométrique est qu'une tension connue sur une électrode de référence est utilisée comme une comparaison avec une tension qui change sur une électrode de travail. La différence de tension se produit lorsqu'un composé électrolytique solide entre les deux électrodes obtient une charge électrique sous la forme d'un liquide ou d'un gaz sous la forme d'un conducteur ionique. Le niveau de charge est utilisé pour déterminer la quantité d'ions présents. Cette valeur peut ensuite être comparée aux valeurs de masse attendues et activer les contrôles pour maintenir un état d'équilibre souhaité.
Les capteurs d'oxygène, également connus sous le nom de sondes lambda, sont intégrés dans les automobiles fabriquées aux États-Unis depuis 1980 en tant que capteur potentiométrique d'usage courant. Ils permettent de garantir que les véhicules répondent aux normes de contrôle de la pollution de certains États comme la Californie la performance des moteurs pour l'efficacité énergétique. Ils travaillent en mesurant la quantité d'oxygène ionisé présent dans le flux d'échappement d'une automobile lorsque le moteur tourne. Les microprocesseurs du véhicule prennent ensuite cette valeur et la comparent aux valeurs optimales pour les gaz d'échappement. En cas de variation de la puissance, la commande informatique peut ajuster le mélange air / carburant et le réglage de l'allumage du véhicule afin de garantir une combustion plus complète du carburant et une réduction de la pollution. Tous les types de véhicules, qu’ils soient alimentés au diesel, à l’essence, à l’éthanol ou à une combinaison de ces carburants, utilisent ces capteurs, et des versions plus modernes des appareils mesurent une gamme de gaz d’échappement différents en plus de l’oxygène.
Parmi les autres utilisations d’un capteur potentiométrique, on peut citer l’analyse de traces de gaz en chimie analytique jusqu’à des parties par billion et la détermination de la quantité polaire de solvants tels que l’eau, l’alcool et d’autres produits chimiques utilisés dans la création de formules de solutions industrielles précises. Les recherches menées en 2011 ont également conduit à l'utilisation du capteur potentiométrique en analyse pharmaceutique. Ils sont utilisés pour détecter le plomb et les tensioactifs dans les eaux usées des usines de traitement et pour de nombreuses autres raisons dans les domaines agricole et médical, ainsi que pour lutter contre la pollution de l'environnement dans diverses industries. Les conceptions de capteurs potentiométriques à membrane ionique utilisées pour détecter les métaux lourds, tels que le plomb ou pour déterminer le niveau de pH des échantillons de sol, peuvent donner des résultats en 15 secondes ou moins et être utilisées à plusieurs reprises jusqu'à quatre mois sans se dégrader.