ENEA brevetta dispositivo elettronico per l’impiego di sensori elettrochimici per la qualità dell’aria
ENEA ha messo a punto un innovativo dispositivo elettronico che misura gli inquinanti atmosferici gassosi in tempo reale. Oltre a permettere la misurazione di concentrazioni di gas disperse in atmosfera, consente l’osservazione costante della qualità dell’aria e la calibrazione o ricalibrazione di sensori elettrochimici per gas.
I sensori elettrochimici per gas costituiscono un alternativa a basso costo per il monitoraggio e la misurazione degli inquinanti atmosferici gassosi in tempo reale. Il dispositivo brevettato è una scheda elettronica che implementa un circuito ideato per utilizzare in maniera estremamente flessibile e personalizzabile i sensori elettrochimici per gas a tre elettrodi. Esso permette di utilizzare contemporaneamente fino a 4 sensori alla volta e di calibrarli senza ricorrere ai servizi di ricalibrazione offerti dalle case produttrici dei sensori.
La tecnologia caratterizzante i sensori elettrochimici per la misurazione di gas dispersi in ambiente offre diversi vantaggi che altri tipi di strumenti, sebbene caratterizzati da una estrema accuratezza, non sono in grado di garantire. Essi sono oggetto di interesse per molti soggetti operanti nel settore perché permettono di realizzare dispositivi con alto grado di miniaturizzazione, bassi consumi elettrici, e bassi costi. Tali vantaggi non sono riscontrabili negli analizzatori chimici per gas tipicamente utilizzati per questi scopi, benchè garantiscano un maggior grado di accuratezza. Il problema della minore accuratezza non è al momento l’unico aspetto da migliorare che caratterizza questa tecnologia. Un altro svantaggio è dato dall’articolato processo di calibrazione dei sensori, operazione che andrebbe peraltro effettuata con una certa regolarità, quantificabile con una frequenza di circa ogni tre o quattro mesi, a seconda del modello del sensore. Un altro limite caratterizzante questa tecnologia è dato dalla durata del sensore stesso, stimabile in circa due anni, dopodichè esso diventa inutilizzabile. I limiti sin qui descritti non hanno impedito il fiorire di un industria, in forte crescita tuttora, che continua a produrre dispositivi che fanno leva sui vantaggi prima menzionati.
Il funzionamento e l’efficace utilizzo dell’elemento sensibile nei sensori elettrochimici per gas non può prescindere da un opportuno ed efficace circuito elettronico implementato nelle schede elettroniche di supporto ai sensori. I costruttori dei sensori, di solito, offrono all’utenza la possibilità di poter acquistare le schede elettroniche di supporto insieme ai sensori stessi, ma quelle finora distribuite non offrono tutta una serie di funzionalità che permetterebbero all’utente di modificare in maniera fine alcuni parametri elettronici che influenzano il segnale di uscita dei sensori. Senza tali funzionalità è molto difficile procedere alla calibrazione o ricalibrazione dei sensori, inoltre, per le ragioni pocanzi esposte, non sarebbe possibile la sostituzione del sensore stesso con un altro nuovo senza una operazione di ricalibrazione, realizzabile solo tramite la modifica di alcuni parametri elettronici della scheda. La scelta dei costruttori dei sensori di sviluppare schede elettroniche di supporto non immediatamente e facilmente modificabili, è probabilmente voluta per poter ricavare un ulteriore guadagno dai servizi di calibrazione e personalizzazione offerti all’utenza finale.
L’originalità insita nel dispositivo è concentrata nella struttura e configurazione del blocco analogico dell’elettronica della scheda e nella implementazione sul medesimo supporto del blocco digitale. Tale soluzione permette di poter ricalibrare il sensore senza alterare la topologia del circuito o sostituire i componenti elettronici che caratterizzano i due parametri essenziali per poter efficacemente utilizzare un qualsiasi sensore elettrochimico per gas, ossia, l’impostazione del livello di amplificazione delle debolissime correnti elettriche di uscita del sensore, e l’impostazione del livello di zero elettronico.

