Comment calibrer un capteur de CO2 ?

Comment calibrer un capteur de CO2 ?

Les capteurs de CO2 sont de plus en plus populaires pour surveiller la qualité de l'air chez soi et dans les locaux professionnels. A tel point qu'on en oublie parfois qu'il s'agit de mesures basées sur des technologies assez pointues, qui exigent de prendre quelques précautions si l'on veut être sûr d'obtenir des mesures valables. Alors, faut-il calibrer un capteur de CO2, et si oui, comment s'y prendre ?



La plupart des capteurs de CO2 sérieux utilisent la technique NDIR (de l'anglais: non-dispersive infrared) qui consiste à mesurer le nombre de molécules de CO2 entre une source de lumière infrarouge bien particulière et un détecteur. A l'usine, le fabricant du capteur doit effectuer une calibration complète du capteur avec différentes concentrations de CO2 pour faire correspondre la réponse du détecteur à un taux de CO2. L'intérêt de cette technique NDIR est que les paramètres intrinsèques du capteur restent stables sur sa durée de vie, et il n'est en principe pas nécessaire de refaire cette calibration complète.

Sauf que, malheureusement, les caractéristiques de la source de lumière et du détecteur ne sont pas entièrement constantes sur la vie du capteur: à la longue, le capteur a tendance à sous-estimer le nombre de molécules de CO2. Comme il s'agit d'une évolution prévisible, et qui ne touche qu'un seul paramètre de la mesure, le capteur a moyen d'en tenir compte et d'effectuer une correction automatique pour contrer cet effet. Par exemple, le capteur K30 de SenseAir intégré dans le Yocto-CO2 utilise une méthode appelée ABC (pour Automatic Baseline Calibration) qui réajuste les mesures sans intervention extérieure.

Le Yocto-CO2, qui intègre le capteur K30 de SenseAir
Le Yocto-CO2, qui intègre le capteur K30 de SenseAir



Calibration automatique ABC


La calibration automatique est basée sur le fait que dans un environnement usuel, le taux de CO2 revient périodiquement à la normale (400ppm CO2), au moins tous les quelques jours. Partant de là, le capteur va constamment surveiller le taux le plus bas de CO2 observé sur une période de plusieurs jours. Si les valeurs les plus basses dérivent, le capteur va petit à petit effectuer une correction pour compenser l'évolution. C'est une méthode qui s'avère efficace et fiable pour un environnement usuel, où le taux de CO2 retombe à la normale en l'absence de producteur de CO2 durant quelques heures: durant la nuit pour des locaux, durant le jour dans une chambre à coucher.

Il y a quelques cas où la calibration automatique peut ne pas être adaptée: par exemple, si vous comptez utiliser un Yocto-CO2 dans un environnement agro-alimentaire constamment saturé en CO2, ou inversement dans un environnement artificiellement expurgé de CO2. Dans ces deux cas, le système ABC pourrait avoir un effet néfaste sur la calibration du capteur. Il est donc possible de désactiver la calibration automatique à l'aide de la fonction set_abcPeriod(-1), ou avec la ligne de commande:


YCarbonDioxide all set_abcPeriod -1
 


Vous pouvez rétablir la calibration automatique en spécifiant à la place de -1 le nombre d'heures sur lesquelles vous désirez que se fasse les mesures pour la calibration automatique.

Si vous désactivez la calibration automatique, vous devrez par contre périodiquement effectuer une calibration manuelle. Vous avez deux possibilités pour cela.

Calibration à l'air ambiant


Si vous pouvez déplacer votre Yocto-CO2, une manière simple de le calibrer consiste à l'amener à l'extérieur, loin de tout véhicule ou source de combustion. Le taux de CO2 y est naturellement très proche de 400ppm. Assurez-vous que l'air ait eu le temps de circuler dans le capteur et que la mesure se soit stabilisée depuis environ 1 minute, puis lancez une baseline calibration à l'aide de la fonction triggerBaselineCalibration(), ou avec la ligne de commande:


YCarbonDioxide all triggerBaselineCalibration
 



Cela suffira à calibrer votre capteur pour quelques mois.

Calibration au point zéro


L'air ambiant ne va pas rester perpétuellement à 400ppm CO2. Si vous voulez effectuer une calibration plus précise ne dépendant pas de l'air ambiant, ou simplement si vous ne pouvez pas déplacer votre capteur, vous pouvez aussi le calibrer sur un échantillon de gaz entièrement exempt de CO2. Pour cela, il vous faudra faire circuler dans le capteur soit de l'azote pur (N2), soit de l'air purifié de CO2, tel qu'obtenu par un petit appareil de calibration similaire à celui vendu par SenseAir:

Calibration au point zéro du Yocto-CO2
Calibration au point zéro du Yocto-CO2



Pour faire circuler le gaz dans le capteur, utilisez un petit embout de 2.2mm de diamètre extérieur dans l'un des deux orifices sur le dessus du capteur, comme dans la photo ci-dessus. Faites circuler le gaz à une vitesse de 0.2 litre/min environ pendant deux minutes, soit une minute de plus que le temps nécessaire à la mesure pour se stabiliser. Une fois prêt, lancez la calibration au point zéro à l'aide de la fonction triggerZeroCalibration(), ou avec la ligne de commande:


YCarbonDioxide all triggerZeroCalibration
 



Et voilà, votre capteur devrait être à nouveau aussi précis que sorti d'usine, sur toute sa plage de mesure !

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