Анализатор концентрации угарного газа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Угарный газ (оксид углерода, CO) - один из наиболее токсичных продуктов горения. Он входит в состав дыма и выделяется при тлении и горении всех органических и углеродосодержащих веществ. Это очень ядовитый газ. У него нет ни цвета, ни запаха, что делает его особенно опасным, затрудняя своевременное обнаружение. Человек может почувствовать наличие угарного газа в воздухе лишь по первым симптомам отравления им, а это очень плохо. Интоксикация происходит незаметно и нарастает стремительно. Иногда предпринимать какие-либо попытки к спасению бывает слишком поздно, так как угарный газ способен "отключить " сознание человека за считанные секунды.

Основное воздействие оксида углерода на организм человека заключается в связывании им гемоглобина в красных кровяных тельцах. Этим он перекрывает путь кислороду к клеткам, организм просто не может дальше функционировать. К сожалению, с этим опасным ядом приходится сталкиваться постоянно в повседневной жизни, причем не только в большом городе (на оживленных дорогах, около газовых плит и колонок), но и в сельской местности (вблизи больших автострад, в банях и в домах с печным отоплением). Поэтому иметь дома индикатор опасной концентрации оксида углерода в воздухе очень желательно.

Фирма Figaro Engineering выпускает недорогой и надежный электрохимический датчик этого газа с жидким электролитом TGS5042 [1-3]. По размерам и внешнему виду он похож на обычный гальванический элемент типоразмера AA и работает в интервале температуры от -40 до 70 ^оС при концентрации CO от 0 до 10000 ppm. По сравнению с другими подобными датчиками TGS5042 имеет ряд преимуществ. В нем использован слабощелочной электролит, удовлетворяющий всем требованиям экологической безопасности, отсутствуют утечки электролита из корпуса, износ электродов и расход химических материалов датчика в процессе работы. Он имеет низкую чувствительность к другим газам, невысокую стоимость, длительный срок эксплуатации и отличается простотой калибровки.

(нажмите для увеличения)

Этот датчик и использован в описываемом приборе, схема которого приведена на рисунке. Прибор определяет наличие оксида углерода в воздухе и измеряет его концентрацию в интервале 1-999 миллионных долей (ppm). Результат измерения прибор отображает на трехразрядном семиэлементном светодиодном индикаторе HG1, о превышении концентрации газа 100 ppm вырабатывается сигнал, подаваемый излучателем звука HA1.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воздухе установлены в РФ в миллиграммах на кубический метр [4, 5]. Согласно указанным документам, концентрация оксида углерода в открытом воздухе не должна превышать 3 мг/м³ (среднесуточная) и 5 мг/м³ (пиковая), а в воздухе закрытого помещения - 20 мг/м³ в течение всего рабочего дня, 50 мг/м³ - в течение часа, 100 мг/м³ - в течение 30 мин или 200 мг/м³ в течение 15 мин. Для оксида углерода 1 мг/м3 эквивалентен 0,86 ppm.

Выходной ток датчика B1 прямо пропорционален концентрации оксида углерода в окружающем воздухе с коэффициентом преобразования

1,2...2,4 нА/ppm. С помощью ОУ, входящего в состав микросхемы DA1 (MAX9001ESD), ток датчика преобразуется в напряжение, которое измеряет цифровой вольтметр, построенный на микросхемах DA2 и DD1. При коэффициенте преобразования датчика 2 нА/ppm и R1=500 кОм концентрации оксида углерода 1000 ppm соответствует напряжение 1 В на выходе ОУ.

В микросхеме DA1 кроме ОУ имеются прецизионный источник образцового напряжения 1,23 В и компаратор напряжения с шириной зоны гистерезиса 2 мВ. На один из входов компаратора в приборе подано напряжение с выхода ОУ, а на второй - полученное с помощью резистивного делителя R2R3 образцовое напряжение 100 мВ, что соответствует концентрации оксида углерода 100 ppm. При превышении напряжением с выхода ОУ этого значения логический уровень на выходе компаратора станет низким, полевой транзистор VT2 откроется и через него на излучатель звука HA1 поступит напряжение питания. Частота встроенного в излучатель генератора задана конденсатором C4.

Микросхема DA2 (CA3162E) представляет собой цифровой вольтметр с интервалом измерения 0-999 мВ, оснащенный узлом динамической индикации результата. Для его работы с трехразрядным семиэлементным светодиодным индикатором требуется добавить лишь преобразователь кода DD1 (CA3161E) и три транзисторных ключа VT3-VT5.

Чтобы предотвратить поляризацию датчика, при выключенном питании необходимо соединять его выводы между собой. Для этого предназначен р-канальный полевой транзистор VT1 (J177), открытый в отсутствие питания, но закрывающийся при подаче на его затвор напряжения +5 В относительно истока. Источник питания должен быть стабилизированным и рассчитанным на ток нагрузки не менее 200 мА.

Налаживание прибора начинают с калибровки вольтметра. Вначале вход микросхемы DA2 (выв. 11) временно отключают от выводов 3 и 10 микросхемы DA1 и соединяют его с общим проводом (минусом питания). Подстроечным резистором R4 добиваются нулевых показаний индикатора. Затем подают на выв. 11 постоянное напряжение +999 мВ и подстроечным резистором R5 устанавливают на индикаторе число 999. После этого соединение выводов 3 и 10 микросхемы DA1 с выводом 11 микросхемы DA2 восстанавливают.

Информация об индивидуальном коэффициенте преобразования датчика TGS5042 имеется на корпусе каждого его экземпляра. Если он отличается от 2 нА/ppm, то сопротивление резистора R1 необходимо изменить обратно пропорционально этому коэффициенту. Образцовое напряжение на входе компаратора (выв. 11 DA1), соответствующее необходимому порогу включения звукового сигнала, устанавливают подборкой резисторов R2 и R3. Резисторы R1-R3 желательно использовать с предельным отклонением сопротивления от номинала не хуже ±1 %.

Литература

1. Крашевский Р. Новая серия датчиков угарного газа TGS5042 от компании Figaro Engineering. - CHIP NEWS Украина, № 4 (114), май, 2012, с. 44-46.
2. Романова И. Высокочувствительные датчики газа, новинки от FIGARO ENGINEERING. - "Электроника: НТБ”, 2011, №1 (00107), с. 64-70.
3. TGS 5042 - for the detection of Carbon Monoxide. - URL: figarosensor.com/products/5042pdf.pdf.
4. "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест". Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03 (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 25 июня 2003 г.). - URL: ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/42/42030/index.php.
5. "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны". Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 27 апреля 2003 г.).- URL: norm-load.ru/SNiP/Data1/42/42033/index.htm.

Автор: А. Корнев

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Интерактивная система Lego Smart Play 17.01.2026

Компания Lego предложила новый подход к конструкторским играм, представив платформу Smart Play, которая объединяет традиционные кирпичики с сенсорами, звуками и возможностью реагировать на действия ребенка. Разработка системы заняла около восьми лет и направлена на поддержку социальной, сюжетной и творческой игры. Главная идея Smart Play заключается в том, чтобы "спрятать" сложную электронику внутри конструкции. Это позволяет детям сосредотачиваться не на гаджетах, а на создании историй, взаимодействии с персонажами и собственной фантазии. Технология ориентирована на развитие творческого мышления и вовлечение в игру с самого начала. Система базируется на специальном "умном кирпиче", оснащенном датчиками, который способен реагировать на движение, воспроизводить звуки и распознавать другие элементы конструктора, включая умные минифигурки. Дополнительные Tiny Smart Tags позволяют платформе понимать контекст использования кирпичей: например, находится ли элемент в машине, вертолете и ...>>

Геймерские AR-очки ROG XREAL R1 17.01.2026

Дополненная реальность (AR) стремительно проникает в сферу развлечений, открывая пользователям новые формы взаимодействия с играми и мультимедийным контентом. Компании ASUS и XREAL представили долгожданное устройство - AR-очки ROG XREAL R1, которые обещают изменить представление о мобильных играх и иммерсивном игровом опыте. Новинка поражает своими техническими характеристиками. Каждое глазное яблоко пользователя получает изображение с помощью двух micro-OLED дисплеев с разрешением 1920x1080, пиковая яркость достигает 700 нит, а поле зрения составляет 57°. Частота обновления 240 Гц обеспечивает плавное изображение даже в динамичных играх, а встроенные динамики от Bose гарантируют качественный звук. Центром управления устройством стал ROG Control Dock - настоящий мультимедийный хаб, оснащенный двумя HDMI 2.0 и DisplayPort 1.4. Он позволяет мгновенно переключаться между ПК, консолями и другими устройствами. Подключение через USB-C обеспечивает максимальную совместимость, включая по ...>>

Большой адронный коллайдер прекращает работу 16.01.2026

Физика элементарных частиц - одна из самых передовых областей науки, где каждый эксперимент может изменить наше понимание мироздания. Центральным инструментом этих исследований является Большой адронный коллайдер (LHC), уникальный ускоритель частиц, позволяющий изучать самые фундаментальные законы природы. Недавно стало известно, что LHC временно прекращает свою работу для масштабной модернизации, которая подготовит его к новому этапу экспериментов с гораздо большей производительностью. Коллайдер, расположенный в подземном тоннеле вдоль швейцарско-французской границы, создает столкновения частиц на невероятно высоких энергиях. Именно здесь в 2012 году ученые открыли бозон Хиггса - ключевую частицу, объясняющую, почему другие элементарные частицы имеют массу. Это открытие стало одним из самых значимых событий современной физики и подтвердило предсказания Стандартной модели. Причиной временной остановки LHC стало развертывание проекта High-Luminosity LHC (HL-LHC). Модернизация позв ...>>

Случайная новость из Архива Распечатать робота 27.11.2015 Чтобы напечатать на трехмерном принтере плавучего микроробота в форме акулы, исследователи из Калифорнийского университета в Ла-Хойе во главе с профессорами Чэнь Шаочэнем и Джозефом Ванном использовали микроэлектромеханическое устройство. Оно состоит из двух миллионов зеркал, каждое из которых оснащено собственным приводом. По команде приводы придают каждому зеркалу нужный наклон, и падающий на них луч ультрафиолетового света разбивается на части так, что каждый новый лучик освещают нужную точку. В этой точке затвердевает светочувствительная жидкость, в данном случае это был гидрогель из полиэтиленгликольдиакрилата. Одновременно идет печать множества крошечных фигурок. Но это еще не все. Печать идет слоями, поэтому, приливая новые жидкости и удаляя старые, можно менять состав фигурки. В частности, в хвост микроакулы размером 120х30 мкм встроили наночастицы платины, а в нос - оксида железа. Платина разлагает перекись водорода (а именно в ее растворе плавали экспериментальные рыбки) и обеспечивает их движение; магнитные частицы в носу позволяют управлять этим движением. Кроме того, в верхний слой рыбок включили наногранулы полидиацетилена - это вещество связывается с молекулами пчелиного яда - и краситель, светящийся красным при взаимодействии с ядом. Запустив рыбок в раствор, содержащий перекись и яд, исследователи убедились в успехе: рыбки быстро поглотили последний и засветились. Теперь с помощью других наночастиц в хвосте надо научить рыбок пользоваться энергией из компонентов биологических жидкостей, и тогда они послужат сенсорами на опасные вещества либо средствами доставки лекарств.

Другие интересные новости:

▪ Миниатюрные встраиваемые накопители eMMC от Toshiba

▪ Как быстро проснуться

▪ Старые шины - для аккумуляторов

▪ Гибкий смартфон сможет заменить компьютер

▪ Сладкие газированные напитки оглупляют людей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Начинающему радиолюбителю. Подборка статей

▪ статья Аварийные ситуации в природе, меры предупреждения и первоочередные действия. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как давно получили широкое распространение кубики с буквами, знакомящие детей с азбукой? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Huanyu. Справочник

▪ статья Стробоскопическая светодинамическая установка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Исчезающая тросточка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026