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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Чистота речи влияет на память 11.11.2018 Исследователи из университета Техаса в Остине и лингвисты лаборатории UTsoundLab выяснили, почему информация из одного разговора может запомниться надолго, а другая - совершенно вылететь из головы. Ученые предположили, что на запоминаемость материала влияет скорость и чистота речи. Для того, чтобы проверить эту гипотезу, исследователи привлекли 60 человек, владеющих английским (половина из них - носители языка). Участникам опыта прочитали 72 предложения (шесть блоков по 12 предложений) двумя способами - "чистой речью" с медленным темпом, четким произношением и "разговорной речью", более быстрой и не столь акцентированной, как в первом случае. После этого предложения нужно было воспроизвести по памяти. Эксперимент показал, что как иностранцы, так и носители языка лучше запоминали содержание предложений, произнесенных фонетически "чисто" и медленно. Ученые объяснили это так: если человек говорит слишком быстро или недостаточно четко артикулирует свои мысли, слушающему приходится тратить больше "интеллектуальных ресурсов", чтобы "расшифровать" сказанное. Следовательно, чем больше сил мозг тратит на понимание, тем меньше ресурсов остается для запоминания материала. Результаты исследования будут представлены на встрече членов Американского акустического общества.

Другие интересные новости:

▪ Карточки памяти с функцией резервного копирования

▪ HD-планшет для творческих людей от Wacom

▪ Профессиональные графические планшеты Wacom

▪ Сверхлегкий ноутбук Fujitsu Lifebook WU-X/G

▪ Жидкость, сохраняющая энергию 20 лет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Договорное право. Шпаргалка

▪ статья Почему автомобиль ВАЗ-2121 назвали Нивой? Подробный ответ

▪ статья Бутень Прескотта. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Датчик дождя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электрооборудование и электроустановки общего назначения. Кабельные линии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025