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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Беспроводной сабвуфер Sonos Sub Mini 15.09.2022 Компания Sonos анонсировала новый Sub Mini, последнее дополнение к своей линейке. Sub Mini чуть меньше своего старшего брата Sonos Sub (3 поколения). Sub Mini весит 14 фунтов (6,4 кг) по сравнению с 36,3 фунтами (16,5 кг) обычного Sub. Sub Mini не только вдвое меньше, но и примерно вдвое меньше. Цилиндрический Sub Mini имеет высоту 12 дюймов и диаметр 9,1 дюйма против размеров обычного Sub Mini 15,3х15,8х6,2 дюйма. Оба сабвуфера Sonos обладают низкой частотной характеристикой 25 Гц. Разница состоит в громкости, которую может выдавать каждый сабвуфер. Sub Mini предназначен для помещений малого и среднего размера. Sonos позиционирует Sub Mini как идеальное дополнение домашнего кинотеатра к последним звуковым панелям компании Ray и Beam. Для тех, кто больше любит музыку, Sub Mini также должно стать идеальным дополнением к Sonos One и линейке динамиков IKEA Symfonisk на базе Sonos. Цилиндрическая конструкция Sub Mini содержит двойные специальные низкочастотные динамики, обращенные внутрь внутри акустически герметично защищенного корпуса, чтобы генерировать глубокие динамические басы без жужжания или дребезжания. Sonos также рекламирует круглый дизайн как функцию, которая поможет сабвуферу влиться в интерьер вашего дома. Как и большинство продуктов Sonos, Sub Mini является беспроводным и подключается к другим колонкам Sonos через Wi-Fi. Sub Mini можно совместить почти с любой беспроводной колонкой компании с помощью Sonos. Он автоматически выравнивается, чтобы сбалансировать себя и любые спаренные динамики Sonos. Пользователи могут дополнительно настроить звук Sub Mini с помощью Trueplay, программного инструмента, измеряющего акустику помещения с помощью поддерживаемого устройства iOS. Sonos Sub mini будет доступен в матовом черном или белом цветах за $429.

Другие интересные новости:

▪ Супертелескоп Афина и его задачи

▪ Новый метод быстрого оптического измерения расстояния

▪ Кошачий язык вдохновляет ученых на новые открытия

▪ Женщины начинают стареть раньше мужчин

▪ Вред галстуков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья И он пришел, плебей безвестный! Крылатое выражение

▪ статья Почему во время траура одевают черное? Подробный ответ

▪ статья Ворсовальная шишка. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Последовательное и параллельное соединение динамиков. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Четвертьволновая электросварка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026