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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Придорожные магнитные листья 27.11.2009 По листьям деревьев можно судить об уровне загрязнения воздуха, считают американские геофизики. Все, что содержится в выхлопных газах, и не только в них, оседает на листья деревьев, в том числе микроскопические частицы оксида железа, обладающие магнитными свойствами. После этого листья тоже становятся магнитными, и по уровню их магнетизма можно судить о том, насколько загрязнен воздух продуктами сгорания топлива. Это выяснили исследователи из университета Западного Вашингтона во главе с Берни Хаузеном, проанализировав листья с деревьев, которые растут в городе рядом с автобусной остановкой, на соседней улице и за городом. Как и ожидалось, самыми магнитными, то есть грязными, были листья в районе остановки. На соседней улице уровень загрязнения оказался в 2-8 раз ниже, а за городом - в 4-10 раз. Получается, что если, путешествуя по городу, выбирать не оживленную улицу, а тихий переулок, то в легкие будет попадать не просто более чистый воздух, а гораздо более чистый. Кстати, эти данные подтверждают исследования ученых из Лидского университета (Великобритания) во главе с профессором Алисон Томлин. Они выяснили, что на соседней с городской автомагистралью улице содержание угарного газа в воздухе оказывается меньше не на какие-то проценты, а в целых четыре раза.

Другие интересные новости:

▪ Mean Well HLG-600H - супермощный источник питания для LED освещения

▪ Новые миниатюрные микросхемы для обслуживания батарей

▪ Электронику для помощи пьяным и плохим автоводителям

▪ Эксперимент продолжается полвека

▪ Шерстяной дом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПУЭ. Подборка статей

▪ статья История экономических учений. Конспект лекций

▪ статья Что такое богомол? Подробный ответ

▪ статья Машинист насосных установок предприятий нефтепродуктообеспечения. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автономное охранное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета из ниоткуда. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026