Сигнализатор опасных газов

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охранные устройства и сигнализация объектов

 Комментарии к статье

С момента первой публикации описания подобного устройства в журнале "Радио" [1] прошло около 10 лет. За этот время было описано несколько подобных приборов: от простейших до собранных на микроконтроллере [2]. Все они, имея как определенные достоинства, так и недостатки, основаны на типовой схеме включения датчика газа [3], рекомендованной фирмой-изготовителем.

За прошедшие годы появились как новые, более совершенные и чувствительные к присутствию разнообразных газообразных веществ датчики, так и другие очень удобные для построения сигнализаторов элементы - звуковые сигнализаторы со встроенным генератором, электромагнитные реле в микросхемных корпусах.

Предлагаемое устройство для обнаружения утечки горючих и взрывоопасных газов построено на основе хорошо себя зарекомендовавшей схемы из [1] с учетом рекомендаций [3] и на современной элементной базе. Сигнализатор может применяться для обнаружения утечки газа в быту, в автомобилях с газобаллонным оборудованием и на газовых магистралях.

Отличия предлагаемого устройства от ранее опубликованных состоят в улучшенной термокомпенсации датчика и возможности подключения внешнего исполнительного устройства. При наличии подходящих датчиков (а их ассортимент сегодня довольно широк) прибор можно сделать чувствительным, например, к парам алкоголя и к -другим газам, присутствие которых в воздухе нежелательно или представляет опасность.

Технические характеристики

Тип датчика..................TGS813
Виды обнаруживаемых газов .........метан, пропан, нефтяные газы
Чувствительность в воздухе, ррт.........................500
Потребляемый ток, мА, не более .......................200
Рабочий интервал температуры, °С ................-10...+40

Рис. 1

Схема сигнализатора изображена на рис. 1. На выводы 2 и 5 датчика газа В1 подано напряжение 5 В для нагревания его чувствительного элемента до рабочей температуры. При наличии газа проводимость чувствительного элемента (он подключен между выводами 1, 3 и выводами 4, 6) увеличивается. Пропорционально концентрации газа в воздухе растет напряжение на сопротивлении нагрузки датчика - резисторе R1. Оно поступает на неинвертирующий вход (вывод 3) компаратора напряжения DA1, который сравнивает его с образцовым напряжением, поданным на инвертирующий вход (вывод 4). Образцовое напряжение формирует делитель из терморезистора RK1 и резисторов R2, R3. Оно равно приблизительно половине напряжения питания датчика. Терморезистор RK1 делает образцовое напряжение зависящим от температуры, компенсируя этим температурную зависимость чувствительности датчика.

Пока газа нет, напряжение на инвертирующем входе компаратора больше, чем на неинвертирующем, в результате чего на его выходе 9 установлен низкий логический уровень. При появлении и достижении определенной концентрации газа в воздухе напряжение на неинвертирующем входе превышает образцовое и уровень напряжения на выходе компаратора, а также на входах 3 и 12 элементов микросхемы DD1 становится высоким.

Вторые входы этих элементов соединены с цепью R5C4VD1, обеспечивающей задержку начала работы сигнализатора примерно на 2 мин. Это время необходимо, чтобы чувствительный элемент датчика прогрелся и пришел в рабочее состояние. После того как конденсатор С4 зарядился, эта цепь не влияет на работу прибора. При выключении напряжения питания конденсатор С4 быстро разрядится через диод VD1, и при последующем включении задержка будет повторена.

Если с момента включения сигнализатора прошло достаточно много времени, наличие высокого уровня на всех входах логических элементов микросхемы DD1 приведет к открыванию встроенных в эти элементы выходных полевых транзисторов. В результате будет включен светодиод HL2, зазвучит сигнал, подаваемый излучателем НА1 (со встроенным генератором), а реле К1 сработает. Замкнувшиеся контакты К1.1 этого реле при необходимости могут привести в действие внешнее исполнительное устройство, например сирену.

Узел питания сигнализатора состоит из гнезда Х1 и интегрального стабилизатора на 5 В DA2 с конденсаторами С1-C3, С5. Светодиод HL1 сигнализирует о наличии питания. Напряжение на гнездо Х1 подавалось от сетевого адаптера для бесшнурового телефона "Panasonic" (8 В, 500 мА).

Рис. 2

Сигнализатор был собран на показанной на рис. 2 односторонней печатной плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Плата помещена в готовый корпус КР-4 размерами 90x60x32 мм, в крышке которого напротив светодиодов просверлены отверстия диаметром 5 мм. Возле датчика В1 для свободного доступа к нему воздуха в стенке крышки просверлено большое число отверстий диаметром 1,5 мм.

Терморезистор RK1 - ММТ-1 с номинальным сопротивлением 2,2...3,3 кОм. Можно использовать такой же терморезистор сопротивлением 4,7 кОм, подключив параллельно ему обычный резистор номиналом 11 кОм. Конденсатор С4 -обязательно К53-14. Светодиоды серии АЛ307 могут быть заменены любыми другими красного (HL1) и зеленого (HL2) цветов свечения. Реле К1 - TRR-1A-05D-00 Изменив конфигурацию проводников печатной платы, его можно заменить отечественными РЭС55А (исполнение РС4.569.600-03) или РЭС64 (исполнение РС4.569.724).

Для удобства смены датчик можно установить в ламповую панель ПЛК-7 для печатного монтажа. При налаживании сигнализатора резистор R2 необходимо подобрать таким, чтобы при температуре +20 °С напряжение на выводе 4 компаратора DA1 равнялось 2,5 В.

Вместо датчика TGS 813 можно без изменения схемы использовать MQ-6, HS133 и TGS2610 (у последнего выводы 1 и 4 - нагревательный элемент, выводы 3 (+) и 2 (-) - чувствительный элемент). Если сигнализатор будет использоваться в качестве тестера на алкоголь, в него следует установить датчик TGS2620 (цоколевка такая же, как у TGS2610), а постоянный резистор R1 заменить переменным, чтобы иметь возможность регулировать порог срабатывания.

Все эти датчики рассчитаны на напряжение питания 5 В. Существуют и другие, питать которые необходимо большим напряжением. Для использования такого датчика в описанном сигнализаторе необходимо заменить стабилизатор напряжения КР142ЕН5А другим, имеющим нужное выходное напряжение. Замене подлежат также звуковой сигнализатор и реле. Остальные узлы остаются работоспособными при питании напряжением 5... 18 В.

Литература:

1. Виноградов Ю. Контроль взрывоопасных газов. - Радио, 2000, № 10, с. 37
2. Суров В. Сигнализатор загазованности воздуха. - Радио, 2009, № 9, с. 37
3. Датчики газа фирмы FIGARO. -  chipdip.ru/library/DOC000052164. pdf

Применять описанный сигнализатор в качестве единственного или основного средства контроля загазованности допустимо только после его сертификации уполномоченным на это органом и при условии проведения периодических поверок.

Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Охранные устройства и сигнализация объектов.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Охлаждение стеклянной пленкой 12.08.2023 Исследователи из Шэньчжэньского университета, вдохновленные структурой ярко-синих крыльев бабочки морфо, разработали уникальную стеклянную пленку, которая обеспечивает защиту от перегрева, сохраняя яркие цвета предметов. Путем имитации особой микроструктуры крыльев бабочки, материал остается охлажденным на несколько градусов Цельсия ниже окружающей среды. Как правило, для уменьшения нагревания предметов рекомендуется использовать светлые оттенки, такие как белый, который поглощает минимальное количество солнечного излучения и помогает уменьшить тепловую нагрузку. Однако ученые решили найти способ сохранить яркие цвета, не вызывая при этом перегрев, исключая избыточное поглощение света. Исследователи обратили внимание на бабочек морфо, чьи крылья, хотя и кажутся синими, на самом деле имеют желтовато-коричневую окраску. Это свойство обусловлено особой структурой чешуек на крыльях, которая эффективно отражает и рассеивает свет. Ученые реализовали аналогичную структуру на тонкой стеклянной пленке, добавив к ней слои серебра и оксида титана для оптимального отражения и рассеивания света. Пленка состоит из тонкого слоя матового кварцевого стекла, имеющего неровную поверхность для преломления света под разными углами. Снизу стекло покрыто слоем серебра для усиленного отражения света и снижения нагрева, а сверху пленка покрыта оксидом титана для обеспечения необходимого рассеивания света, создающего яркие цвета. После нанесения данной пленки на поверхность автомобиля, ученые обнаружили, что даже при прямом солнечном воздействии температура его поверхности оставалась на несколько градусов ниже окружающей среды и значительно ниже температуры автомобиля, окрашенного в обычную синюю краску. Исследователи планируют дальше развивать данную концепцию и создавать разнообразные цветовые вариации, расширяя применение этой уникальной технологии охлаждения, которая может способствовать снижению температуры предметов на значительное количество градусов Цельсия.

Другие интересные новости:

▪ Специальный медиа-контент для зрителей, зависимых от гаджетов

▪ Биоразлагаемые шлепанцы из водорослей

▪ Найден способ увеличить эффективность СЭС

▪ Apple Mac mini

▪ Антибактериальный материал на основе паутины

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электронные справочники. Подборка статей

▪ статья История медицины. Конспект лекций

▪ статья Движутся ли другие планеты? Подробный ответ

▪ статья Купена лекарственная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Устройства выдержки больших интервалов времени. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Контроллер по минимальному и максимальному напряжению. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026