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:

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 Капли квантовой механики 03.01.2018 Группа ученых-физиков из Института фотонных наук (Institute of Photonic Sciences, ICFO), Барселона, Испания, создала капельки жидкости, которые в 100 миллионов раз меньше обычных капелек воды и которые подчиняются исключительно законам странной квантовой механики. Капельки были созданы в узлах оптической решетки-ловушки из лазерных лучей, и даже в таком микроскопическом масштабе они демонстрировали все основные свойства капель жидкости - сохраняя свою форму и объем вне зависимости от температуры. Однако, капли этой квантовой жидкости были намного более плотными, чем любые другие капли жидкости, существующие при нормальных условиях. Для того, чтобы создать капельки квантовой жидкости испанские ученые охладили газ, состоящий из атомов калия, до температуры в -273,15 градусов Цельсия. При такой температуре из атомов сформировался конденсат Бозе-Эйнштейна, состояние вещества, при котором все его атомы синхронизированы друг с другом на квантовом уровне, за счет чего весь конденсат ведет себя, подобно одному большому атому, подчиняющемуся исключительно законам квантовой физики. Когда исследователи объединили два независимых конденсата, из них сформировались капельки квантовой жидкости. Нечто подобное ученым удавалось осуществить и ранее, вещество этих капелек было связано силами электромагнитных взаимодействий между молекулами. В отличие от этого, капельки, полученные испанскими учеными, сохраняли свою форму за счет явления "квантовых флуктуаций". Квантовые флуктуации являются следствием принципа неопределенности Гейзенберга, согласно которому квантовые частицы не имеют строго определенных параметров. Их параметры, такие как энергетический уровень, положение и ориентация в пространстве могут быть описаны только с точки зрения вероятности. И если взять эти вероятности текущего положения квантовых частиц, скоростей и направлений их движения, можно вычислить величину их взаимодействий, которые проявляется в виде давлении. Но самым интересным является то, что если сложить силу и вектора давления всех квантовых частиц, то обнаружится необычный факт, частицы притягиваются друг к другу в большей степени, чем они же отталкиваются друг от друга. И как раз за счет этого притяжения они связываются в капельки квантовой жидкости, способные сохранять свою форму. Проведенные учеными измерения показали, что капельки квантовой жидкости из атомов калия, являются жидкостью в большей степени, чем капельки обычной сверхтекучей жидкости, жидкого гелия, к примеру. С точки зрения показателя текучести и других основных параметров, свойственных жидкостям, квантовая жидкость превосходит любую сверхтекучую жидкость от двух до восьми порядков величины, что открывает перед учеными-физиками широкие возможности для проведения экспериментов с использованием квантовой жидкости. Тем не менее, у капелек квантовой жидкости имеются некоторые пределы, которые ограничивают возможности к их применению. К примеру, если количество атомов в одной капельке становится больше определенного значения, то капелька разрушается, а квантовая жидкость превращается в газ, который стремится заполнить все доступное пространство, как и любое другое газообразное вещество.

Другие интересные новости:

▪ На Луне обнаружен новый тип грунта

▪ Икусственный аналог присоски рыбы-прилипалы

▪ Использование смартфонов улучшает память

▪ Ультратонкий диктофон Sony ICD-TX660

▪ Найдена ближайшая к Земле черная дыра

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Начинающему радиолюбителю. Подборка статей

▪ статья Энергетические затраты человека при различных формах деятельности. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что капитан Кук давал своим людям для борьбы с цингой? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация резервуаров Я-1-ОСВ. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Огнестойкое дерево. Простые рецепты и советы

▪ статья Четыре разных карты становятся одинаковыми. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026