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 В мозге нашли музыкальный отдел 26.12.2015 Мы легко отличаем на слух музыку от речи или, например, от звука шагов. Но значит ли это, что в нашем мозге есть специальные участки, настроенные именно на звуки музыки, или же музыкальные зоны на самом деле совмещают несколько функций, и распознавание музыки - лишь одна из них? Нейробиологи из Массачусетского технологического института утверждают, что верно первое - в слуховой коре действительно есть нейроны, предназначенные для музыкальной информации. В эксперименте участвовали 10 человек, которые слушали самые разные вещи: и музыку, и речь, и телефонные звонки, и шум проезжающего автомобиля, и т. д. Мозг слушателя сканировали в магнитно-резонансном томографе, который вообще-то не позволяет различать достаточно небольшие группы клеток. Предел функциональной МРТ - сотни тысяч или миллионы нейронов, и если, например, различия в активности происходят в двух расположенных рядом клеточных кластерах, в каждом из которых по 500 тысяч нейронов, то фМРТ это увидит, а вот если там будет по 10 тысяч, или по тысяче клеток, то уже нет, эти зоны сольются в одну, пусть даже их активность будет сильно отличаться. Тем не менее, на сей раз исследователям удалось выйти из положения с помощью усовершенствованной обработки данных от фМРТ, что позволило различить сравнительно небольшие (в десятки тысяч) группы нейронов. В результате в слуховой коре нашли шесть групп клеток, для которых была характерна звуковая специализация, то есть они преимущественно реагировали на звуки определенного рода или же определенную характеристику звука. Одна из групп оказалась музыкальной, другая - речевой, остальные отслеживали общие акустические параметры (высоту и частоту). Кора мозга, отвечающая за восприятие звуков, по функциям весьма неоднородна, и авторы работы особо подчеркивают, что речевые и музыкальные группы нейронов не пересекались с первичной слуховой корой, тогда как остальные четыре найденных нейронных кластера с ней как раз перекрывались. Первичная слуховая кора - первая "инстанция", в которую приходит сигнал от рецепторов во внутреннем ухе. Здесь анализируются самые общие акустические признаки, те самые частота и высота, и потому, очевидно, нейроны, специализирующиеся на таких параметрах, включаются на первых стадиях информационной обработки звука. А вот чтобы определить звук как речевой или музыкальный, требуется более сложная, абстрактная работа. Необходимо подчеркнуть, что здесь речь идет именно о звуках музыки и речи, и, например, для содержательного анализа сказанного в коре есть другие отделы, точно так же как и эмоции, которые мы испытываем от любимой песни, можно увидеть в специальных эмоциональных центрах. И музыкальная нейронная группа, которую удалось определить, скорее всего, работает в теснейшей связке с эмоциональными и когнитивными центрами, так что специализированный ответ именно на музыку возникает в ней в том числе и как результат сигналов, пришедших от других "департаментов". В дальнейшем исследователи хотят узнать, есть ли в найденной группе клеток еще более детальная специализация, то есть существуют ли там нейроны мелодии, ритма и т. д. Но тут уже все зависит от того удастся ли дальше повысить разрешающую способность нейробиологических методов.

Другие интересные новости:

▪ Доказано существование девятой планеты

▪ Новая технология слежения за малыми судами

▪ Футболка сделает ЭКГ

▪ Искусственный интеллект для новых сортов пива

▪ Совместный просмотр телевизора с родителями полезен маленьким детям

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья Курчатов Игорь. Биография ученого

▪ статья Где изобрели молниеотвод задолго до Франклина? Подробный ответ

▪ статья Машинист самоходного катка с гладкими вальцами. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Музыкальная анестезия. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Карта и цифра совпадают. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026