一酸化炭素濃度計。スキーム、説明

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一酸化炭素濃度分析装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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一酸化炭素 (一酸化炭素、CO) は、最も有毒な燃焼生成物の XNUMX つです。これは煙の一部であり、すべての有機物質および炭素含有物質のくすぶりや燃焼中に放出されます。これは非常に有毒なガスです。色も臭いもないため、特に危険であり、適時に発見することが困難です。一酸化炭素中毒の最初の症状によってのみ、人は空気中に一酸化炭素の存在を感じることができますが、これは非常に悪いことです。中毒は気づかれないうちに起こり、急速に増加します。一酸化炭素は数秒で人の意識を「消す」可能性があるため、救助を試みても手遅れになる場合があります。

一酸化炭素の人体に対する主な影響は、赤血球内のヘモグロビンとの結合です。これにより、細胞への酸素の経路が遮断され、体は機能し続けることができなくなります。残念ながら、大都市（交通量の多い道路、ガスストーブや給湯器の近く）だけでなく、田舎（大きな幹線道路の近く、銭湯や給湯器のある家）でも、日常生活の中で常にこの危険な毒と向き合わなければなりません。ストーブ加熱）。したがって、家庭の空気中の危険な一酸化炭素濃度を示すインジケーターを備えていることが非常に望ましいです。

Figaro Engineering は、液体電解質 TGS5042 を使用して、このガス用の安価で信頼性の高い電気化学センサーを製造しています [1-3]。サイズと外観は、AA サイズの従来のガルバニ電池と同様で、-40 ～ 70 ℃の温度範囲で動作します。 ^оCO 濃度 0 ～ 10000 ppm の C。他の同様のセンサーと比較して、TGS5042 には多くの利点があります。環境安全要件をすべて満たす弱アルカリ性電解液を使用しており、動作中にハウジングからの電解液の漏れ、電極の磨耗、センサーの化学物質の消耗がありません。他のガスに対する感度が低く、低コストで耐用年数が長く、校正も簡単です。

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このセンサーは説明されているデバイスで使用されており、その図が図に示されています。この装置は空気中の一酸化炭素の存在を検出し、その濃度を 1 ～ 999 ppm の範囲で測定します。測定結果は 1 桁の 100 素子 LED インジケータ HG1 に表示され、ガス濃度が XNUMX ppm を超えると放音器 HAXNUMX から信号が発生します。

ロシア連邦では、大気中の汚染物質の最大許容濃度が 4 立方メートルあたりのミリグラム単位で定められています [5、3]。これらの文書によると、外気中の一酸化炭素濃度は XNUMX mg/m を超えてはなりません。³ (5 日平均) および XNUMX mg/m³ (ピーク)、室内空気中 - 20 mg/m³ 営業日を通して、50 mg/m³ - 100時間以内、XNUMXmg/m³ - 30 分以内または 200 mg/m³ 15分以内一酸化炭素の場合、1 mg/m3 は 0,86 ppm に相当します。

センサー B1 の出力電流は、換算係数を使用して周囲空気中の一酸化炭素の濃度に直接比例します。

1,2...2,4 nA/ppm。 DA1チップ(MAX9001ESD)に含まれるオペアンプを使用して、センサ電流が電圧に変換され、DA2およびDD1チップに組み込まれたデジタル電圧計で測定されます。センサー変換係数が 2 nA/ppm、R1=500 kOhm の場合、一酸化炭素濃度 1000 ppm はオペアンプ出力の電圧 1 V に相当します。

オペアンプに加えて、DA1 チップには 1,23 V の高精度基準電圧源と 2 mV のヒステリシスゾーン幅を持つ電圧コンパレータが含まれています。デバイスのコンパレータの入力の 2 つはオペアンプ出力からの電圧が供給され、3 番目の入力には抵抗分圧器 R100R100 を使用して得られる 2 mV の基準電圧が供給されます。これは 1 ppm の一酸化炭素濃度に相当します。。オペアンプの出力からの電圧がこの値を超えると、コンパレータの出力の論理レベルが低くなり、電界効果トランジスタ VT4 が開き、それを通じて電源電圧がサウンドエミッタ HAXNUMX に供給されます。。エミッタに内蔵された発電機の周波数はコンデンサCXNUMXにより設定されます。

DA2 チップ (CA3162E) は、測定間隔が 0 ～ 999 mV のデジタル電圧計で、動的結果表示ユニットを備えています。 1 桁の 3161 要素 LED インジケータを使用するには、DD3 コードコンバータ (CA5E) と XNUMX つの VTXNUMX ～ VTXNUMX トランジスタスイッチを追加するだけです。

センサの分極を防ぐため、電源をオフにした場合は、センサの端子同士を接続する必要があります。この目的のために、p チャネル電界効果トランジスタ VT1 (J177) は、電力が供給されていない場合には開きますが、ソースに対して +5 V の電圧がそのゲートに印加されると閉じるように設計されています。電源は安定化されており、少なくとも 200 mA の負荷電流に耐えるように設計されている必要があります。

デバイスのセットアップは、電圧計の校正から始まります。まず、DA2 チップの入力 (ピン 11) を DA3 チップのピン 10 と 1 から一時的に切り離し、共通の配線 (マイナス電源) に接続します。同調抵抗器 R4 により、インジケーターの読み取り値がゼロになります。その後、撤回のために提出します。 11 定電圧 +999 mV とトリミング抵抗 R5 によってインジケーターの数字 999 が設定されると、DA3 チップのピン 10 と 1 と DA11 チップのピン 2 の間の接続が復元されます。

TGS5042 センサーの個々の変換係数に関する情報は、各インスタンスの本体で入手できます。 2 nA/ppm と異なる場合は、抵抗 R1 の抵抗値をこの係数に反比例して変更する必要があります。オーディオ信号をオンにするために必要なしきい値に対応する、コンパレータの入力 (ピン 11 DA1) の基準電圧は、抵抗 R2 および R3 を選択することによって設定されます。公称値からの最大抵抗偏差が ±1% 以下の抵抗 R3 ～ R1 を使用することをお勧めします。

文学

Krashevsky R. Figaro Engineering の新シリーズの一酸化炭素センサー TGS5042。 - CHIP NEWS ウクライナ、第 4 号 (114)、2012 年 44 月、p. 46-XNUMX。
ロマノバ I. フィガロエンジニアリングの新製品、高感度ガスセンサー。 - 「エレクトロニクス: NTB」、2011 年、No. 1 (00107)、64 ～ 70 ページ。
TGS 5042 - 一酸化炭素の検出用。 - URL: figarosensor.com/products/5042pdf.pdf。
「人口密集地域の大気中の汚染物質の最大許容濃度 (MPC)」。衛生基準 GN 2.1.6.1338-03 (25 年 2003 月 42 日にロシア連邦の首席国家衛生医師によって承認)。 - URL: ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/42030/XNUMX/index.php。
「作業エリアの空気中の有害物質の最大許容濃度 (MPC)」。衛生基準 GN 2.2.5.1313-03 (27 年 2003 月 1 日にロシア連邦国家主任衛生医師によって承認) - URL: Norm-load.ru/SNiP/Data42/42033/XNUMX/index.htm。

著者: A. コルネフ

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