Виаком
телефон
поискпоиск входаккаунт корзинакорзина


на складе в Киеве под заказ

не выполнен вход

 

Новости компании



21.05.2012

Новая серия датчиков угарного газа TGS5042 от компании Figaro Engineering

Figaro EngineeringВ данной статье пойдёт речь о характеристиках и особенностях применения датчиков CO (угарного газа) TGS5042, разработанных и выпущенных японской компанией Figaro Engineering.

Как вещество, угарный газ нельзя увидеть или почувствовать, однако, при большой концентрации он убивает человека за считанные секунды. Угарный газ (CO) выделяется при сжигании любого вида топлива, такого как газ, нефть, керосин или древесный уголь. При нормальном горении в присутствии достаточного количества кислорода получается CO2, углекислый газ. Если устройства для сжигания топлива используются надлежащим образом, количество выделяемого угарного газа обычно не является опасным. Если-же такие устройства работают или используются неправильно, это может привести к опасной концентрации CO.

Угарный газ - это сильнейший яд! Почти все жертвы пожаров в закрытых помещениях - жертвы именно угарного газа. СО очень и очень ядовит. Поэтому случаи отравления, так называемого "угорания", при использовании печей в индивидуальных домах, очень нередки. Ежегодно сотни людей погибают от отравления угарным газом в результате неисправности устройств для сжигания топлива или неправильного обращения с ними.

Угарный газ - это газ без вкуса, цвета и запаха. Потому очень важно иметь возможность определения наличия угарного газа в помещениях. С этой целью компания Figaro Engineering разработала целую серию датчиков угарного газа, об одном из которых мы поговорим далее.

Датчик TGS5042 представляет собой электрохимический, питающийся от батареи, сенсор угарного газа. Информация об индивидуальной чувствительности каждого датчика отмечена в виде штрих­кода на его корпусе. Это позволяет потребителю избежать процесса калибровки с помощью тестового газа СО.

Основные характеристики данного датчика TGS5042:

  • питание от батареи;
  • высокая степень повторяемости/ выборки к монооксиду углерода;
  • линейное соотношение между концентрацией газа СО и выходом датчика;
  • простота в калибровке;
  • большой срок эксплуатации;
  • отвечает требованиям стандартов UL2034, EN50291 и RoHS.

TGS5042 применяется:

  • в датчиках угарного газа для жилых и офисных помещений;
  • в мониторах СО для индустриального использования;
  • в вентиляционном контроле для паркингов закрытого типа;
  • в морских датчиках угарного газа;
  • для обнаружения огня.

Схема подключения датчика угарного газа TGS5042 показана ниже:

Figaro TGS5042 Schematic

Датчик генерирует минутный электрический ток, который с помощью связки "операционный усилитель­резистор" преобразуется в выходное напряжение сенсора (Vout). В этой схеме Figaro Engineering рекомендует применять такие электронные комплектующие: R1: 1 Мом; С1: 22 мкФ, IC: AD708. Необходимо также иметь дополнительный резистор или полевой транзистор для того, чтобы предотвратить поляризацию датчика при выключенном напряжении в цепи.

При подаче напряжения на выходную клемму сенсор может выйти из строя, поэтому напряжение, которое к нему прикладывается, не должно превышать ±10 мВ.

Структура датчика TGS5042 показана ниже:

Figaro TGS5042 construction

Газочувствительный слой находится между шайбой из нержавеющей стали и крышкой. Вместе с ним присутствуют нержавеющая пленка контроля диффузии газа и защитный
слой. Эта компоновка помещается в оболочку из нержавеющей стали. Вода хранится в нижнем отсеке, а угольный фильтр установлен внутри крышки из нержавеющей стали.

Техническая спецификация датчика TGS5042:

Название TGS5042­A00 (выводная версия
TGS5042­B00 (версия в ленте)
Типичный детектируемый диапазон 0...10 000 ppm
Выходной ток в CO 1.2...2.4 нА/ppm
Базовое смещение <±10 ppm
Температурный диапазон -10...+60°C (непрерывный режим)
-40...+70°C (прерывистый режим)
Рабочий диапазон влажности 5...99 %RH без конденсации
Время срабатывания на протяжении 60 с
Вес около 12 г
Стандартные тестовые условия 20 ±2 °C, 40 ±10%RH

Датчики TGS5042 обозначаются следующим образом:

  • TGS5042-A00 - датчик с жесткими выводами из нержавеющей стали, устанавливается непосредственно на печатную плату, что упрощает процесс сборки.
  • TGS5042-B00 - датчик с гибкой никелевой лентой.

Гибкие ленточные выводы позволяют применять самые разнообразные методы для подключения к печатной плате. Датчик этого типа также подходит для вставки в разъем. Гибкая никелевая лента может быть разрушена сильным механическим воздействием, падением или вибрацией, поэтому крепить датчик на печатной плате рекомендуется с помощью, например, двусторонней ленты или проволоки.

Принцип действия датчика TGS5042

Figaro TGS5042 operating principle

Электролит TGS5042 (см. рис. выше) представляет собой смешанную/приготовленную щелочь низкой концентрации, состоящую из KOH, KHCO3и K2CO3. Смешанный щелочной электролит действует как буферный раствор с уровнем pH 7-10. Когда угарный газ проходит через угольный фильтр и достигает рабочего электрода, то, благодаря реакции между СО и анионами в электролите (OH­, HCO3­, CO32­ ,см. уравнения 1, а; 1, b; 1, с), генерируются электроны. Создавая короткое замыкание между рабочим электродом и электродом­счетчиком с помощью внешних проводов, электроны движутся к электроду­счетчику по внешней цепи. С помощью реакции углекислого газа, воды и электронов, как это показано в уравнениях 2, а - 2, в, происходит восстановление анионов. Общая реакция данного процесса показана в уравнении 3.

Уравнения, описывающие принцип работы датчика угарного газа TGS5042

Рабочий электрод (анодная реакция):

CO + 2OH­ → CO2 + H2O + 2e­ (1, а)

CO + 2HCO3­ → 3CO2 + H2O + 2e­ (1, б)

CO + CO3 → 2CO2 + 2e­ (1, в)

Электрод-счётчик (катодная реакция):

½O2 + H2O + 2e­ → 2OH­ (2, a);

½O2 + 2CO2 + H2O + 2e­ → 2HCO3­ (2, б)

½O2 + CO2 + 2e­ → CO3 (2, в)

Общая реакция:

CO + ½O2 → CO2 (3)

Теоретическое значение тока на выходе:

I = F * (A / σ) * D * C * n, (4)

где F - постоянная Фарадея, A - площадь поверхности диффузионной плёнки, D - коэффициент диффузии газа, С - концентрация газа, σ - толщина диффузионной плёнки, n - число электронов в реакции.

В отличие от "сухих" датчиков, у TGS5042 практически отсутствует потребление активного вещества и электродов. Датчик TGS5042 обладает долгосрочной стабильностью формирования выходного сигнала и не требует обслуживания. Кроме того, датчик самостоятельно генерирует выходной ток, что делает его идеальным для использования в детекторах угарного газа, питаемых батареями.

Калибровка датчика с помощью газа CO

В случае необходимости калибровки датчика следует выполнить следующие действия:

  1. После включения цепи, необходимо подождать 5 минут для стабилизации выхода датчика в чистом воздухе.
  2. Провести измерения выходных характеристик датчика в чистом воздухе (V0).
  3. Инжектировать СО с концентрацией C1 ppm.
  4. После стабилизации выхода сенсора (от 3 до 4 мин.) измерить выход сенсора (V1).
  5. Подсчитать чувствительность датчика ?для значений V0 и V1 по формуле: α =(V1 – V0) / C1.

При использовании данного метода можно достичь точности измерения ±5 %. Необходимо также учитывать, что в процессе калибровки температура должна быть 20 ±2°C (из­за зависимости датчика от температуры). Также из­за природы электрохимических элементов нет необходимости в предварительном нагревании, однако при проведении калибровки рекомендуется подождать 5-10 минут для стабилизации выходного тока сенсора.

Надёжность датчиков TGS5042

На следующем рисунке изображены результаты тестирования датчика TGS5042 при длительном воздействии различных газов, определенных стандартом UL2034:

Figaro TGS5042 tests

Сенсор подвергался воздействию различных газов (начиная от СО 30 ppm) на протяжении 2 часов. Затем, датчик помещался на свежий воздух на протяжении одного часа, а потом поддавался влиянию следующего газа. Эта процедура повторялась несколько раз для полного диапазона газов. Поскольку сенсор подвергался последовательно воздействию тестовых газов на протяжении короткого периода времени, есть вероятность небольшого влияния предыдущих воздействий на результаты последующих измерений. Однако, несмотря на краткосрочные последствия таких воздействий, датчик по­прежнему показывает намного меньшую чувствительность к каждому из тестовых газов по сравнению с 30 ppm CO - чувствительность к угарному газу остается неизменной.

ООО "Виаком" является официальным дистрибьютором компании Figaro Engineering, Inc. в Украине

Figaro Engineering Official distributor

Более подробную информацию можно получить вы можете получить у менеджера по данному направлению: Скришевского Руслана.
Телефон +380 044 507-02-02 (добавочный номер 159), e-mail: ruslan.skryshevskyi@biakom.com




 
изготовление печатных плат | плис altera | микроконтроллеры atmel | магазин электронные компоненты | разъёмы amphenol | трансформаторы hahn | okw | tyco | vicor | marquardt | инструмент pro'skit