Domowy wykrywacz wycieków gazu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Dom, gospodarstwo domowe, hobby

 Komentarze do artykułu

Stałe monitorowanie stężenia gazów wybuchowych w powietrzu pomieszczeń mieszkalnych i roboczych jest najskuteczniejszym sposobem zapobiegania ich pożarom. Z biegiem czasu znaczenie bezpieczeństwa gazowego rośnie. Otaczające nas powietrze może zawierać nie tylko źródło życia – tlen, ale także substancje niebezpieczne, np. gazy wybuchowe. Detektory gazu są technicznymi urządzeniami zabezpieczającymi. Przeznaczone są do wykrywania przekroczeń dopuszczalnych stężeń gazów niebezpiecznych w środowisku.

Gaz ziemny, jeden z najbardziej wybuchowych, ma szerokie zastosowanie w życiu codziennym jako tanie paliwo do ogrzewania, podgrzewania wody i gotowania. Jak wiadomo, głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan (CH₄), zawiera od 70 do 98%. Dlatego do monitorowania wycieków gazu ziemnego konieczne jest zastosowanie czujnika reagującego na stężenie metanu w powietrzu.

Granice stężeń rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninie metanu z powietrzem w procentach objętościowych: dolna – 5, górna – 15 [1]. Dolna granica stężenia rozprzestrzeniania się płomienia (LCFL) lub dolny próg wybuchowości (LET) to minimalny ułamek substancji palnej w jednorodnej mieszaninie z utleniaczem (powietrze, tlen), przy którym możliwe jest rozprzestrzenienie się płomienia mieszaninę w dowolnej odległości od źródła zapłonu (otwarty zewnętrzny płomień, iskra itp.). Dla metanu 100% LEL (LEL) = 5 procent objętościowych = 50000 33500 ppm = XNUMX XNUMX mg/m³ [2].

Z reguły większość produkowanych na rynku domowych detektorów wycieku gazu jest ustawiona na stężenie jednego procenta objętościowego. To przy tym stężeniu włączają alarm, włączają system wentylacji pomieszczenia i za pomocą zaworu elektromagnetycznego wyłączają dopływ gazu do instalacji gazowej budynku mieszkalnego lub mieszkania.

Ze względu na prostotę konstrukcji, do monitorowania wycieków gazów palnych najlepiej nadają się czujniki półprzewodnikowe i termokatalityczne typu pelistorowego. Zazwyczaj czujniki półprzewodnikowe służą jedynie do sygnalizacji przekroczenia dopuszczalnego stężenia metanu w powietrzu, a w przypadku konieczności pomiaru stężenia gazu stosuje się czujniki termokatalityczne dwupellistorowe. Zawierają dwa pellistory – spirale wykonane z drutu platynowego, podgrzewane przepływającym przez nie prądem do temperatury około 400°C ^оC. Tworzą konwencjonalny rezystancyjny dzielnik napięcia (ryc. 1).

Ryż. 1. Rezystancyjny dzielnik napięcia

Gdy w powietrzu nie ma metanu, rezystancje obu pelistorów są równe, dlatego napięcie wyjściowe dzielnika jest dokładnie o połowę mniejsze niż napięcie zasilania U_Pete. Ponieważ aktywny pelistor pokryty jest warstwą katalizatora, na jego powierzchni w obecności metanu następuje utlenianie tego gazu tlenem atmosferycznym. Temperatura aktywnego pelistora wzrasta, a opór wzrasta. Podłączając taki czujnik do mostka pomiarowego można łatwo zmierzyć napięcie asymetrii mostka:

∆U=U_O - U_Pete/ 2,

a następnie określić stężenie gazu.

Termiczne czujniki katalityczne są niedrogie i łatwe w użyciu, ale mają wiele wad. Po pierwsze, gdy stężenie gazu jest wysokie, czujnik ulega przesyceniu i ulega awarii. Po drugie, katalizator z czasem się wyczerpuje, co prowadzi do zmniejszenia czułości czujnika. Po trzecie, reakcja chemiczna zachodząca w czujniku wymaga tlenu, więc jeśli go brakuje, czujnik znacznie zaniża odczyty. Wreszcie czujnik termokatalityczny może zostać „zatruty” niektórymi substancjami. Jest wrażliwy na przykład na krzemiany lub wysokie stężenia siarkowodoru (H₂S). Ponadto czujniki termokatalityczne są wymagające w utrzymaniu. Aby zapewnić ich działanie, konieczne są okresowe kontrole. Żywotność pelistora wynosi maksymalnie od jednego do trzech lat.

Wysoce niezawodne i praktycznie bezawaryjne czujniki podczerwieni do gazów palnych (czujniki NDIR) nie mają tych wszystkich wad. Za pomocą detektorów pomiarowych i standaryzacyjnych oceniają stopień absorpcji promieniowania podczerwonego przez gaz. Detektory wykorzystują dwie długości fali promieniowania podczerwonego. Jeden z nich pochłania gaz, ale drugi nie. Czujnik mierzy poziom pochłoniętego promieniowania i porównuje go z poziomem standardowym. Informacje te przetwarzane są przy użyciu dość złożonego algorytmu, dla którego prawie każdy czujnik ma wbudowany mikroprocesor.

Cyfrowe czujniki NDIR serii PrimePell [3] mogą zastąpić czujniki pelistorowe. Podstawą czujników PrimePell jest opatentowany czujnik podczerwieni oraz mikroprocesor oparty na rdzeniu ARM V7, który steruje czujnikiem, oblicza stężenie gazu i wyświetla wynik w formie analogowej i cyfrowej. Mikrokontroler monitoruje również stan czujnika i rejestruje awarie zasilania. Informacje cyfrowe można odbierać albo przez port szeregowy, albo przez interfejs I²C, co zmienia także tryby pracy czujnika.

Pod warunkiem odpowiedniego napięcia zasilania, czujnik PrimePell może zastąpić termiczny czujnik katalityczny zamontowany wcześniej w analizatorze gazów i nie są do tego wymagane żadne modyfikacje analizatora.

Schemat domowego detektora nieszczelności gazu wykorzystującego czujnik metanu na podczerwień PrimePell przedstawiono na rys. 2. Czułość tego czujnika wynosi 100 mV przy 100% LEL. Wewnętrzne „pelistory” czujnika i rezystory R1-R3 tworzą mostek pomiarowy. Sygnał pobrany z przekątnej mostka wzmacniany jest przez wzmacniacz przyrządowy DA1 o stałym wzmocnieniu 10. Jego napięcie wyjściowe wynoszące 1000 mV odpowiada 100% LEL. Dlatego odczyty wbudowanego woltomierza cyfrowego PV1 w dziesiątkach miliwoltów są liczbowo równe procentowi LEL.

Ryż. 2. Schemat domowego detektora nieszczelności gazu wykorzystującego czujnik metanu na podczerwień PrimePell (kliknij, aby powiększyć)

W Wielkiej Brytanii (kraju producenta czujnika) 100% LEL wynosi 4,4% objętości, a nie 5% objętości, jak to ma miejsce w naszym kraju. Na tej podstawie próg odpowiedzi komparatora DA2, odpowiadający jednemu procentowi objętości, ustala się na 227 mV poprzez wybór rezystorów R5 i R6. Nie jest wymagana duża dokładność ustawienia progu. Po zadziałaniu komparatora emiter piezoelektryczny HA1 z wbudowanym generatorem generuje alarm. Dodatkowo sygnał z komparatora poprzez transoptor U1 trafia do elementów wykonawczych - centrali sterującej systemem wentylacji (otwieracze naświetli, wentylatory wyciągowe itp.) oraz do elektromagnetycznego zaworu gazowego, który odcina dopływ gazu.

Regulacja urządzenia sprowadza się do ustawienia woltomierza cyfrowego PV1 na wartości zerowe za pomocą rezystora zmiennego R2 w przypadku braku metanu w powietrzu. Gwarantowana żywotność czujnika wynosi co najmniej pięć lat. Nie ma potrzeby częstego sprawdzania jego działania.

literatura

1. Norma państwowa ZSRR GOST 5542-87 „Gazy naturalne palne do celów przemysłowych i komunalnych. Warunki techniczne”. - Adres URL: ukrgazkom.com. ua/assets/files/normative/5542-87.pdf.
2. Tabela stosunków stężeń najpowszechniejszych gazów palnych i toksycznych (warunki normalne). - Adres URL: centros.ru/tablica-gazy.
3. Zamienny czujnik gazu na podczerwień z pelistorem PrimePell. - URL: terraelectronica.ru/%2Fpdf%2FCLAIRAIR% 2FPrimePell-datasheet-DES10-Iss4.pdf.

Autor: A. Kornev

Zobacz inne artykuły Sekcja Dom, gospodarstwo domowe, hobby.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Zagrożenie śmieciami kosmicznymi dla ziemskiego pola magnetycznego 01.05.2024

Coraz częściej słyszymy o wzroście ilości śmieci kosmicznych otaczających naszą planetę. Jednak do tego problemu przyczyniają się nie tylko aktywne satelity i statki kosmiczne, ale także pozostałości po starych misjach. Rosnąca liczba satelitów wystrzeliwanych przez firmy takie jak SpaceX stwarza nie tylko szanse dla rozwoju Internetu, ale także poważne zagrożenia dla bezpieczeństwa kosmicznego. Eksperci zwracają obecnie uwagę na potencjalne konsekwencje dla ziemskiego pola magnetycznego. Dr Jonathan McDowell z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics podkreśla, że ​​firmy szybko wdrażają konstelacje satelitów, a liczba satelitów może wzrosnąć do 100 000 w następnej dekadzie. Szybki rozwój tych kosmicznych armad satelitów może prowadzić do skażenia środowiska plazmowego Ziemi niebezpiecznymi śmieciami i zagrożenia dla stabilności magnetosfery. Metalowe odłamki ze zużytych rakiet mogą zakłócać jonosferę i magnetosferę. Oba te systemy odgrywają kluczową rolę w ochronie i utrzymaniu atmosfery ... >>

Zestalanie substancji sypkich 30.04.2024

W świecie nauki istnieje wiele tajemnic, a jedną z nich jest dziwne zachowanie materiałów sypkich. Mogą zachowywać się jak ciało stałe, ale nagle zamieniają się w płynącą ciecz. Zjawisko to przyciągnęło uwagę wielu badaczy i być może w końcu jesteśmy coraz bliżej rozwiązania tej zagadki. Wyobraź sobie piasek w klepsydrze. Zwykle przepływa swobodnie, ale w niektórych przypadkach jego cząsteczki zaczynają się zatykać, zamieniając się z cieczy w ciało stałe. To przejście ma ważne implikacje dla wielu dziedzin, od produkcji leków po budownictwo. Naukowcy z USA podjęli próbę opisania tego zjawiska i zbliżenia się do jego zrozumienia. W badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje w laboratorium, wykorzystując dane z worków z kulkami polistyrenowymi. Odkryli, że wibracje w tych zbiorach mają określone częstotliwości, co oznacza, że ​​tylko określone rodzaje wibracji mogą przemieszczać się przez materiał. Otrzymane ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Utworzono schemat genetyczny 21.10.2012 Bioinżynierowie z Massachusetts Institute of Technology stworzyli bardzo złożony plan genetyczny, wykorzystując geny występujące w bakterii Salmonella. Wykorzystując geny jako części konstruktora, naukowcy mają możliwość tworzenia syntetycznych konstruktów, które mogą pełnić różne funkcje. Na przykład naukowcy z MIT stworzyli wcześniej bakterie, które mogą reagować na światło i robić „fotografie”, a także mikroorganizmy, które mogą wykrywać niski poziom tlenu i wysoką gęstość komórek (zjawiska występujące w guzach). Jednak większość z tych projektów wykorzystuje niewielką liczbę znanych części genomu, co nie pozwala na tworzenie skomplikowanych schematów. Aby zwiększyć złożoność obwodów, naukowcy potrzebują komponentów, które nie będą ze sobą kolidować. Faktem jest, że w przeciwieństwie do obwodów elektronicznych na krysztale krzemu, obwodów biologicznych w komórce nie można fizycznie oddzielić od siebie. W żywej komórce mechanizmy komórkowe odczytu genów i syntezy białek mieszają się ze sobą, a bioinżynier musi brać pod uwagę możliwą niezgodność różnych części „konstruktora”. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy dokładnie zbadali bakterię Salmonella. Ta bakteria ma dobrze zdefiniowany szlak wprowadzania białek do komórek ludzkich, co czyni ją idealną próbką do badań. W rezultacie w innych typach bakterii znaleziono 60 różnych wersji tego szlaku i okazało się, że większość białek zaangażowanych w każdą z nich była bardzo różna i nie kolidowała ze sobą. W ten sposób bioinżynierowie otrzymali wiele nowych szczegółów dla swojego „konstruktora”. W tym przypadku, aby zredukować przesłuchy między kilkoma elementami przyszłego obwodu, zastosowano metodę ukierunkowanej ewolucji, tj. mutacja genów, aby stworzyć tysiące ich wariantów i wybrać te najbardziej odpowiednie. Naukowcy z MIT wykonali dużo pracy i opracowali obwód syntetyczny, który może wykryć obecność czterech różnych molekuł. Ten schemat można wykorzystać do zaprogramowania żywych komórek w celu wykrycia niektórych substancji chemicznych. W przyszłości tak złożone obwody mogą pełnić różnorodne funkcje i sterować żywymi komórkami.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Odkryto nową właściwość światła

▪ Obraz stereo bez okularów

▪ Przezroczysty adapter do aparatów

▪ Konwerter obniżający napięcie TPS62350

▪ Optymiści nie boją się zawału serca

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Silniki elektryczne. Wybór artykułu

▪ artykuł Wejść w ciało i krew. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czym jest kryptografia? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Praca na maszynach do szlifowania i obierania. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Efektywne wartości prądu i napięcia. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Ball-equilibrist. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024