Alkoholdampfsensor. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Elektronik in der Medizin

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Die Menge des konsumierten Alkohols „pro Kopf“ (genauer gesagt pro Körper) ist teilweise sehr kritisch (z. B. für Autofahrer). In vielen europäischen Ländern (Deutschland, Finnland, Polen usw.) sind seit einigen Jahren Alkoholdampfdetektoren, sogenannte „Alkoholtester“ (Roadtest), kostenlos erhältlich. Natürlich handelt es sich hierbei nicht um professionelle Geräte, aber sie ermöglichen es Ihnen auch, den „Geruch“ zu kontrollieren und Ihren Zustand nach der Einnahme von etwas „Wärmendem“ zu beurteilen. Optionen für Alkoholtester. Viele werden von verschiedenen Unternehmen hergestellt, aber es gibt noch keine ähnlichen im Inland hergestellten Geräte auf dem Markt.

„Alkoholtester“ (Abb. 1) ist ein Analysator für Alkohol sowie Toluol, Xylol und andere flüchtige organische Substanzen. An der Oberseite des Geräts befindet sich ein austauschbarer Kunststoffschlauch, der dazu dient, Luft durch den Mund (in das Gerät) zu blasen. Beim Einschalten ertönt ein kurzzeitiges Tonsignal (Peak-Peak), nach 1 ... 2 s ertönt ein zweites Signal (ähnlich dem ersten) und auf der Anzeige blinkt das Wort „Warten“ ( unten, unter den Zahlen). Während dieser Zeitspanne von 10...12 s geht der Sensor in den Messmodus. Danach ertönt ein dritter Piepton. dass das Gerät betriebsbereit ist (zur Analyse der Zuluft). Gleichzeitig wechselt die Anzeige „Warten“ auf „Bereit“.

Wenn das Gerät nach dem dritten Signal „Nicht in das Rohr blasen*“ die gleiche Luft wahrnimmt, die es bereits analysiert hat, und innerhalb von 10...12 s keine Unterschiede feststellt, gibt es ein negatives Urteil ab (in der Medizin a Ein negatives Ergebnis gilt als gut und bestätigt die Diagnose nicht. Dieser Zustand wird auf der Anzeige durch die Aufschrift „OFF“ (ohne Signale) angezeigt. Das automatische Abschaltsystem schaltet die Stromversorgung des Geräts nach etwa 1.5 Minuten ab (um Batterien zu sparen). . Wenn das Vorhandensein von Alkoholdämpfen in der Atemluft festgestellt wird, zeigt das Gerät digitale Messwerte auf dem Indikator an (maximal 4000 – Sie müssen nur das Auto vergessen) und bestätigt seine Forschung mit endlosen Signalen, die entweder mit ausgeschaltet werden können „Reset“-Taste (zuerst testen) oder mit der „Power“-Taste.

Das Gerät ist mit einem speziellen Sensor für das Vorhandensein von Verunreinigungen in der Luft vom Typ TGS-2620 (Taguchi Gas Sensor – Abb. 2) von Figaro Engineering Inc (Japan) ausgestattet. Der Entdecker dieser Sensoren im Jahr 1962 war der japanische Erfinder N. Taguchi. Die meisten TGS-Sensoren (TGS-822, TGS-2620) basieren auf Zinnoxid. Der Widerstand dieser Sensoren gegenüber Gleichstrom in normaler Luft ist hoch, und wenn Verunreinigungen (Dämpfe organischen Ursprungs) in der Luft vorhanden sind, nimmt der Widerstand stark ab.

Die Abhängigkeit des relativen Widerstands des Sensors von der Gaskonzentration ist in Abb. 3 dargestellt. Die Sensoren sind nicht universell; der Alkoholdampfsensor reagiert beispielsweise nicht auf das Vorhandensein von Freon. Ein typisches Sensoranschlussdiagramm ist in Abb. 4 dargestellt.

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Wenn Sie einen solchen Sensor an einen Komparator (Vergleichsgerät) anschließen, reagiert dieser auf eine Änderung des Sensorwiderstands und schaltet den Alarm ein. Für einen effektiven Betrieb der Sensoren ist eine konstante Spannung von ca. 5 V erforderlich. Daher kann ein solches Gerät erfolgreich mit autonomer Stromversorgung, beispielsweise aus 3-4 Miniatur-AAA-Batterien, eingesetzt werden. Die einzige Enttäuschung sind die Kosten für die Sensoren – fast 50 USD. Das vorgeschlagene Gerät funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, mit dem einzigen Unterschied, dass es keine Zwischentonsignale und digitalen Anzeigen hat, sondern nur zwei Zustände anzeigt: betrunken (der Ton hält an, bis der Strom ausgeschaltet wird) oder nicht betrunken (kein Ton) .

Das „Alkoholtester“-Diagramm mit dem TGS-2620-Sensor ist in Abb. 5 dargestellt.

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Die Versorgungsspannung für die Heizung des Sensors B1 wird an dessen Ausgang 1 angelegt, der Ausgang der Heizung 4 ist mit der gemeinsamen Leitung verbunden. Zur Verarbeitung des Ausgangssignals des Sensors wird der Komparator DA2 (K554САЗ) verwendet, der das vergleicht Spannungen an seinen Eingängen. Der nichtinvertierende Eingang des Komparators ist mit Pin 2 des Sensors verbunden, und der invertierende Eingang ist mit der Schaltung R2-R3-R4-R5 verbunden, die eine temperaturkompensierte (aufgrund des Thermistors R2) Referenzspannung U0 erzeugt .

Der Operationsverstärker DA1 mit den Elementen VD1, R6, C2, R7, R9 sorgt für eine Verzögerung von 1...1,5 Minuten, die notwendig ist, um Fehlalarme beim Einschalten der Stromversorgung und bei der Durchführung von Messungen zu vermeiden. Ohne diese Verzögerung kann das Gerät unabhängig vom Vorhandensein von Alkoholdämpfen einen Alarm auslösen.

Wenn eine Änderung der Ausgangsspannung B1 unter dem Einfluss von Alkoholdampf mit einer Konzentration über dem eingestellten Grenzwert den Komparator DA1 auslöst, sorgt ein hoher Pegel an seinem Ausgang für die Aktivierung einer Schallkapsel mit eingebautem Generator HA1 oder eines anderen Alarmgeräts .

Ohne eine thermische Kompensationsschaltung könnte das Sensorsignal bei einer gegebenen Alkoholdampfkonzentration von 600 ppm (bei einer Umgebungstemperatur von 3400 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 1500 %) im Bereich von 20 ... 65 ppm schwanken. Die Abhängigkeit des relativen Widerstands des Sensors von der Umgebungstemperatur ist in Abb. 6 dargestellt.

Der Thermistor R1 dient zur Temperaturkompensation. Die Spannung U0 kann bei einer Umgebungstemperatur von +2,5°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 3,2 % im Bereich von 40...65 V schwanken und dementsprechend im Bereich von 1,9...3,1 V bei einer Temperatur von -10°C ° MIT.

Die Ergebnisse der Verwendung eines Temperaturkompensationswiderstands sind in der Tabelle dargestellt.

Der Kondensator C1 glättet Spannungsschwankungen, wenn das Gerät über eine Netzstromquelle mit Strom versorgt wird. Diode VD1 verhindert Leckstrom vom Oxidkondensator C2, Details. Der Thermistor R1 ist vom NTC-Typ. MMT oder ähnliches. Der Transistor VT1 kann durch KT601, KT603, KT940 mit beliebigem Buchstabenindex ersetzt werden, die Mikroschaltung DA1 kann durch KR140UD1208, KR140UD6 ersetzt werden. Diode VD1 - KD521, KD522 mit beliebigem Buchstabenindex. Oxidkondensatoren CI, C2 – Typ K50-29 oder ähnlich.

Schallgeber HA1 - beliebig mit eingebautem NF-Generator für eine Spannung von 5...12 V. Zur zusätzlichen Lichtsignalisierung können Sie eine LED (Typ AL1BM oder ähnlich mit einem Strom von bis zu 307 mA) parallel anschließen die HA10-Kapsel mit einer Anode zur „+“-Stromversorgung mit einem in Reihe geschalteten Widerstand 470...750 Ohm. Die Stromquelle des Geräts (wenn Sie keine Batterie verwenden) ist stabilisiert und hat eine Spannung von 5 V (±5 %). Der Stromverbrauch überschreitet 70 mA nicht (ohne LED-Anzeige). Mit Ausnahme des TGS-2620-Sensors. In dieser Schaltung können Murata TGS-880-, TGS-2181- oder TGS-822-Sensoren verwendet werden (Versorgungsspannung - 12...15 V).

Autor: A.Kashkarov, G.S. -Petersburg

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