Alarm für gefährliche Gase

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Sicherheitseinrichtungen und Objektsignalisierung

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Seit der ersten Veröffentlichung der Beschreibung eines solchen Gerätes in der Zeitschrift Radio [1] sind etwa 10 Jahre vergangen. Während dieser Zeit wurden mehrere ähnliche Geräte beschrieben: von den einfachsten bis zu denen, die auf einem Mikrocontroller montiert sind [2]. Alle von ihnen, die sowohl bestimmte Vor- als auch Nachteile haben, basieren auf einem typischen Anschlussschema für Gassensoren [3], das vom Hersteller empfohlen wird.

In den letzten Jahren sind sowohl neue, fortschrittlichere und empfindlichere Sensoren für verschiedene gasförmige Substanzen als auch andere Elemente erschienen, die für den Bau von Signalgeräten sehr praktisch sind - Tonsignalgeräte mit eingebautem Generator, elektromagnetische Relais in Mikroschaltungsgehäusen.

Das vorgeschlagene Gerät zur Erkennung des Austritts von brennbaren und explosiven Gasen ist auf der Grundlage eines bewährten Schemas aus [1] unter Berücksichtigung der Empfehlungen aus [3] und auf einer modernen Elementbasis aufgebaut. Der Signalgeber kann zum Aufspüren von Gaslecks im Alltag, in Autos mit Gasballonausstattung und an Gasleitungen eingesetzt werden.

Die Unterschiede des vorgeschlagenen Gerätes zu den bisher veröffentlichten liegen in der verbesserten Temperaturkompensation des Sensors und der Anschlussmöglichkeit eines externen Aktors. Wenn geeignete Sensoren verfügbar sind (und ihre Reichweite ist heute ziemlich groß), kann das Gerät beispielsweise für Alkoholdämpfe und andere Gase empfindlich gemacht werden, deren Vorhandensein in der Luft unerwünscht oder gefährlich ist.

Technische Eigenschaften

Sensortyp................TGS813
Erkannte Gasarten .........Methan, Propan, Erdölgase
Empfindlichkeit in Luft, ppt .......................... 500
Verbrauchter Strom, mA, nicht mehr ......................... 200
Betriebstemperaturbereich, °С ................-10...+40

Fig. 1

Das Diagramm der Signaleinrichtung ist in Abb. 1 dargestellt. 2. Eine Spannung von 5 V wird an die Pins 1 und 5 des Gassensors B1 angelegt, um dessen Sensorelement auf Betriebstemperatur zu erwärmen. In Gegenwart von Gas steigt die Leitfähigkeit des Sensorelements (es ist zwischen den Klemmen 3, 4 und den Klemmen 6, 1 angeschlossen) an. Proportional zur Gaskonzentration in der Luft steigt die Spannung am Lastwiderstand des Sensors - Widerstand R3. Sie wird dem nicht invertierenden Eingang (Pin 1) des Spannungskomparators DA4 zugeführt, der sie mit der am invertierenden Eingang (Pin 1) anliegenden Referenzspannung vergleicht. Die beispielhafte Spannung bildet einen Teiler aus dem Thermistor RK2 und den Widerständen R3, R1. Sie entspricht etwa der Hälfte der Sensorversorgungsspannung. Der Thermistor RKXNUMX macht die Referenzspannung temperaturabhängig und kompensiert damit die Temperaturabhängigkeit der Sensorempfindlichkeit.

Solange kein Gas vorhanden ist, ist die Spannung am invertierenden Eingang des Komparators größer als am nicht invertierenden, wodurch dessen Ausgang 9 auf logisch niedrigen Pegel gesetzt wird. Wenn eine bestimmte Gaskonzentration in der Luft auftritt und eine bestimmte Konzentration erreicht, übersteigt die Spannung am nichtinvertierenden Eingang die beispielhafte und den Spannungspegel am Ausgang des Komparators sowie an den Eingängen 3 und 12 der Elemente des Mikroschaltkreises DD1 hoch wird.

Die zweiten Eingänge dieser Elemente sind mit der Schaltung R5C4VD1 verbunden, die den Start des Signalgeräts um etwa 2 Minuten verzögert. Diese Zeit ist notwendig, damit sich das empfindliche Element des Sensors aufwärmt und in den Betriebszustand versetzt wird. Nachdem der Kondensator C4 geladen ist, beeinflusst diese Schaltung den Betrieb des Geräts nicht. Wenn die Versorgungsspannung abgeschaltet wird, entlädt sich der Kondensator C4 schnell über die Diode VD1, und beim nächsten Einschalten wird die Verzögerung wiederholt.

Wenn seit dem Einschalten des Signalgebers eine ausreichend lange Zeit vergangen ist, führt das Vorhandensein eines hohen Pegels an allen Eingängen der Logikelemente der DD1-Mikroschaltung zum Öffnen der in diese Elemente eingebauten Ausgangsfeldeffekttransistoren. Als Ergebnis wird die HL2-LED eingeschaltet, das vom HA1-Emitter (mit eingebautem Generator) gelieferte Signal ertönt und das K1-Relais wird arbeiten. Geschlossene Kontakte K1.1 dieses Relais können ggf. einen externen Aktor, zB eine Sirene, ansteuern.

Das Netzteil des Signalgebers besteht aus einer Buchse X1 und einem integrierten Stabilisator für 5 V DA2 mit Kondensatoren C1-C3, C5. LED HL1 zeigt das Vorhandensein von Spannung an. Buchse X1 wurde von einem Netzwerkadapter für ein Panasonic Schnurlostelefon mit Spannung versorgt (8 V, 500 mA).

Fig. 2

Das Signalgerät wurde auf dem in Abb. 2 einseitige Leiterplatte aus Glasfaserfolie 1,5 mm dick. Die Platine wird in ein fertiges KR-4-Gehäuse mit den Abmessungen 90 x 60 x 32 mm gelegt, in dessen Abdeckung gegenüber den LEDs Löcher mit einem Durchmesser von 5 mm gebohrt werden. In der Nähe des Sensors B1 wurde eine Vielzahl von Löchern mit einem Durchmesser von 1,5 mm für den freien Luftzutritt in die Wand der Abdeckung gebohrt.

Thermistor RK1 - MMT-1 mit einem Nennwiderstand von 2,2 ... 3,3 kOhm. Sie können denselben 4,7-kΩ-Thermistor verwenden, indem Sie einen herkömmlichen 11-kΩ-Widerstand parallel dazu schalten. Kondensator C4 - unbedingt K53-14. Die LEDs der AL307-Serie können durch jede andere rote (HL1) und grüne (HL2) Leuchtfarbe ersetzt werden. Relais K1 - TRR-1A-05D-00 Durch Änderung der Konfiguration der Leiterplattenleiter kann es durch inländisches RES55A (Version RS4.569.600-03) oder RES64 (Version RS4.569.724) ersetzt werden.

Für einen einfachen Austausch kann der Sensor in das PLC-7-Lampenfeld für gedruckte Verdrahtung eingebaut werden. Beim Einrichten des Signalgebers muss der Widerstand R2 so gewählt werden, dass bei einer Temperatur von +20 ° C die Spannung an Klemme 4 des Komparators DA1 2,5 V beträgt.

Anstelle des TGS 813-Sensors können Sie MQ-6, HS133 und TGS2610 verwenden, ohne die Schaltung zu ändern (letzterer hat die Pins 1 und 4 - ein Heizelement, die Pins 3 (+) und 2 (-) - ein empfindliches Element). Wenn das Signalgerät als Alkoholtester verwendet werden soll, sollte ein TGS2620-Sensor darin eingebaut werden (die Pinbelegung ist die gleiche wie die des TGS2610), und der Festwiderstand R1 sollte durch einen variablen ersetzt werden, um dies zu können um die Ansprechschwelle anzupassen.

Alle diese Sensoren sind für eine Versorgungsspannung von 5 V ausgelegt. Es gibt andere, die mit einer großen Spannung versorgt werden müssen. Um einen solchen Sensor in dem beschriebenen Signalgeber einzusetzen, muss der Spannungsstabilisator KR142EN5A gegen einen anderen mit der gewünschten Ausgangsspannung ausgetauscht werden. Der Summer und das Relais müssen ebenfalls ersetzt werden. Die restlichen Knoten bleiben bei einer Spannung von 5 ... 18 V in Betrieb.

Literatur:

1. Vinogradov Yu. Kontrolle explosiver Gase. – Radio, 2000, Nr. 10, S. 37
2. Surov V. Luftverschmutzungsalarm. – Radio, 2009, Nr. 9, S. 37
3. Gassensoren von FIGARO. - chipdip.ru/library/DOC000052164. pdf

Die Verwendung der beschriebenen Signaleinrichtung als einziges oder hauptsächliches Mittel zur Kontrolle der Gaskontamination ist nur zulässig, nachdem sie von einer autorisierten Stelle zertifiziert und einer regelmäßigen Überprüfung unterzogen wurde.

Veröffentlichung: radioradar.net

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