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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Analyseur de concentration de monoxyde de carbone. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Le monoxyde de carbone (monoxyde de carbone, CO) est l'un des produits de combustion les plus toxiques. Il fait partie de la fumée et est libéré lors de la combustion lente et de la combustion de toutes les substances organiques et contenant du carbone. C'est un gaz très toxique. Il n'a ni couleur ni odeur, ce qui le rend particulièrement dangereux, ce qui le rend difficile à détecter à temps. Une personne ne peut sentir la présence de monoxyde de carbone dans l'air que par les premiers symptômes d'intoxication au monoxyde de carbone, et c'est très mauvais. L'intoxication se produit imperceptiblement et se développe rapidement. Parfois, il est trop tard pour tenter d'économiser, car le monoxyde de carbone est capable "d'éteindre" la conscience d'une personne en quelques secondes. Le principal effet du monoxyde de carbone sur le corps humain est de lier l'hémoglobine dans les globules rouges. En faisant cela, il bloque le chemin de l'oxygène vers les cellules, le corps ne peut tout simplement pas continuer à fonctionner. Malheureusement, il faut constamment faire face à ce poison dangereux dans la vie de tous les jours, et pas seulement dans une grande ville (sur des routes très fréquentées, près des cuisinières à gaz et des chauffe-eau), mais aussi dans les zones rurales (près des grandes autoroutes, dans les bains et dans les maisons avec chauffage par poêle). ). Par conséquent, il est très souhaitable d'avoir un indicateur de la concentration dangereuse de monoxyde de carbone dans l'air à la maison. Figaro Engineering produit un capteur électrochimique peu coûteux et fiable de ce gaz avec un électrolyte liquide TGS5042 [1-3]. En termes de taille et d'apparence, il est similaire à une pile AA conventionnelle et fonctionne dans la plage de température de -40 à 70 оC à une concentration de CO de 0 à 10000 ppm. Comparé à d'autres capteurs similaires, le TGS5042 présente un certain nombre d'avantages. Il utilise un électrolyte faiblement alcalin qui répond à toutes les exigences de sécurité environnementale, il n'y a pas de fuites d'électrolyte du corps, d'usure des électrodes et de consommation de matériaux chimiques du capteur pendant le fonctionnement. Il a une faible sensibilité aux autres gaz, un faible coût, une longue durée de vie et un étalonnage facile.
Ce capteur est utilisé dans le dispositif décrit, dont le circuit est représenté sur la figure. L'appareil détecte la présence de monoxyde de carbone dans l'air et mesure sa concentration dans la plage de 1 à 999 parties par million (ppm). L'appareil affiche le résultat de la mesure sur un indicateur LED à trois chiffres et sept éléments HG1, lorsque la concentration de gaz dépasse 100 ppm, un signal est généré par l'émetteur sonore HA1. Les concentrations maximales admissibles de polluants dans l'air sont fixées dans la Fédération de Russie en milligrammes par mètre cube [4, 5]. Selon ces documents, la concentration de monoxyde de carbone à l'air libre ne doit pas dépasser 3 mg/m3 (moyenne quotidienne) et 5 mg/m3 (pic), et dans l'air intérieur - 20 mg/m3 tout au long de la journée de travail, 50 mg/m3 - en une heure, 100 mg/m3 - dans les 30 minutes ou 200 mg/m3 dans les 15 minutes. Pour le monoxyde de carbone, 1 mg/m3 équivaut à 0,86 ppm. Le courant de sortie du capteur B1 est directement proportionnel à la concentration de monoxyde de carbone dans l'air ambiant avec un facteur de conversion 1,2...2,4 nA/ppm. À l'aide de l'amplificateur opérationnel, qui fait partie de la puce DA1 (MAX9001ESD), le courant du capteur est converti en tension, qui est mesurée par un voltmètre numérique intégré aux puces DA2 et DD1. Avec un facteur de conversion du capteur de 2 nA/ppm et R1=500 kΩ, une concentration en monoxyde de carbone de 1000 ppm correspond à une tension de 1 V en sortie de l'ampli op. Dans la puce DA1, en plus de l'ampli op, il y a une source de tension de référence de précision de 1,23 V et un comparateur de tension avec une largeur de zone d'hystérésis de 2 mV. L'une des entrées du comparateur dans l'appareil est alimentée en tension par la sortie de l'ampli op, et la seconde est alimentée par une tension de référence de 2 mV obtenue à l'aide d'un diviseur résistif R3R100, ce qui correspond à une concentration de monoxyde de carbone de 100 ppm. Si la tension de la sortie de l'ampli-op dépasse cette valeur, le niveau logique à la sortie du comparateur deviendra bas, le transistor à effet de champ VT2 s'ouvrira et la tension d'alimentation sera fournie à l'émetteur de son HA1 à travers lui . La fréquence de l'oscillateur intégré à l'émetteur est fixée par le condensateur C4. Chip DA2 (CA3162E) est un voltmètre numérique avec un intervalle de mesure de 0-999 mV, équipé d'une unité d'indication de résultat dynamique. Pour travailler avec un indicateur LED à sept éléments à trois chiffres, il vous suffit d'ajouter un convertisseur de code DD1 (CA3161E) et trois commutateurs à transistor VT3-VT5. Pour éviter la polarisation du capteur, lorsque l'alimentation est coupée, il est nécessaire de connecter ses sorties entre elles. Pour cela, un transistor à effet de champ à canal p VT1 (J177) est conçu, qui est ouvert en l'absence d'alimentation, mais se ferme lorsqu'une tension de +5 V est appliquée sur sa grille par rapport à la source. L'alimentation doit être stabilisée et conçue pour un courant de charge d'au moins 200 mA. Le réglage de l'appareil commence par l'étalonnage du voltmètre. Tout d'abord, l'entrée de la puce DA2 (broche 11) est temporairement déconnectée des broches 3 et 10 de la puce DA1 et connectée à un fil commun (alimentation moins). La résistance d'ajustement R4 réalise des lectures nulles de l'indicateur. Puis servi à la sortie. 11 une tension constante de +999 mV et une résistance d'ajustement R5 définissent sur l'indicateur le nombre 999. Après cela, la connexion des broches 3 et 10 de la puce DA1 avec la broche 11 de la puce DA2 est rétablie. Des informations sur le facteur de conversion individuel du capteur TGS5042 sont disponibles sur le corps de chacune de ses instances. S'il diffère de 2 nA / ppm, la résistance de la résistance R1 doit être modifiée en sens inverse de ce coefficient. L'exemple de tension à l'entrée du comparateur (broche 11 DA1), correspondant au seuil requis pour activer le signal sonore, est fixé par une sélection de résistances R2 et R3. Il est conseillé d'utiliser des résistances R1-R3 avec un écart de résistance maximal par rapport à la valeur nominale d'au moins ± 1 %. littérature
Auteur : A. Kornev
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