Capteur de vapeur d'alcool. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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La quantité d'alcool consommée "par habitant" (plus précisément, par corps) d'alcool est dans certains cas très critique (par exemple, pour les conducteurs). Dans de nombreux pays européens (Allemagne, Finlande, Pologne, etc.), il y a quelques années, des détecteurs de vapeur d'alcool, ou les soi-disant "alcotesteurs" (Roadtest), sont apparus sur le marché libre. Bien sûr, ce ne sont pas des appareils professionnels, mais ils vous permettent également de contrôler "l'odeur" et d'évaluer votre état après avoir pris quelque chose de "réchauffant". Options d'alcootest. fabriqués par différentes entreprises, il y en a beaucoup, mais il n'y a pas encore d'appareils similaires de production nationale en vente libre.

"Alcotester" (Fig. 1) est un analyseur de lars d'alcool, ainsi que de toluène, de xylène et d'autres substances organiques volatiles. Dans la partie supérieure de l'appareil se trouve un tube en plastique remplaçable, conçu pour souffler de l'air par la bouche (dans l'appareil). Lors de la mise sous tension, un bref signal sonore (crête-crête) se fait entendre, après 1 ... 2 s - la seconde (similaire à la première), et le mot "Attendre" clignote sur l'indicateur (ci-dessous, sous les nombres). Pendant cette période de 10...12 s, le capteur passe en mode mesure. Après cela, le troisième bip l'indique. que l'appareil est prêt à fonctionner (pour l'analyse de l'air reçu). En même temps sur l'indicateur "Wait" est remplacé par "Ready".

Si après le troisième signal "ne soufflez pas dans le tube *", l'appareil perçoit le même air qu'il a déjà analysé et, ne trouvant pas de différences, dans les 10 ... 12 s émet un verdict négatif (en médecine, un négatif le résultat est considéré comme bon, ne confirmant pas le diagnostic). Cet état est indiqué sur l'indicateur par l'inscription "OFF" (sans aucun signal). Le système d'arrêt automatique coupe l'alimentation de l'appareil après environ 1.5 minutes (pour économiser les piles ).Lorsque la présence de vapeur d'alcool est détectée dans l'haleine, l'appareil donne des lectures numériques sur l'indicateur (maximum 4000 - il suffit d'oublier la voiture) et confirme son étude avec des signaux sans fin, qui peuvent être désactivés soit avec le bouton "Reset" (tester en premier) ou "Power".

Un capteur spécial de présence d'impuretés dans l'air de type TGS-2620 (Taguchi Gas Sensor - Fig. 2) de Figaro Engineering Inc (Japon) est installé dans l'appareil. Le pionnier de ces capteurs en 1962 était l'inventeur japonais N. Taguchi. La plupart des capteurs TGS (TGS-822, TGS-2620) sont basés sur l'oxyde d'étain. La résistance de ces capteurs au courant continu dans l'air ordinaire est élevée, et en présence d'impuretés (vapeurs d'origine organique) dans l'air, la résistance diminue fortement.

La dépendance de la résistance relative du capteur sur la concentration de gaz est illustrée à la Fig.3. Les capteurs ne sont pas universels, par exemple, le capteur de vapeur d'alcool ne réagit pas à la présence de fréon. Un circuit de commutation de capteur typique est illustré à la Fig.4.

(cliquez pour agrandir)

Si vous connectez un tel capteur à un comparateur (appareil de comparaison), ce dernier réagira à un changement de la résistance du capteur et déclenchera l'alarme. Pour un fonctionnement efficace des capteurs, une tension constante d'environ 5 V est requise.Par conséquent, un tel appareil peut être utilisé avec succès avec une alimentation autonome, par exemple à partir de 3-4 piles AAA miniatures. Seul le coût des capteurs bouleverse - près de 50 USD. L'appareil proposé fonctionne sur un principe similaire, à la seule différence qu'il n'a pas de signaux sonores intermédiaires et d'indication numérique, mais ne montre que deux états : ivre (le son dure jusqu'à ce que l'alimentation soit coupée) ou non ivre (pas de son) .

Le schéma du "Alcotester" utilisant le capteur TGS-2620 est illustré à la Fig.5.

(cliquez pour agrandir)

La tension d'alimentation du réchauffeur de capteur B1 est fournie à sa sortie 1, la sortie du réchauffeur 4 est connectée au fil commun.Pour traiter le signal de sortie du capteur, le comparateur DA2 (K554SAZ) est utilisé, qui compare les tensions à ses entrées. L'entrée non inverseuse du comparateur est connectée à la sortie 2 du capteur, et l'entrée inverseuse est connectée à la chaîne R2-R3-R4-R5, ce qui crée une tension de référence compensée en température (due à la thermistance R2) U0 .

L'amplificateur opérationnel DA1 avec les éléments VD1, R6, C2, R7, R9 fournit un retard de 1 ... 1,5 minutes, nécessaire pour éliminer les faux positifs lors de la mise sous tension et des mesures. Sans ce délai, l'appareil peut déclencher une alarme indépendamment de la présence de vapeur d'alcool.

Lorsqu'un changement de la tension de sortie de B1 sous l'influence de vapeurs d'alcool avec une concentration dépassant la limite fixée déclenche le comparateur DA1, un niveau haut à sa sortie garantit que la capsule sonore avec un générateur intégré HA1 ou un autre dispositif d'alarme est allumé.

Sans circuit de compensation de température, le signal du capteur peut varier dans la plage de 600...3400 ppm à une concentration donnée de vapeur d'alcool de 1500 ppm (à une température ambiante de 20°C et une humidité de 65%). La dépendance de la résistance relative du capteur à la température ambiante est illustrée à la Fig.6.

La thermistance R1 est utilisée pour la compensation thermique. La tension U0 peut varier dans la plage de 2,5...3,2 V à une température ambiante de +40°C et une humidité relative de 65% et, par conséquent, dans la plage de 1,9...3,1 V à une température de - 10° AVEC.

Les résultats de l'utilisation d'une résistance de compensation de température sont présentés dans le tableau.

Le condensateur C1 atténue les ondulations de tension lorsque l'appareil est alimenté par une source d'alimentation secteur. La diode VD1 empêche le courant de fuite du condensateur à oxyde C2, détails. Thermistance R1 - type NTC. MMT ou similaire. Le transistor VT1 est remplacé par KT601, KT603, KT940 avec n'importe quel index de lettre, la puce DA1 est remplacée par KR140UD1208, KR140UD6. Diode VD1 - KD521, KD522 avec n'importe quel index de lettre. Condensateurs à oxyde CI, C2 - type K50-29 ou similaire.

Émetteur sonore HA1 - tout avec un générateur AF intégré pour une tension de 5 ... 12 V. Pour une signalisation lumineuse supplémentaire, une LED (type AL1BM ou similaire avec un courant allant jusqu'à 307 mA) peut être connectée en parallèle avec la capsule HA10 avec une anode à l'alimentation "+" avec une résistance connectée en série 470...750 Ohm. L'alimentation de l'appareil (si vous n'utilisez pas de batterie) est stabilisée, avec une tension de 5 V (± 5%). La consommation de courant ne dépasse pas 70 mA (hors indicateur LED). Sauf capteur TGS-2620. Dans ce circuit, les capteurs Murata TGS-880, TGS-2181 ou TGS-822 (tension d'alimentation - 12...15 V) peuvent être utilisés.

Auteur : A.Kashkarov, G.S. -Petersbourg

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