Здравствуйте, помогите пожалуйста с выбором сенсора и его подключением.
Пишу дипломный проект «Сигнализатор на взрывоопасные газы» Прибор должен при обнаружении газа свыше 20% НКПР включить сигнализацию и перекрыть клапан.
К сожалению не могу найти информацию о сенсорах, разве что они представляют из себя два сопротивления одно из которых меняется при наличии контролируемых газов.
Как подключить его к АЦП? В каких пределах изменяется сопротивление? Ну в общем может кто сталкивался с подобным.
Пока что остановился на сенсорах ТКС (ТКС-1, ТКС-3 …

Любые газы? Любопытно. Один из способов. Нагреваемая током платиновая нить. В присутсвии некоторых газов на ее поверхности при определенной температуре будет идти химическая реакция(и). В результате температура и сопротивление нити увеличатся. Это если скорость реакции будет лимитироваться диффузией. А может и весь объем загорится... Как (Если...) повезет. На таком же принципе работают каталитические грелки.
С водородом другой принцип - по теплопроводности.

Датчики представляют собой мост из 4-х, обычно платиновых, как правильно Таня указала, резисторов. В колбах. Через одну колбу пропускают воздух, подвергаемый анализу. В других- эталонная смесь. Периодически поверяются...перезаполняются смесями. Раньше- лет 30 назад- так было.

Углеродных газов.
Вот то что удалось найти:

Термокаталитические сенсоры типа ТКС при включении их в стандартную схему измерительного моста предназначены для преобразования концентрации углеродных газов (метана и т. п.) в воздушной среде (входной сигнал) в электрический параметр (выходной сигнал).
ТКС-10
Диапазон преобразования об. СН4 0-3%, напряжение постоянного тока 2,8+/-0,05В, ток потребления не более 120мА, коэфф. преобразов. (чувствительность) СН4, не менее 25мВ/%, время прогрева не более 5мин, время установления выходного сигнала не более 8с, рабоч. климатические условия: температура 5-40С, относит. влажность 100%, при температуре 35С, сопротивление одного ЧЭ при t=200 C 4,75+/-0,25Ом, масса не более 3,5г, габаритные размеры (без выводов) 11х17,5мм, исполнение сенсора по взрывозащищенности РО*

В принципе все подходит, остается вопрос со схемой подключения этого сенсора(или подобного) к АЦП

посмотрите еще здесь:
http://www.platan.ru/cgi-bin/qweryv.pl/0w9969.html

Вы думаете, это проблема? Неее... Проблема в том, что датчики на горючие газы должны быть сами взрывозащищенными (я не про китайские, продающиеся на каждом углу). Вот тут и становится весело - взрывозащита делается одновременно и искробезопасной цепью, и оболочкой, и газ попадает к датчику через пористую мембрану (а пламя изнутри через эту мембрану не пройдет) и прочее.

А как подключить - это в гуглю, там этого валом. Или купите китайский датчик, разберите и посмотрите, как он устроен.

Вообще- то, насколько помнится, датчики были в виде готовых монолитных модулей- с маркировкой "искробезопасная цепь". Давно в нефтянке непосредственно не бывал...

УглеВОДОродных.
Надо датчик правильным током запитать еще. А то реакция не пойдет. Измерение в принципе аналогично термоанемометру. Только там температура проволочки падает в потоке, а в этом случае растет.

насколько я помню из своих прослушанных лекций, для этих случаев применяются датчики обеих типов- и на охлаждение потоком, и на горение. Кстати, искробезопасность обеспечивается размерами канала, связывающего датчик с атмосферой. Это как шахтерская лампа в сетке. Мне приходилось наблюдать работу синхронных двигателей пер. тока, коллектор которых был закрыт сеткой и жутко искрил, а эти двигатели вращали насос, качающий бензин, причем бензин подтекал из фланцев и лужами на полу растекался....И ничего.

Охлаждение потоком для определения скорости - анемометр. Для водородных датчиков ничего не горит - температуру надо низкую держать. Тоже будет охлаждаться - у водорода теплопроводность бОльшая. Углеводородные датчики на горении основаны. Там тоже очень все не просто. Если любите теорию - почитайте обзор -
http://ufn.ru/ufn87/ufn87_4/Russian/r874a.pdf
В районе 564 страницы. Не пугайтесь - всего 41 страница. Нумерация страниц с начала года начинается.

Только поностальгировать...по дипломной специальности...Каких только измерений нам не читали....Спасибо!

Компанией "Додека" была издана брошюра БЭК30. Figaro: Датчики газов. Там и устройство датчика, и схема включения. Можно и на сайте фирмы порыться.

Вы химик? Не верится. А "спасибо" в каком смысле? Спасибо, нет?

Моя специальность по диплому- автоматизация химико- технологических процессов...Вот жена у меня химик настоящий- по орг. синтезу. Спасибо просто!

наверное не плохая брошюра, только вот чтот в электронном виде не могу найти ( . Буду искать

Загляните в Госреестр СИ.

А я бы делал следующим образом.

1) Выбираем готовый детектор с частотным выходом:
List of Gas Sensors Manufacturers

Для вашей задачи есть смысл обратить внимание, например, на BS03 (Hanweyi Electronics).

2) Подключаем к универсальному преобразователю частота-код UFDC-1

Несмотря на простоту решения, для дипломного проекта остается выбор и обоснование погрешности преобраования частоты в код, определение суммарной погрешности сенсорной системы, рассчет быстродействия, подключение к управляющему микроконтроллеру и т.д.

Удачи.

Посетите сайт sensorica.ru,если не наврал,и вас несомненно будет ждать счастье.
Вместе со схемами,возможно

Спасибо огромное всем за помошь,за ссылки и идеи!! Надеюсь на вашу помошь в дальнейшем.

Сходил до руководителя и теберь у меня более конкретное задание, оказывается мне нужен бытовой сигнализатор, для установки в квартиры на кухню вблизи газовой плиты.

Нашел следующую инфу: (не знаю насколько она правдива, в химии - 0)
Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — до 98 %, но транспортировки в обычных баллонах природный газ разделяют, в результате такой газ состоит в основном из пропана, а также более тяжёлых углеводородов, в виду того, что метан и этан не могут существовать в жидком состоянии при комнатных температурах.

Коммунально-бытовые (синтез-) газы могут содержать значительные количества химических веществ, которые нетипичны для природных газов, или вещества типичные, но в необычных пропорциях (как в жирных и высокосернистых газах).
Коммунально-бытовые газы делятся на следующие две отдельные категории:
a ) те, которые предполагается использовать как синтез-газы или заменители природного газа, и которые весьма схожи с истинными природными газами по составу и свойствам;
b ) те, которые, независимо от того, предполагается их использовать для замены или же дополнения природного газа в эксплуатации, не строго соответствуют природным газам по составу.
В случае ( а ) коммунально-бытовой газ может иметь такой состав, что будет неотличим от подобного ему природного газа. Однако чаще такой газ, даже содержащий инертные газы и низшие углеводородные газы в удовлетворительных пропорциях, не имеет характерного углеводородного остаточного газа, свойственного истинному природному газу, и может, к тому же, содержать небольшие, но значимые количества неалкановых углеводородов.
Под случай ( b ) подпадают газы, такие как коммунальный газ, (неразбавленный) коксовый газ и LPG/воздушные смеси, ни одна из которых по составу не похожа на истинный природный газ (хотя в последнем случае они могут функционально заменять природный газ).

Так в каком составе все-же подается в квартиры газ? Что именно нужно контролировать содержание метана или пропан-бутановой смеси? одним датчиком сделать это нельзя как я понимаю, т.к. метан легче воздуха и поднимается вверх, а пропан и бутан тяжелее. Можно ли обойтись контролем только метана? ( не будет необходимости в выносном датчике, что очень хорошо в экономическом смысле, а главное нет необходимости в проектировании дополнительного блока датчика и его безопасном соединении с самим сигнализатором


Пытался гуглить именно процентное содержание(концентрацию) метана, пропана в коммунально-бытовом газе... -безуспешно, ничего конкретного не нашел

Метан, конечно, легче воздуха и бутана и пропана, но ведь и кислород с азотом и углекислым газом имеют разную молекулярную массу. Но Вы ведь дышите спокойно и на земле и даже на 10 этаже...
Смешиваются они...
Что до состава газа, то при определенной температуре проволоки (нужен диффузионный режим, когда скорость реакции ограничивается диффузией) на ней пойдет реакция независимо от состава.
Однако, тепловой эффект будет несколько разным. Таким образом, градуировка будет иметь несколько иной наклон. Но не сильно. Есть важная проблема.
При определенных концентрациях проволочка может инициировать реакцию во всем объеме.
От чего спасаем, то и вызываем. Датчик должен стоять в небольшом объеме с мелкой сеткой.
Проволочка должна быть горизонтально расположена. Сеточки сверху и снизу. Нагретая проволочка будет инициировать конвекцию.
В древности у шахтеров были такие лампочки с сеточкой...
Можно предусмотреть нагрев проволочки до относительно высокой температуры для выжигания грязи (жира и т.п.) с поверхности. Похоже, иногда используют и вторую нить с пониженными каталитическими свойствами для сравнения в мосте. Наверное (я не знаю) на поверхность электролитически осаждают золото - это моя догадка. Но без второй нити можно обойтись - это мое убеждение. Греть можно через некоторые промежутки времени, - не постоянно.

С помощью нее уходят от зависимости от атмосферных условий. Но все зависит от требуемой точности, разумеется.

Увы, Вам досталась задачка мирового уровня. Она не решена толком нигде. Сейчас на всех шахтерских касках имеется этот датчик, каталитический, который работает на дожигании, он сигнализирует о превышении нормы. Печаль в том, что градуировка у него постоянно плывет (калибровать надо каждую неделю). Если в него попадает более 5% метана, то он умирает совсем... В более приличных приборах используют два датчика: по теплопроводности и каталитический. При превышении 5% каталитический отключается и измерения ведутся только датчиком по теплопроводности. А теперь самое главное: ни один из выпускаемых сейчас датчиков не стоит в парах и аэрозолях масел и пыли (мы ведь говорим о кухне). Ваш руководитель, видать, совсем не в теме.

Я сталкивался с датчиками газа. У Вас есть два пути - использовать сенсор адсорбционного типа (чаще называют полупроводниковым) или электрохимический. Полупроводниковый ведет себя нестабильно в плане чувствительности (избирательность тоже считай отсутствует) и годится по сути только для определения факта есть газ или нет. Мировой лидер в области этих датчиков фирма FIGARO. На их сайте скачаете документацию на датчик метана. В ней и подключение датчика есть и график чувствительности. Думаю это Вам и нужно. Использовать электрохимический датчик имеет смысл если речь идет об измерении, что не Ваш случай. Есть еще оптические датчики, но это тем более не Ваш случай.
http://www.sensorsportal.com/HTML/Sensor.htm

Однако приборы выпускаются. Вообще-то там есть защитная сеточка, которая пыль не пустит. Хотя датчики действительно дерьмо.

Бывают хорошие датчики- каталитические, как например в детекторах гор. газов Titan (метан, пропан, водород, и др), там корпус датчика взрывобезопасный, а сам прибор - так себе, пластиковый. Даже думается, что на все газы один тип датчика, а просто коэффициенты пересчета задаются разные.
А вот в отечественных газоанализаторах серии ФП11 анализируемая среда подается во взрывозащищенный корпус встроенным микронасосом через шланг. Так что если.. то за пределы корпуса не должно распространиться )

Говоря о газе, который поступает в квартиры, это должны знать в Горгазе, но в действительности, точный состав газа, НИКТО не скажет. Так как, приборы, определяющие состав газа, все ещё не совершенны, калибруются они людьми по "известным" ПГС, которые также имеют свои погрешности.

На мой взгляд, если это дипломная работа, попытаться сконструировать свой датчик (если возможно), проверить, отградуировать его по известным газовым смесям, и дальше на АЦП )



да, процесс называют прокаливанием датчика (используется например в отеч. синализаторах МАК)

Все диплом сдан!!! Давно уж!!!
Сделал не все, но на зажигалку реагирует для 5-ки достаточно!!!