Meter kepekatan karbon monoksida. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Teknologi mengukur

 Komen artikel

Seperti yang anda tahu, karbon monoksida (karbon monoksida, CO) adalah sangat toksik dan beracun. Melebihi kepekatan yang dibenarkan di udara boleh menyebabkan kematian seseorang di dalam bilik yang tercemar gas. Gas ini tidak berbau dan tidak berwarna, menjadikannya sangat berbahaya, menjadikannya sukar untuk dikesan tepat pada masanya tanpa instrumen khas, yang biasanya menggunakan penderia semikonduktor atau elektrokimia.

Sensor karbon monoksida semikonduktor jauh lebih murah daripada yang elektrokimia, tetapi ia digunakan, sebagai peraturan, hanya untuk menandakan kehadiran karbon monoksida di udara, tetapi bukan untuk mengukur kepekatannya dengan tepat, yang mana ia perlu menggunakan sensor elektrokimia.

Jika kita menerangkan operasi penderia elektrokimia dengan cara yang sangat mudah, kita boleh mengatakan bahawa semasa operasinya, gas yang dikesan menembusi ke dalam zon di mana tindak balas pengurangan pengoksidaan berlaku pada elektrod, yang membawa kepada kemunculan isyarat. Sensor gas elektrokimia terdiri daripada dua atau tiga elektrod untuk tindak balas pemangkin elektrokimia, direndam dalam elektrolit. Voltan pada elektrod kerja sensor adalah berkadar terus dengan kepekatan gas, yang boleh ditentukan dengan mengukur voltan ini.

Penerangan mengenai penganalisis kepekatan karbon monoksida menggunakan penderia elektrokimia dua elektrod telah diterbitkan dalam [1]. Ia menggunakan sensor TGS5042, yang agak murah, tetapi mempunyai kepekaan yang rendah, yang tidak membenarkan mengukur kepekatan CO yang rendah dengan ketepatan yang tinggi. Dan meter kepekatan karbon monoksida, mengikut dokumen pengawalseliaan, mesti menentukan nilai kepekatannya yang kecil dengan tepat, bermula dari unit miligram per meter padu (di Rusia, kepekatan bahan pencemar di udara biasanya diukur dalam unit ini dengan tepat, untuk karbon monoksida 1 mg/m³ = 0,86 ppm).

Dokumen [2, 3] memerlukan kepekatan karbon monoksida di udara terbuka tidak melebihi 3 mg/m³ (purata harian) dan 5 mg/m³ (puncak). Dalam udara dalaman kepekatan tidak boleh melebihi 20 mg/m³ sepanjang hari bekerja, 50 mg/m³ - dalam masa sejam, 100 mg/m³ - dalam masa 30 minit atau 200 mg/m³ dalam masa 15 min. Jadual menunjukkan kepekaan dan kepekatan karbon monoksida maksimum yang boleh diukur untuk beberapa penderia elektrokimia dua dan tiga elektrod.

Rajah

Antara penderia dua elektrod yang dibentangkan dalam jadual ini, penderia CO/SF-2E mempunyai kepekaan tertinggi [4]. Gambar rajah meter aras kepekatan karbon monoksida dengan sensor sedemikian ditunjukkan dalam Rajah. 1.

nasi. 1. Gambar rajah meter kepekatan karbon monoksida (klik untuk membesarkan)

Berbanding dengan meter yang diterangkan dalam [1], hanya asas elemen telah diubah. Litar mikro TSZ1IDT [122], yang terdiri daripada dua op-amp ketepatan, digunakan sebagai DA5, yang memungkinkan untuk mengukur kepekatan karbon monoksida dengan ketepatan yang lebih tinggi. Voltan mengimbangi input biasa bagi op amp ini ialah 1 µV dan arus input ialah 50 pA. Op-amp DA1.1 menukarkan arus keluaran sensor kepada voltan (U_keluar=I_дR4). Nilai perintang R4 dipilih untuk memberikan faktor penukaran 10 mV setiap 1 mg/m³. Penunjuk ialah meter volt digital terbina dalam SM3D-DV2 (PV1) dengan had pengukuran 1999 mV, yang membolehkan anda mengukur kepekatan karbon monoksida sehingga 199,9 mg/m³ dengan resolusi 0,1 mg/m³.

Op-amp DA1.2 dan transistor VT2 membentuk pembanding voltan. Ambang tindak balasnya, ditetapkan oleh perintang R5 dan R6, ialah 200 mV, yang sepadan dengan kepekatan karbon monoksida 20 mg/m³. Perintang R7 memberikan sedikit histerisis dalam ciri pensuisan pembanding, menghalang voltan keluarannya daripada melantun pada saat operasi. Pembanding yang dicetuskan menghidupkan pemancar bunyi piezo HA1 (dengan penjana terbina dalam), yang menjana isyarat penggera yang boleh didengar. Melalui optocoupler U1, isyarat penggera dihantar ke peranti kawalan untuk elemen sistem pengudaraan bilik - pembuka tingkap transom dan kipas ekzos.

Untuk mengelakkan polarisasi sensor B1, adalah perlu untuk memastikan elektrodnya bersambung antara satu sama lain apabila kuasa dimatikan. Untuk tujuan ini, transistor kesan medan saluran p VT1 direka bentuk, terbuka tanpa ketiadaan kuasa, tetapi ditutup apabila voltan +5 V digunakan pada pintunya berbanding dengan sumber.

Penyebaran sensitiviti penderia CO/SF-2E mencapai ±20%. Oleh itu, adalah perlu untuk menentukur peranti yang dihasilkan mengikut bacaan meter kepekatan karbon monoksida standard, sebaik-baiknya disahkan di salah satu daripada banyak makmal untuk penyelenggaraan sistem kawalan gas. Semasa proses penentukuran, sensitiviti peranti dilaraskan dengan memilih rintangan perintang R4. Ia cukup untuk menetapkan ambang tindak balas pembanding dengan ketepatan ±5%.

Penderia tiga elektrod, berbanding dengan dua elektrod, mempunyai ciri teknikal yang lebih tinggi, yang meningkatkan ketepatan pengukuran. Tetapi gambarajah sambungan untuk sensor sedemikian adalah lebih rumit. Jika anda menggunakan sensor elektrokimia tiga elektrod buatan Rusia 2FS-90L [6], meter kepekatan karbon monoksida boleh dipasang mengikut litar yang ditunjukkan dalam Rajah. 2.

nasi. 2. Gambar rajah meter kepekatan karbon monoksida (klik untuk besarkan)

Sensor ini mempunyai tiga elektrod: W - mengukur atau elektrod kerja, C - elektrod rujukan, R - elektrod tambahan. Untuk menggerakkan sensor tiga elektrod, unit khas biasanya digunakan - potensiostat, yang mesti memastikan anjakan sifar potensi elektrod pengukur dengan tepat berbanding elektrod rujukan. Sebagai peraturan, potensiostat untuk sensor tiga elektrod dipasang mengikut skema standard, yang boleh didapati dalam manual untuk penggunaan sensor yang diterbitkan oleh pengeluar mereka [7-10].

Meter menggunakan litar mikro TSZ124IPT yang mengandungi empat op-amp yang sama seperti dalam TSZ122lDT. Transistor VT1 berfungsi untuk menghalang polarisasi sensor. Pembahagi voltan rintangan R1R2 dan op-amp DA1.1 mencipta "tanah" buatan, yang potensinya bersamaan dengan separuh voltan bekalan peranti. Op amp DA1.2 dan DA1.3 ialah elemen potensiostat. Perintang R9 menetapkan pekali penukaran arus elektrod-sensor W kepada voltan. Seperti dalam kes sebelumnya, jika R9 = 117 kOhm, kepekatan karbon monoksida ialah 1 mg/m³ sepadan dengan voltan 10 mV pada output potensiostat.

Pengeluar sensor 2FS-90L menjamin sensitivitinya 100 nA/ppm dengan sisihan tidak lebih daripada 10%. Jika ketepatan pengukuran sedemikian mencukupi, anda boleh melakukannya tanpa menentukur peranti, walaupun menyemaknya terhadap bacaan meter standard tidak akan menyakitkan.

Untuk mengukur kepekatan karbon monoksida dalam ppm (bahagian per juta), dalam kedua-dua versi meter ia cukup untuk mengurangkan rintangan perintang yang menetapkan pekali penukaran arus sensor kepada voltan kepada 100 kOhm (berdasarkan nisbah 1 mg/m³ = 0,86 ppm). Jika perlu, anda boleh menyediakan dua skala ukuran dengan memperkenalkan suis perintang dua kedudukan ke dalam peranti.

Untuk kuasa kedua-dua peranti, anda boleh menggunakan bekalan kuasa tidak terganggu, dipasang mengikut litar yang ditunjukkan dalam Rajah. 3. Ia beroperasi dari rangkaian ~230 V dan dari sel galvanik dengan voltan 1,5 V. Ini membolehkan anda menggunakan meter bukan sahaja dalam keadaan pegun, tetapi juga di lapangan.

nasi. 3. Gambar rajah bekalan kuasa tidak terganggu (klik untuk besarkan)

Penukar voltan AC-ke-DC U1 (ini boleh menjadi penyesuai rangkaian biasa), apabila disambungkan ke rangkaian, menjana voltan DC 5 V pada output. Transistor VT1 dan diod Schottky VD1 membentuk suis kuasa automatik daripada bateri ke sesalur dan belakang. Apabila penukar U1 beroperasi dan voltan pada outputnya lebih tinggi daripada voltan unsur galvanik G1, transistor kesan medan VT1 ditutup, kerana voltan antara pintu dan puncanya mempunyai kekutuban yang menutup transistor saluran p. . Voltan 5 V kemudiannya dibekalkan melalui diod terbuka VD1. Apabila penukar U1 diputuskan sambungan daripada rangkaian, voltan pada pintu transistor VT1 menjadi sifar berbanding wayar biasa. Selepas mengecas kapasitor C2 melalui diod dalaman transistor kesan medan kepada voltan yang melebihi voltan ambang transistor VT1, saluran sumber salirannya akan terbuka. Mulai saat ini, arus beban elemen G1 akan mengalir melalui rintangan saluran terbuka yang sangat rendah.

Seterusnya, voltan 5 V untuk kuasa meter dijana oleh penukar voltan step-up DA1 (HT7750A). Kehadiran voltan pada outputnya ditunjukkan oleh LED HL1.

Bekalan kuasa hendaklah dilengkapi dengan induktor L1 dengan rintangan DC yang rendah dan faktor kualiti yang tinggi. Ia mesti direka bentuk untuk arus sehingga 2 A, mempunyai teras magnet dalam bentuk rod ferit dan dililit dengan wayar kuprum dengan diameter sekurang-kurangnya 0,5 mm. Kapasitor oksida C1 - C3 adalah tantalum, kapasitor C4 adalah seramik.

Daripada op amp siri TSZ12x, op amp ketepatan lain dengan voltan mengimbangi terendah dan arus input rendah boleh digunakan dalam meter kepekatan karbon monoksida. Perintang R4-R6 (lihat Rajah 1) dan R1-R5, R9-R11 (lihat Rajah 2) mesti mempunyai sisihan daripada nilai nominal tidak lebih daripada 1%.

Perhatian. Untuk operasi yang boleh dipercayai bagi suis kuasa automatik, pintu transistor VT1 mesti disambungkan ke wayar biasa (tolak elemen G1) dengan perintang dengan rintangan 10...100 kOhm. Voltan sumber gerbang ambang transistor KP507A boleh berada dalam julat 0,8...2 V. Jika transistor yang digunakan mempunyai nilai mutlak lebih besar daripada voltan unsur G1, maka apabila beroperasi dari yang terakhir, saluran transistor akan tidak terbuka dan voltan akan dibekalkan untuk memuatkan hanya melalui diod pelindung terbina dalam transistor. Penurunan voltan merentasi diod ini (kira-kira 0,6 V) akan merendahkan kecekapan penukar dengan ketara. Dalam keadaan sedemikian, lebih baik menggantikan transistor dengan diod Schottky, serupa dengan VD1, menyambungkannya dengan anod ke tambah G1, dan katod ke titik sambungan kapasitor C2, katod diod VD1. dan induktor L1.

Kesusasteraan

1. Kornev A. Penganalisis kepekatan karbon monoksida. - Radio, 2014, No. 5, hlm. 36, 37.
2. Kepekatan maksimum yang dibenarkan (MPC) bahan pencemar dalam udara atmosfera kawasan berpenduduk. Piawaian kebersihan GN 2.1.6.1338-03 (diluluskan oleh Ketua Doktor Sanitari Negeri Persekutuan Rusia pada 25 Jun 2003). - URL: ohranatruda.ru/ot_ biblio/normative/data_normativ/42/4-2030/index/php.
3. Kepekatan maksimum yang dibenarkan (MPC) bahan berbahaya di udara kawasan kerja. Standard kebersihan GN 2.2.5. 1313-03 (diluluskan oleh Ketua Doktor Sanitari Negeri Persekutuan Rusia pada 27 April 2003). - URL: norm-load.ru/SNiP/Data1 / 42/42033/index.htm.
4. MEMBRAPOR Penderia gas elektrokimia. Lembaran spesifikasi untuk jenis penderia CO CO/SF-2E-S. - URL: membrapor.ch/sheet/CO-SF-2E-S.pdf.
5. TSZ121, TSZ122, TSZ124 Ketepatan yang sangat tinggi (5 pV) sifar hanyut kuasa mikro 5 V penguat kendalian. - URL: mouser.com/ds/2/389/tsz1 21 -957398.pdf.
6. Sel elektrokimia 2FS-90L. - URL: deltainfo.ru/content/elektrokhimicheskie-yacheiki-2fs-90l.
7. Penderia Elektrokimia Nota Aplikasi 2 Reka Bentuk Elektronik untuk Penderia Gas Elektrokimia. - URL: sgxsensortech. com/content/uploads/2014/08/AN2-Design-of-Electronics-for-Electrochemical-Cells.pdf.
8. Nota Aplikasi MEM1 Penderia Gas Elektrokimia. - URL: membran. ch/sheet/Application_Note_MEM1.pdf.
9. Nota Litar CN-0357. - URL: analog. com/media/en/reference-design-documentation/reference-designs/CN0357.pdf.
10. AN4348 Nota permohonan. Penyaman isyarat untuk penderia elektrokimia. - URL: st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/b7-/3a/2b/63/6c/10/46/27/DM00093722.pdf.

Pengarang: A. Kornev

Lihat artikel lain bahagian Teknologi mengukur.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Mesin untuk menipis bunga di taman 02.05.2024

Dalam pertanian moden, kemajuan teknologi sedang dibangunkan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan proses penjagaan tumbuhan. Mesin penipisan bunga Florix yang inovatif telah dipersembahkan di Itali, direka untuk mengoptimumkan peringkat penuaian. Alat ini dilengkapi dengan lengan mudah alih, membolehkan ia mudah disesuaikan dengan keperluan taman. Operator boleh melaraskan kelajuan wayar nipis dengan mengawalnya dari teksi traktor menggunakan kayu bedik. Pendekatan ini dengan ketara meningkatkan kecekapan proses penipisan bunga, memberikan kemungkinan penyesuaian individu kepada keadaan khusus taman, serta jenis dan jenis buah yang ditanam di dalamnya. Selepas menguji mesin Florix selama dua tahun pada pelbagai jenis buah, hasilnya amat memberangsangkan. Petani seperti Filiberto Montanari, yang telah menggunakan mesin Florix selama beberapa tahun, telah melaporkan pengurangan ketara dalam masa dan tenaga kerja yang diperlukan untuk menipis bunga. ...>>

Mikroskop Inframerah Lanjutan 02.05.2024

Mikroskop memainkan peranan penting dalam penyelidikan saintifik, membolehkan saintis menyelidiki struktur dan proses yang tidak dapat dilihat oleh mata. Walau bagaimanapun, pelbagai kaedah mikroskop mempunyai hadnya, dan antaranya adalah had resolusi apabila menggunakan julat inframerah. Tetapi pencapaian terkini penyelidik Jepun dari Universiti Tokyo membuka prospek baharu untuk mengkaji dunia mikro. Para saintis dari Universiti Tokyo telah melancarkan mikroskop baharu yang akan merevolusikan keupayaan mikroskop inframerah. Alat canggih ini membolehkan anda melihat struktur dalaman bakteria hidup dengan kejelasan yang menakjubkan pada skala nanometer. Biasanya, mikroskop inframerah pertengahan dihadkan oleh resolusi rendah, tetapi perkembangan terkini daripada penyelidik Jepun mengatasi batasan ini. Menurut saintis, mikroskop yang dibangunkan membolehkan mencipta imej dengan resolusi sehingga 120 nanometer, iaitu 30 kali lebih tinggi daripada resolusi mikroskop tradisional. ...>>

Perangkap udara untuk serangga 01.05.2024

Pertanian adalah salah satu sektor utama ekonomi, dan kawalan perosak adalah sebahagian daripada proses ini. Satu pasukan saintis dari Majlis Penyelidikan Pertanian India-Institut Penyelidikan Kentang Pusat (ICAR-CPRI), Shimla, telah menghasilkan penyelesaian inovatif untuk masalah ini - perangkap udara serangga berkuasa angin. Peranti ini menangani kelemahan kaedah kawalan perosak tradisional dengan menyediakan data populasi serangga masa nyata. Perangkap dikuasakan sepenuhnya oleh tenaga angin, menjadikannya penyelesaian mesra alam yang tidak memerlukan kuasa. Reka bentuknya yang unik membolehkan pemantauan kedua-dua serangga berbahaya dan bermanfaat, memberikan gambaran keseluruhan populasi di mana-mana kawasan pertanian. "Dengan menilai perosak sasaran pada masa yang tepat, kami boleh mengambil langkah yang perlu untuk mengawal kedua-dua perosak dan penyakit," kata Kapil ...>>

Berita rawak daripada Arkib Sumber semula jadi gas rumah hijau yang besar ditemui 01.02.2020 Gas hidrokarbon yang naik dari dasar Laut Merah mencemarkan atmosfera pada kadar yang sama seperti pelepasan daripada beberapa negara pengeksport bahan api fosil utama. Gas rumah hijau meresap masuk dari bawah perairan yang mengelilingi pusat peranginan dan pelabuhan beberapa negara, termasuk Mesir, Israel, Jordan dan Arab Saudi. Mereka kemudian bercampur dengan pelepasan daripada perkapalan perindustrian untuk menjadi bahan pencemar yang berbahaya. Timur Tengah mengandungi lebih separuh daripada rizab minyak dan gas dunia. Sehubungan itu, wilayah ini tertakluk kepada pengekstrakan intensif dan eksploitasi bahan api fosil, akibatnya sejumlah besar bahan pencemar gas memasuki atmosfera. Para saintis di Institut Kimia Max Planck mendapati bahawa tahap etana dan propana di udara di atas Laut Merah utara adalah 40 kali lebih tinggi daripada yang diramalkan - walaupun selepas mengambil kira pelepasan industri serantau. Pakar menganalisis semua kemungkinan sumber pelepasan gas rumah hijau, termasuk pengangkutan, pertanian, tapak pembakaran biojisim dan pengeluaran elektrik daripada hidrokarbon. Ternyata kedua-dua gas meresap dari dasar Laut Merah, dari takungan minyak dan gas semula jadi bawah tanah. Mereka kemudiannya diangkut ke permukaan melalui aliran air, di mana ia bercampur dengan gas rumah hijau lain, nitrus oksida, yang dipancarkan dalam kuantiti yang banyak oleh kapal industri. Bahan cemar yang terhasil amat berbahaya kepada kesihatan. Keadaan diburukkan lagi dengan banyaknya kapal pengangkut yang melalui utara Laut Merah. Kini ia adalah salah satu lebuh raya paling sibuk di Bumi.

Berita menarik lain:

▪ Selenide fonon

▪ Anda boleh menurunkan berat badan di pergunungan

▪ Gen kebahagiaan ditemui

▪ Hati tidak tertakluk kepada penuaan

▪ Pemuat Pertanian Autonomi Loadix

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian laman web Garland. Pemilihan artikel

▪ artikel Bantuan dengan radang dingin. Pekerjaan keselamatan dan kesihatan

▪ artikel Apa itu neon? Jawapan terperinci

▪ artikel Kristal Mesembryanthemum. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi

▪ artikel Penyesuai rangkaian dalam dimensi mahkota, 220/5 volt 0,2 ampere. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Bola langsung. Fokus rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web

www.diagram.com.ua
2000-2024