От бытовой техники, такой как кондиционеры, до электрических дымоходов и систем безопасности в промышленности, обнаружение газов или дыма очень важно. Датчики утечки газа/дыма являются очень важной частью таких систем. Эти небольшие датчики реагируют на присутствующий в помещении дым/газ, тем самым информируя систему о любых изменениях, происходящих в концентрации молекул в газообразном состоянии.
Датчики газа/дыма доступны в широком диапазоне спецификаций в зависимости от уровня чувствительности, типа измеряемого газа/дыма, физических размеров и многих других факторов. Когда газ взаимодействует с этим датчиком, он сначала ионизируется до своих составляющих, а затем поглощается чувствительным элементом. Эта адсорбция создает на элементе разность потенциалов, которая передается процессорному блоку через выходные контакты в виде тока. Что это за чувствительный элемент? Он внутри датчика или снаружи? Как он работает? Из чего состоит датчик? Давайте это узнаем из нашей статьи.
Сам датчика газа или дыма состоит из стального корпуса, под которым расположен чувствительный элемент. Этот чувствительный элемент подвергается воздействию тока через соединительные провода. Этот ток известен как ток нагрева, через него, газ или дым, приближающиеся к чувствительному элементу, ионизируются и поглощаются чувствительным элементом. Это изменяет сопротивление чувствительного элемента, что меняет значение тока, выходящего из него.
На фотографии выше показан внешний вид стандартного датчика газа/дыма: стальная сетка, зажимное кольцо и выводы. Верхняя часть представляет собой сетку из нержавеющей стали, которая выполняет следующие функции:
- Отфильтровывает взвешенные частицы, чтобы только газообразные элементы могли пройти внутрь датчика.
- Защищает внутренние элементы датчика.
- Сохранение целостности сенсорного модуля при высоких температурах и давлениях газа.
Для эффективного управления вышеперечисленными функциями стальная сетка выполнена в два слоя. Сетка крепится к остальной части датчика с помощью зажимного кольца с медным покрытием.
Выводы (контакты) датчика имеют большую толщину, чтобы датчик можно было прочно подключить к цепи, а к внутренней части отводилось достаточное количество тепла. Выводы отлиты из меди и покрыты оловом. Четыре из шести выводов (A, B, C, D) предназначены для получения сигнала, а два (1,2) используются для подачи достаточного тепла на чувствительный элемент.
Контакты размещены на бакелитовой основе, которая является хорошим изолятором и обеспечивает надежное крепление выводов датчика.
Корпус датчика мы сняли, чтобы увидеть внутренние его части: чувствительный элемент и соединительные провода. Структура гексапода состоит из чувствительного элемента и шести соединительных ножек, выходящих за бакелитовое основание.
На фотографии выше показан полый чувствительный элемент, изготовленный из керамики на основе оксида алюминия и имеющий покрытие из оксида олова. Использование керамической подложки повышает эффективность нагрева, а оксид олова, будучи чувствительным к адсорбции желаемых компонентов газа (в данном случае метана и его продуктов), достаточен в качестве чувствительного покрытия.
Выводы, отвечающие за нагрев чувствительного элемента, соединены через хорошо известный токопроводящий сплав никель-хром. Выводы, отвечающие за выходные сигналы, соединены с помощью платиновых проводов, которые передают небольшие изменения тока, проходящего через чувствительный элемент. Платиновые провода подключены к корпусу чувствительного элемента, а никель-хромовые провода проходят через его полую структуру.
Чувствительный элемент
В то время как другие провода прикреплены к внешнему корпусу элемента, никель-хромовые проводки размещены внутри элемента в форме пружины. На фотографии выше показана спиральная часть проволоки, расположенной внутри полой керамики.
На фотографии выше показана керамика с диоксидом олова на верхнем покрытии, имеющая хорошие адсорбирующие свойства. Любой газ или дым имеет определенную температуру, при которой он ионизируется. Задача датчика — работать при нужной температуре, чтобы молекулы газа ионизировались. Через никель-хромовую проволоку, керамическая область чувствительного элемента подвергается нагреву током. Тепло излучается элементом в близлежащую область, где газ или пары дыма взаимодействуют с ним и ионизируются. После ионизации они поглощаются диоксидом олова. Адсорбированные молекулы изменяют сопротивление слоя диоксида олова. Это изменяет ток, протекающий через чувствительный элемент, и передается по выходным проводам на блок управления работой самого датчика.
С Уважением, МониторБанк