Sensore di vapori di alcol. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La quantità di alcol consumato "pro capite" (più precisamente, per corpo) di alcol è in alcuni casi molto critica (ad esempio, per i conducenti). In molti paesi europei (Germania, Finlandia, Polonia, ecc.), qualche anno fa, sono comparsi sul mercato libero i rilevatori di vapori di alcol, o i cosiddetti "alcotester" (Roadtest). Certo, non si tratta di dispositivi professionali, ma permettono anche di controllare l '"odore" e valutare la propria condizione dopo aver assunto qualcosa di "riscaldante". Opzioni etilometro. prodotti da diverse aziende, ce ne sono molti, ma non ci sono ancora dispositivi simili di produzione domestica in libera vendita.

"Alcotester" (Fig. 1) è un analizzatore di lari di alcol, oltre a toluene, xilene e altre sostanze organiche volatili. Nella parte superiore del dispositivo è presente un tubo di plastica sostituibile, progettato per soffiare aria attraverso la bocca (nel dispositivo). Quando si accende l'alimentazione, si sente un breve segnale acustico (picco-picco), dopo 1 ... 2 s - il secondo (simile al primo) e la parola "Attendi" lampeggia sull'indicatore (sotto, sotto i numeri). Durante questo periodo di 10...12 s, il sensore entra nella modalità di misurazione. Successivamente, il terzo segnale acustico lo indica. che il dispositivo sia pronto per il funzionamento (per l'analisi dell'aria ricevuta). Allo stesso tempo sull'indicatore "Attendi" è sostituito da "Pronto".

Se dopo il terzo segnale "non soffiare nel tubo*", il dispositivo percepisce la stessa aria che ha già analizzato e, non trovando differenze, emette un verdetto negativo entro 10 ... 12 s (in medicina, un negativo risultato è considerato buono, non confermando la diagnosi). Questo stato è indicato sull'indicatore dalla scritta "OFF" (senza alcun segnale). Il sistema di autospegnimento spegne l'alimentazione del dispositivo dopo circa 1.5 minuti (per risparmiare le batterie ). Quando viene rilevata la presenza di vapore alcolico nel respiro, il dispositivo fornisce letture digitali sull'indicatore (massimo 4000 - basta dimenticare l'auto) e conferma il suo studio con segnali infiniti, che possono essere spenti sia con il pulsante "Reset" (test prima) o "Power".

Nel dispositivo è installato uno speciale sensore per la presenza di impurità nell'aria del tipo TGS-2620 (Taguchi Gas Sensor - Fig. 2) della Figaro Engineering Inc (Giappone). Il pioniere di questi sensori nel 1962 fu l'inventore giapponese N. Taguchi. La maggior parte dei sensori TGS (TGS-822, TGS-2620) sono a base di ossido di stagno. La resistenza di questi sensori alla corrente continua nell'aria ordinaria è elevata e in presenza di impurità (vapori di origine organica) nell'aria, la resistenza diminuisce drasticamente.

La dipendenza della resistenza relativa del sensore dalla concentrazione di gas è mostrata in Fig.3. I sensori non sono universali, ad esempio il sensore di vapore di alcol non risponde alla presenza di freon. Un tipico circuito di commutazione del sensore è mostrato in Fig.4.

(clicca per ingrandire)

Se colleghi un tale sensore a un comparatore (dispositivo di confronto), quest'ultimo reagirà a un cambiamento nella resistenza del sensore e attiverà l'allarme. Per un funzionamento efficace dei sensori, è necessaria una tensione costante di circa 5 V. Pertanto, tale dispositivo può essere utilizzato con successo con alimentazione autonoma, ad esempio da 3-4 batterie AAA miniaturizzate. Solo il costo dei sensori sconvolge: quasi 50 USD. Il dispositivo proposto funziona secondo un principio simile, con l'unica differenza che non ha segnali sonori intermedi e indicazione digitale, ma mostra solo due stati: ubriaco (il suono dura fino allo spegnimento dell'alimentazione) o non ubriaco (nessun suono) .

Lo schema dell '"Alcotester" che utilizza il sensore TGS-2620 è mostrato in Fig.5.

(clicca per ingrandire)

La tensione di alimentazione per il riscaldatore del sensore B1 viene fornita alla sua uscita 1, l'uscita del riscaldatore 4 è collegata al filo comune.Per elaborare il segnale di uscita del sensore, viene utilizzato il comparatore DA2 (K554SAZ), che confronta le tensioni ai suoi ingressi. L'ingresso non invertente del comparatore è collegato all'uscita 2 del sensore e l'ingresso invertente è collegato alla catena R2-R3-R4-R5, che crea una tensione di riferimento compensata in temperatura (dovuta al termistore R2) U0 .

L'amplificatore operazionale DA1 con elementi VD1, R6, C2, R7, R9 fornisce un ritardo di 1 ... 1,5 minuti, necessario per eliminare i falsi positivi all'accensione e alle misurazioni. Senza questo ritardo, il dispositivo potrebbe emettere un allarme indipendentemente dalla presenza di vapore alcolico.

Quando una variazione della tensione di uscita di B1 sotto l'influenza del vapore di alcol con una concentrazione superiore al limite impostato fa scattare il comparatore DA1, un livello elevato alla sua uscita assicura che la capsula sonora con un generatore incorporato HA1 o altro dispositivo di allarme sia acceso.

Senza un circuito di compensazione della temperatura, il segnale del sensore potrebbe variare nell'intervallo 600...3400 ppm a una data concentrazione di vapori alcolici di 1500 ppm (a una temperatura ambiente di 20°C e un'umidità del 65%). La dipendenza della resistenza relativa del sensore dalla temperatura ambiente è mostrata in Fig.6.

Il termistore R1 viene utilizzato per la compensazione della temperatura. La tensione U0 può variare nell'intervallo 2,5...3,2 V a una temperatura ambiente di +40°C e un'umidità relativa del 65% e, di conseguenza, nell'intervallo 1,9...3,1 V a una temperatura di - 10° CON.

I risultati dell'utilizzo di un resistore di compensazione della temperatura sono presentati nella tabella.

Il condensatore C1 attenua le ondulazioni di tensione quando il dispositivo è alimentato da una fonte di alimentazione di rete. Il diodo VD1 impedisce la corrente di dispersione del condensatore di ossido C2, dettagli. Termistore R1 - tipo NTC. MMT o simili. Il transistor VT1 è sostituito da KT601, KT603, KT940 con qualsiasi indice di lettere, il chip DA1 è sostituito da KR140UD1208, KR140UD6. Diodo VD1 - KD521, KD522 con qualsiasi indice di lettere. Condensatori di ossido CI, C2 - tipo K50-29 o simili.

Emettitore sonoro HA1 - qualsiasi con un generatore AF integrato per una tensione di 5 ... 12 V. Per una segnalazione luminosa aggiuntiva, in parallelo con la capsula HA1, è possibile collegare un LED (tipo AL307BM o simile con una corrente fino a 10 mA) con un anodo all'alimentazione "+" con una resistenza collegata in serie 470...750 Ohm. L'alimentazione del dispositivo (se non si utilizza una batteria) è stabilizzata, con una tensione di 5 V (± 5%). Il consumo di corrente non supera i 70 mA (escluso l'indicatore LED). Tranne il sensore TGS-2620. In questo circuito è possibile utilizzare i sensori Murata TGS-880, TGS-2181 o TGS-822 (tensione di alimentazione - 12...15 V).

Autore: A. Kashkarov, G.S. -Pietroburgo

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