eng
Выпуск #1/2011
И.Романова
Высокочувствительные датчики газа. Новинки от Figaro Engineering
Высокочувствительные датчики газа. Новинки от Figaro Engineering
Просмотры: 4034
Фирма Figaro Engineering – один из мировых лидеров производства недорогих датчиков детектирования и определения концентрации горючих, токсичных газов и газовых примесей в составе воздуха для таких применений, как пожарно-охранная безопасность, вентиляция и кондиционирование помещений, контроль качества воздуха, бытовые устройства и автомобильная индустрия. Среди потребителей датчиков Figaro известные мировые компании – BMW, Mitsubishi Heavy Industries, General Motors, Daikin и другие. Сегодня в мире работают более 200 млн. газовых сенсоров производства Figaro.
Теги: полупроводниковые датчики газа характеристики датчиков. электрохимические датчики газа с твердым и жидким электролитом
Первое место в мире по потреблению датчиков Figaro среди сегментов мирового рынка (более 40% от объема продаж) занимают бытовые детекторы утечки природного газа в домах, оборудованных газовыми плитами или газовыми системами отопления. На вором месте (около 20%) – воздухоочистители, кондиционеры и системы вентиляции помещений, а на третьем (15%) – приложения автомобильной электроники (системы кондиционирования и климат-контроль салона, детекторы взрывоопасных газов для газовых двигателей и другие).
Весь производственный процесс, в том числе разработка новых типов датчиков, их изготовление и тестирование, имеет международный сертификат качества ISO 9001, который гарантирует потребителям отличные технические параметры изделий, а также их надежность и стабильность в эксплуатации. Все датчики газа изготавливаются по бессвинцовой технологии и соответствуют нормам экологической безопасности ISO14001.
Компания Figaro предлагает широкий ассортимент не только датчиков для определения концентрации различных газов (метана, пропана, кислорода, углекислого газа, паров бензина, алкоголя и др.), но и устройств калибровки датчиков и модулей измерения концентрации газов с микропроцессором для обработки данных (табл.1). Сегодня фирма Figaro производит три типа датчиков газа: полупроводниковые, электрохимические и каталитические. Рассмотрим их более подробно.
Полупроводниковые газовые датчики
Первооткрывателем полупроводниковых датчиков в 1962 году стал японский изобретатель Наойоши Тагучи, в честь которого прибор и был назван TGS – Taguchi Gas Sensor). Промышленное производство полупроводниковых сенсоров широко развито во всем мире, но основная доля мирового рынка приходится на японские компании. Фирма Figaro – признанный лидер в этой области, годовой объем производства сенсоров составляет около 5 млн. шт. Также компания изготавливает приборы на основе сенсоров, включая элементную базу и схемотехнические решения с программируемыми устройствами. Полупроводниковые датчики выполнены на основе пленок оксида олова, сопротивление которых в чистом (свежем) воздухе очень высоко. Однако оно резко снижается при попадании на пленки взрывоопасных веществ (метана, пропана, CO, водорода и т.д.), паров органического происхождения (алкоголя, кетона, эфирного масла, бензола и т.д.) и многих других газов и примесей.
Например, в сенсорах на основе оксида олова определение концентрации СО определяется по изменгению сопротивления чувствительного элемента. На поверхности окиси олова при соприкосновении с молекулой СО происходит химическая реак-
ция доокисления углерода: SnO2 + 2CO = Sn + 2CO2.
Соответственно, если концентрация СО в воздухе увеличивается, число молекул Sn возрас-тает, что приводит к понижению сопротивления чувствительного элемента. Чтобы обеспечить непрерывный процесс измерения СО поверхность сенсора периодически восстанавливают путем доокисления ранее восстановленного олова нагреванием.
Реальная зависимость сопротивления от концентрации СО нелинейная, так как на скорость химической реакции существенно влияет температура, несколько меньше – влажность и точность поддержания температуры нагревателя при проведении восстановительной реакции.
Полупроводниковые датчики (рис.1) изготавливают с привлечением современных микроэлектронных технологий, что обусловливает их низкую стоимость при массовом производстве, а также высокие технические и энергосберегающие характеристики.
Для того чтобы физико-химические процессы протекали на поверхности чувствительного слоя достаточно быстро, обеспечивая быстродействие на уровне нескольких секунд, сенсор периодически разогревается до температуры 450–500°С, что активизирует его поверхность. Нагревателем служит резистивный слой, выполненный из инертных материалов (Pl, RuO2, Au и др.) и электрически изолированный от полупроводникового слоя.
При кажущейся простоте такие методы сконцентрировали в себе все последние достижения материаловедения и микроэлектронной технологии. Это повышает конкурентоспособность сенсора, поскольку он может работать несколько лет, периодически находясь в “стрессовом“ состоянии при разогреве до 500°С и сохраняя при этом высокие эксплутационные характеристики, чувствительность, стабильность, селективность при малой потребляемой мощности (в среднем несколько десятков милливатт).
В настоящее время фирма Figaro выпускает два семейства полупроводниковых датчиков на основе оксида металла: серия 8 (TGS800..TGS883, TGS203) и серия 2000 (TGS2180…TGS2620). Последняя отличается от предыдущей версии более современной толстопленочной технологией изготовления (рис.2), в которой используется техника трафаретной печати на подложке, что позволяет производить датчики газа определенной серии с одинаковыми характеристиками. Срок службы полупроводниковых датчиков около 10 лет (при нормальных условиях окружающей среды), так как чувствительное к газу химическое вещество, содержащийся в них в процессе работы не расходуется. Основные модели полупроводниковых датчиков серий 8 и 2000 и их электрические параметры приведены в табл.2 и 3.
Если сравнить два типа полупроводниковых датчиков аммиака на основе оксида металла: TGS826 и TGS2444 (см. табл.1), то датчик серии 2000 – TGS2444 имеет большую чувствительность к аммиаку, начиная с 1 ppm, меньшую кросс-чувствительность к спирту, лучшую надежность, более компактный корпус и меньшее энергопотребление. К недостаткам можно отнести большее, чем у TGS826, время отклика на изменение концентрации аммиака, но это не мешает эффективно применять их использованию в детекторах аммиака для рефрижераторов и в системах управления вентиляцией на птицефермах и в других аграрных комплексах.
Помимо полупроводниковых датчиков серий 8 и 2000 следует отметить недавно появившуюся серию 3000. В датчиках этой серии кардинально изменена конструкция нагревательного элемента, уменьшены его размеры и следовательно значительно снижена потребляемая им мощность. Типичным представителем этой серии является комбинированный датчик TGS3870 (см. табл.1), способный детектировать одновременно два газа – метан и CO. При этом он имеет миниатюрные размеры и малое энергопотребление. В сравнении с подобными датчиками от конкурентных производителей TGS3870 менее чувствителен к интерферционным газам (водород, алкогольные испарения), обладает лучшей чувствительностью даже в условиях высокой влажности и имеет лучшую долговременную стабильность и надежность. TGS3870 рекомендуется в первую очередь разработчикам детекторов утечки газа для жилых помещений и газовых котельных.
Электрохимические датчики газа с твердотельным электролитом
Figaro была первой компанией, которая успешно внедрила в серийное производство датчики углекислого газа (CO2) на основе твердотельного электролита по запатентованной фирмой Figaro технологии. Эти датчики (TGS4160, TGS4161) характеризуются компактными размерами, низкими энергопотреблением и стоимостью и большим временем наработки на отказ.
Датчик TGS4160 имеет в своем составе гибридную структуру (сенсор) из твердого электролита (рис.3), чувствительную к углекислому газу, и термистор, который служит для компенсации температурной зависимости сенсора. Гибридная структура, расположенная между двумя электродами, содержит нагревательный элемент, выполненный в виде платиновой подложки.
Датчик TGS4160 отличается хорошей линейной зависимостью между ЭДС и концентрацией углекислого газа (в логарифмическом масштабе), тогда как для угарного газа (СО) и этанола (C2H5OH) значение ЭДС с ростом концентрации не изменяется. Чтобы обеспечить максимальную точность измерений, Figaro предлагает в таких случаях использовать специально разработанный измерительный модуль CDM4160 (см. табл.1), содержащий микропроцессор для цифровой обработки сигнала. Технические параметры датчиков концентрации углекислого газа, изготавливаемых на основе твердого электролита, приведены в табл.4.
Электрохимические датчики газа с жидким электролитом
Датчики с жидким электролитом (рис.4) не содержат нагревательного элемента, а значит – не потребляют электроэнергию, поэтому идеально подходят для переносных устройствах с электропитанием от батареек или аккумуляторов. Сегодня компания Figaro выпускает два вида сенсоров данного типа: кислородные и угарного газа. Они демонстрируют высокую точность, хорошую линейность и превосходную чувствительность при измерении концентрации газа.
В отличие от кислородных датчиков других производителей, чувствительным элементом которых является гальваническая ячейка с водным раствором щелочи калия (КОН), в кислородных датчиках Figaro применяется многокомпонентный электролитический раствор кислоты, созданный по оригинальной технологии стойкий к воздействию газов (таких, как CO2), легко вступающих в реакцию окисления. Срок годности электролита кислотного типа в десять раз превышает срок годности щелочных электролитов.
Величина выходного тока датчика линейно пропорциональна концентрации кислорода (строго говоря, его парциальному давлению) в измеряемой газовой смеси, контактирующей с мембраной. При этом снимаемое напряжение однозначно характеризует эту концентрацию и является выходным параметром датчика. Технические характеристики кислородных датчиков представлены в табл.5.
В сравнении со своими ближайшими конкурентами датчики SK-25 и SK-50 имеют исключительно низкую чувствительность к интерференционным газам, в частности к CO2. также они демонстрируют высокую долговременную стабильность основных параметров, таких как время отклика и выходное напряжение, а также более линейную зависимость выходного сигнала от концентрации кислорода. К недостаткам SK-25 можно отнести более значительную зависимость выходного сигнала от давления атмосферы.
Датчики SK-25 применимы в медицине (инструменты для анестезии, респираторы, обогатители кислорода), в биотехнологии (кислородные инкубаторы); в пищевой индустрии (рефрижераторы, теплицы); в системах контроля качества воздуха (кондиционеры); в охранно-безопасных устройствах (детекторы кислорода, детекторы пожара); в системах контроля процесса эффективного сгорания топлива (теплоэнергетика).
Среди датчиков угарного газа можно выделить новый электрохимический сенсор с жидким электролитом TGS5042 (рис.5), который заключен корпус от обычной пальчиковой батарейки AA и работает в диапазоне температур от -40 до 70°С при концентрациях CO от 0 до 10000 ppm. При сравнении с подобными сенсорами от других производителей датчик TGS5042 имеет преимущества: в нем используется слабощелочной раствор электролита, который удовлетворяет всем требованиям по экологической безопасности; отсутствуют утечки электролита из корпуса датчика, износ электродов и расход химических материалов датчика в процессе работы; прибор демонстрирует низкую чувствительность к интерференционным газам; имеет невысокую стоимость; длительный срок эксплуатации и отличается простотой калибровки.
Датчик разработан в соответствии с требованиями европейских (EN50291) и американских (UL2034) стандартов по точности измерения, экономичности и другим параметрам для CO-детекторов. Отмечается линейная зависимость выходного напряжения от концентрации CO в диапазоне от 0 до 10000 ppm. Среди основных сфер применения этих датчиков можно отметить бытовые детекторы газа и CO-мониторы для индустриальных применений, управление системой вентиляции в местах парковки автотранспорта внутри гаражей и зданий, CO-детекторы для речного и морского транспорта, детекторы пожара, управление заслонкой подачи наружного воздуха в салон автомобиля.
Термокаталитические датчики
Датчик метана серии TGS6810 – один из перспективных продуктов компании. Figaro Engineering в течение более 37 лет выпускала в основном полупроводниковые датчики. Теперь она освоила производство очень качественных термокаталитических датчиков. Они принципиально отличаются от полупроводниковых. Термокаталитические датчики имеют более широкий диапазон измеряемых концентраций, чем полупроводниковые, и работают с большей точностью при высоких концентрациях газа – от 1000 ppm и выше. Поэтому они неприменимы в качестве детекторов малой концентрации газа (при малых концентрациях газа – 15–100 ppm – применяются полупроводниковые датчики), но очень удобны для создания систем безопасности.
Каталитические датчики используют обычно для определения наличия и концентрации взрывоопасных газов, таких как метан, пропан, водород, ацетилен. В таких устройствах поверхность чувствительного элемента покрыта тонким слоем катализатора, например, платины, палладия или диоксида олова. Попадающий на слой катализатора газ окисляется кислородом воздуха и вызывает дополнительный нагрев этого слоя. Изменение температуры вызывает электрический сигнал, который усиливается электронной схемой. Figaro уже имеет большой опыт работы в области производства каталитических датчиков. Датчики имеют большой срок службы, стабильные и линейные выходные характеристики, быстрое времея отклика. Данные характеристики делают эти датчики для детектирования многих взрывоопасных газов.
В отличие от каталитических датчиков газа других производителей (например, модель NAP-50A компании Nemoto), датчик метана TGS6810 содержит внутри адсорбент, поглощающий пары алкоголя, благодаря чему его кросс-чувствительность к спирту, диоксиду серы (SO2) и водороду будет намного меньше. Долговременная надежность и срок эксплуатации TGS6810 также заметно выше (около десяти лет при нормальных условиях эксплуатации), чем у NAP-50A. Кроме того, TGS6810 более стойкий к воздействию силиконовым компаундом, чем традиционные каталитические датчики. Датчики TGS6810 соответствуют европейским нормам EN50194 для детекторов взрывоопасных газов и могут с успехом применяться в устройствах, которые сигнализируют о превышении допустимого уровня концентрации метана. Цена их колеблется в диапазоне 5–20 долл., а продолжительность работы составляет до трех лет. Однако у каталитических сенсоров есть один минус – со временем под воздействием «каталитических ядов» (силиконовые масла, пары кислот, сероводород) катализатор портится, что ухудшает свойства прибора. Но мы редко встречаемся с этими веществами в быту, поэтому за продолжительность работы сенсоров можно особо не беспокоиться.
Каталитические датчики Figaro отличаются компактными размерами, длительным сроком службы, стабильными и линейными выходными характеристиками, быстрым временем отклика. Это делает их идеальными для детектирования многих взрывоопасных газов.
Литература
Васильев А., Олихов И., Соколов А. Газовые сенсоры для пожарных извещателей – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №2, с.24–27.
Игнатьева Н. Датчики газа фирмы Figaro. – Электроника: НТБ, 2005, №2, с.34–37.
Коваль Ю. Детекторы газа нашли свое применение при контроле качества воздуха. – Мир автоматизации, 2006, №6, с.18–23.
www.figarosensor.com
Весь производственный процесс, в том числе разработка новых типов датчиков, их изготовление и тестирование, имеет международный сертификат качества ISO 9001, который гарантирует потребителям отличные технические параметры изделий, а также их надежность и стабильность в эксплуатации. Все датчики газа изготавливаются по бессвинцовой технологии и соответствуют нормам экологической безопасности ISO14001.
Компания Figaro предлагает широкий ассортимент не только датчиков для определения концентрации различных газов (метана, пропана, кислорода, углекислого газа, паров бензина, алкоголя и др.), но и устройств калибровки датчиков и модулей измерения концентрации газов с микропроцессором для обработки данных (табл.1). Сегодня фирма Figaro производит три типа датчиков газа: полупроводниковые, электрохимические и каталитические. Рассмотрим их более подробно.
Полупроводниковые газовые датчики
Первооткрывателем полупроводниковых датчиков в 1962 году стал японский изобретатель Наойоши Тагучи, в честь которого прибор и был назван TGS – Taguchi Gas Sensor). Промышленное производство полупроводниковых сенсоров широко развито во всем мире, но основная доля мирового рынка приходится на японские компании. Фирма Figaro – признанный лидер в этой области, годовой объем производства сенсоров составляет около 5 млн. шт. Также компания изготавливает приборы на основе сенсоров, включая элементную базу и схемотехнические решения с программируемыми устройствами. Полупроводниковые датчики выполнены на основе пленок оксида олова, сопротивление которых в чистом (свежем) воздухе очень высоко. Однако оно резко снижается при попадании на пленки взрывоопасных веществ (метана, пропана, CO, водорода и т.д.), паров органического происхождения (алкоголя, кетона, эфирного масла, бензола и т.д.) и многих других газов и примесей.
Например, в сенсорах на основе оксида олова определение концентрации СО определяется по изменгению сопротивления чувствительного элемента. На поверхности окиси олова при соприкосновении с молекулой СО происходит химическая реак-
ция доокисления углерода: SnO2 + 2CO = Sn + 2CO2.
Соответственно, если концентрация СО в воздухе увеличивается, число молекул Sn возрас-тает, что приводит к понижению сопротивления чувствительного элемента. Чтобы обеспечить непрерывный процесс измерения СО поверхность сенсора периодически восстанавливают путем доокисления ранее восстановленного олова нагреванием.
Реальная зависимость сопротивления от концентрации СО нелинейная, так как на скорость химической реакции существенно влияет температура, несколько меньше – влажность и точность поддержания температуры нагревателя при проведении восстановительной реакции.
Полупроводниковые датчики (рис.1) изготавливают с привлечением современных микроэлектронных технологий, что обусловливает их низкую стоимость при массовом производстве, а также высокие технические и энергосберегающие характеристики.
Для того чтобы физико-химические процессы протекали на поверхности чувствительного слоя достаточно быстро, обеспечивая быстродействие на уровне нескольких секунд, сенсор периодически разогревается до температуры 450–500°С, что активизирует его поверхность. Нагревателем служит резистивный слой, выполненный из инертных материалов (Pl, RuO2, Au и др.) и электрически изолированный от полупроводникового слоя.
При кажущейся простоте такие методы сконцентрировали в себе все последние достижения материаловедения и микроэлектронной технологии. Это повышает конкурентоспособность сенсора, поскольку он может работать несколько лет, периодически находясь в “стрессовом“ состоянии при разогреве до 500°С и сохраняя при этом высокие эксплутационные характеристики, чувствительность, стабильность, селективность при малой потребляемой мощности (в среднем несколько десятков милливатт).
В настоящее время фирма Figaro выпускает два семейства полупроводниковых датчиков на основе оксида металла: серия 8 (TGS800..TGS883, TGS203) и серия 2000 (TGS2180…TGS2620). Последняя отличается от предыдущей версии более современной толстопленочной технологией изготовления (рис.2), в которой используется техника трафаретной печати на подложке, что позволяет производить датчики газа определенной серии с одинаковыми характеристиками. Срок службы полупроводниковых датчиков около 10 лет (при нормальных условиях окружающей среды), так как чувствительное к газу химическое вещество, содержащийся в них в процессе работы не расходуется. Основные модели полупроводниковых датчиков серий 8 и 2000 и их электрические параметры приведены в табл.2 и 3.
Если сравнить два типа полупроводниковых датчиков аммиака на основе оксида металла: TGS826 и TGS2444 (см. табл.1), то датчик серии 2000 – TGS2444 имеет большую чувствительность к аммиаку, начиная с 1 ppm, меньшую кросс-чувствительность к спирту, лучшую надежность, более компактный корпус и меньшее энергопотребление. К недостаткам можно отнести большее, чем у TGS826, время отклика на изменение концентрации аммиака, но это не мешает эффективно применять их использованию в детекторах аммиака для рефрижераторов и в системах управления вентиляцией на птицефермах и в других аграрных комплексах.
Помимо полупроводниковых датчиков серий 8 и 2000 следует отметить недавно появившуюся серию 3000. В датчиках этой серии кардинально изменена конструкция нагревательного элемента, уменьшены его размеры и следовательно значительно снижена потребляемая им мощность. Типичным представителем этой серии является комбинированный датчик TGS3870 (см. табл.1), способный детектировать одновременно два газа – метан и CO. При этом он имеет миниатюрные размеры и малое энергопотребление. В сравнении с подобными датчиками от конкурентных производителей TGS3870 менее чувствителен к интерферционным газам (водород, алкогольные испарения), обладает лучшей чувствительностью даже в условиях высокой влажности и имеет лучшую долговременную стабильность и надежность. TGS3870 рекомендуется в первую очередь разработчикам детекторов утечки газа для жилых помещений и газовых котельных.
Электрохимические датчики газа с твердотельным электролитом
Figaro была первой компанией, которая успешно внедрила в серийное производство датчики углекислого газа (CO2) на основе твердотельного электролита по запатентованной фирмой Figaro технологии. Эти датчики (TGS4160, TGS4161) характеризуются компактными размерами, низкими энергопотреблением и стоимостью и большим временем наработки на отказ.
Датчик TGS4160 имеет в своем составе гибридную структуру (сенсор) из твердого электролита (рис.3), чувствительную к углекислому газу, и термистор, который служит для компенсации температурной зависимости сенсора. Гибридная структура, расположенная между двумя электродами, содержит нагревательный элемент, выполненный в виде платиновой подложки.
Датчик TGS4160 отличается хорошей линейной зависимостью между ЭДС и концентрацией углекислого газа (в логарифмическом масштабе), тогда как для угарного газа (СО) и этанола (C2H5OH) значение ЭДС с ростом концентрации не изменяется. Чтобы обеспечить максимальную точность измерений, Figaro предлагает в таких случаях использовать специально разработанный измерительный модуль CDM4160 (см. табл.1), содержащий микропроцессор для цифровой обработки сигнала. Технические параметры датчиков концентрации углекислого газа, изготавливаемых на основе твердого электролита, приведены в табл.4.
Электрохимические датчики газа с жидким электролитом
Датчики с жидким электролитом (рис.4) не содержат нагревательного элемента, а значит – не потребляют электроэнергию, поэтому идеально подходят для переносных устройствах с электропитанием от батареек или аккумуляторов. Сегодня компания Figaro выпускает два вида сенсоров данного типа: кислородные и угарного газа. Они демонстрируют высокую точность, хорошую линейность и превосходную чувствительность при измерении концентрации газа.
В отличие от кислородных датчиков других производителей, чувствительным элементом которых является гальваническая ячейка с водным раствором щелочи калия (КОН), в кислородных датчиках Figaro применяется многокомпонентный электролитический раствор кислоты, созданный по оригинальной технологии стойкий к воздействию газов (таких, как CO2), легко вступающих в реакцию окисления. Срок годности электролита кислотного типа в десять раз превышает срок годности щелочных электролитов.
Величина выходного тока датчика линейно пропорциональна концентрации кислорода (строго говоря, его парциальному давлению) в измеряемой газовой смеси, контактирующей с мембраной. При этом снимаемое напряжение однозначно характеризует эту концентрацию и является выходным параметром датчика. Технические характеристики кислородных датчиков представлены в табл.5.
В сравнении со своими ближайшими конкурентами датчики SK-25 и SK-50 имеют исключительно низкую чувствительность к интерференционным газам, в частности к CO2. также они демонстрируют высокую долговременную стабильность основных параметров, таких как время отклика и выходное напряжение, а также более линейную зависимость выходного сигнала от концентрации кислорода. К недостаткам SK-25 можно отнести более значительную зависимость выходного сигнала от давления атмосферы.
Датчики SK-25 применимы в медицине (инструменты для анестезии, респираторы, обогатители кислорода), в биотехнологии (кислородные инкубаторы); в пищевой индустрии (рефрижераторы, теплицы); в системах контроля качества воздуха (кондиционеры); в охранно-безопасных устройствах (детекторы кислорода, детекторы пожара); в системах контроля процесса эффективного сгорания топлива (теплоэнергетика).
Среди датчиков угарного газа можно выделить новый электрохимический сенсор с жидким электролитом TGS5042 (рис.5), который заключен корпус от обычной пальчиковой батарейки AA и работает в диапазоне температур от -40 до 70°С при концентрациях CO от 0 до 10000 ppm. При сравнении с подобными сенсорами от других производителей датчик TGS5042 имеет преимущества: в нем используется слабощелочной раствор электролита, который удовлетворяет всем требованиям по экологической безопасности; отсутствуют утечки электролита из корпуса датчика, износ электродов и расход химических материалов датчика в процессе работы; прибор демонстрирует низкую чувствительность к интерференционным газам; имеет невысокую стоимость; длительный срок эксплуатации и отличается простотой калибровки.
Датчик разработан в соответствии с требованиями европейских (EN50291) и американских (UL2034) стандартов по точности измерения, экономичности и другим параметрам для CO-детекторов. Отмечается линейная зависимость выходного напряжения от концентрации CO в диапазоне от 0 до 10000 ppm. Среди основных сфер применения этих датчиков можно отметить бытовые детекторы газа и CO-мониторы для индустриальных применений, управление системой вентиляции в местах парковки автотранспорта внутри гаражей и зданий, CO-детекторы для речного и морского транспорта, детекторы пожара, управление заслонкой подачи наружного воздуха в салон автомобиля.
Термокаталитические датчики
Датчик метана серии TGS6810 – один из перспективных продуктов компании. Figaro Engineering в течение более 37 лет выпускала в основном полупроводниковые датчики. Теперь она освоила производство очень качественных термокаталитических датчиков. Они принципиально отличаются от полупроводниковых. Термокаталитические датчики имеют более широкий диапазон измеряемых концентраций, чем полупроводниковые, и работают с большей точностью при высоких концентрациях газа – от 1000 ppm и выше. Поэтому они неприменимы в качестве детекторов малой концентрации газа (при малых концентрациях газа – 15–100 ppm – применяются полупроводниковые датчики), но очень удобны для создания систем безопасности.
Каталитические датчики используют обычно для определения наличия и концентрации взрывоопасных газов, таких как метан, пропан, водород, ацетилен. В таких устройствах поверхность чувствительного элемента покрыта тонким слоем катализатора, например, платины, палладия или диоксида олова. Попадающий на слой катализатора газ окисляется кислородом воздуха и вызывает дополнительный нагрев этого слоя. Изменение температуры вызывает электрический сигнал, который усиливается электронной схемой. Figaro уже имеет большой опыт работы в области производства каталитических датчиков. Датчики имеют большой срок службы, стабильные и линейные выходные характеристики, быстрое времея отклика. Данные характеристики делают эти датчики для детектирования многих взрывоопасных газов.
В отличие от каталитических датчиков газа других производителей (например, модель NAP-50A компании Nemoto), датчик метана TGS6810 содержит внутри адсорбент, поглощающий пары алкоголя, благодаря чему его кросс-чувствительность к спирту, диоксиду серы (SO2) и водороду будет намного меньше. Долговременная надежность и срок эксплуатации TGS6810 также заметно выше (около десяти лет при нормальных условиях эксплуатации), чем у NAP-50A. Кроме того, TGS6810 более стойкий к воздействию силиконовым компаундом, чем традиционные каталитические датчики. Датчики TGS6810 соответствуют европейским нормам EN50194 для детекторов взрывоопасных газов и могут с успехом применяться в устройствах, которые сигнализируют о превышении допустимого уровня концентрации метана. Цена их колеблется в диапазоне 5–20 долл., а продолжительность работы составляет до трех лет. Однако у каталитических сенсоров есть один минус – со временем под воздействием «каталитических ядов» (силиконовые масла, пары кислот, сероводород) катализатор портится, что ухудшает свойства прибора. Но мы редко встречаемся с этими веществами в быту, поэтому за продолжительность работы сенсоров можно особо не беспокоиться.
Каталитические датчики Figaro отличаются компактными размерами, длительным сроком службы, стабильными и линейными выходными характеристиками, быстрым временем отклика. Это делает их идеальными для детектирования многих взрывоопасных газов.
Литература
Васильев А., Олихов И., Соколов А. Газовые сенсоры для пожарных извещателей – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №2, с.24–27.
Игнатьева Н. Датчики газа фирмы Figaro. – Электроника: НТБ, 2005, №2, с.34–37.
Коваль Ю. Детекторы газа нашли свое применение при контроле качества воздуха. – Мир автоматизации, 2006, №6, с.18–23.
www.figarosensor.com
Отзывы читателей
