국내 가스 누출 경보. 계획, 설명

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주거 및 작업 공간의 공기 중 폭발성 가스 농도를 지속적으로 모니터링하는 것이 발화를 방지하는 가장 효과적인 방법입니다. 시간이 지남에 따라 가스 안전의 관련성은 점점 커지고 있습니다. 우리를 둘러싼 대기 환경에는 생명의 원천인 산소뿐만 아니라 폭발성 가스와 같은 위험한 물질도 포함될 수 있습니다. 가스 감지기는 기술 안전 장치 역할을 합니다. 그들은 환경에서 유해 가스의 과도한 농도를 감지하도록 설계되었습니다.

가장 폭발성이 강한 가스 중 하나인 천연 가스는 난방, 물 가열 및 요리를 위한 값싼 연료로 일상 생활에서 널리 사용됩니다. 아시다시피 천연가스의 주성분은 메탄(CH₄), 70~98%를 함유한다. 따라서 천연가스의 누출을 감시하기 위해서는 공기 중의 메탄 농도에 반응하는 센서를 사용해야 한다.

메탄과 공기의 혼합물에서 화염 전파의 농도 한계(부피 퍼센트 기준): 하한 - 5, 상한 - 15 [1]. 화염 전파 하한 농도(LEL) 또는 폭발 하한치(LEL)는 산화제(공기, 산소)와 균질한 혼합물에서 혼합물을 통한 화염 전파가 가능한 최소 비율의 가연성 물질입니다. 발화원(외부 화염, 스파크 등급 등)과의 모든 거리. 메탄의 경우 100% LEL(LEL) = 5vol% = 50000ppm = 33500mg/m³ [2].

일반적으로 시중에서 판매되는 대부분의 가스 누출 감지기는 부피의 XNUMX%로 설정되어 있습니다. 이 농도에서 경보를 울리고 방의 환기 시스템을 켜고 전자기 밸브를 사용하여 주거용 건물이나 아파트의 가스 공급 시스템으로의 가스 공급을 차단합니다.

펠리스터 유형의 반도체 및 열 촉매 센서는 설계가 간단하기 때문에 가연성 가스의 누출을 모니터링하는 데 가장 적합합니다. 일반적으로 반도체 센서는 대기 중 허용되는 메탄 농도 초과를 알리는 데만 사용되며 가스 농도를 측정해야 하는 경우 400펠리스터 열 촉매 센서가 사용됩니다. 그들은 두 개의 펠리스터를 포함합니다 - 백금 와이어의 나선형으로, 통과하는 전류에 의해 약 XNUMX의 온도로 가열됩니다. ^оC. 기존의 저항 전압 분배기를 형성합니다(그림 1).

국내 가스 누출 감지기
쌀. 1. 저항성 분압기

공기 중에 메탄이 없을 때 두 펠리스터의 저항은 동일하므로 분배기의 출력 전압은 정확히 공급 전압 U의 절반입니다._피트. 활성 펠리스터는 표면에 촉매층으로 덮여 있기 때문에 메탄이 있는 상태에서 이 가스는 공기 산소에 의해 산화됩니다. 활성 펠리스터의 온도가 상승하고 저항이 증가합니다. 측정 브리지에 이러한 센서를 포함하면 브리지의 불균형 전압을 쉽게 측정할 수 있습니다.

∆U=U_O -U_피트/ 2,

그런 다음 가스의 농도를 결정합니다.

열 촉매 센서는 저렴하고 사용하기 쉽지만 여러 가지 단점이 있습니다. 첫째, 가스 농도가 높으면 센서가 과포화되어 작동하지 않습니다. 둘째, 시간이 지남에 따라 촉매가 고갈되어 센서 감도가 감소합니다. 셋째, 센서에서 일어나는 화학 반응에는 산소가 필요하므로 산소가 부족할 경우 센서는 판독값을 크게 과소평가합니다. 마지막으로 열 촉매 센서는 특정 물질에 의해 "독성"될 수 있습니다. 예를 들어 규산염이나 고농도의 황화수소(H₂에스). 또한 열 촉매 센서는 유지 관리가 필요합니다. 제대로 작동하는지 정기적인 점검이 필요합니다. 펠리스터의 수명은 최대 XNUMX~XNUMX년입니다.

이러한 모든 단점에는 신뢰성이 높고 거의 문제가 없는 적외선 가연성 가스 센서(NDIR 센서)가 없습니다. 감지기 측정 및 정규화를 통해 가스에 의한 적외선 흡수 정도를 평가합니다. 검출기는 두 파장의 적외선을 사용합니다. 그들 중 하나는 가스를 흡수하고 두 번째는 그렇지 않습니다. 센서는 흡수된 방사선의 수준을 측정하고 기준 수준과 비교합니다. 이 정보는 거의 모든 센서에 마이크로프로세서가 내장되어 있는 다소 복잡한 알고리즘에 따라 처리됩니다.

PrimePell 시리즈[3]의 디지털 NDIR 센서는 펠리스터 센서를 대체할 수 있습니다. PrimePell 센서의 중심에는 특허 받은 IR 센서와 센서를 제어하고 가스 농도를 계산하여 그 결과를 아날로그 및 디지털 형식으로 출력하는 ARM V7 마이크로프로세서가 있습니다. 마이크로컨트롤러는 또한 센서의 상태를 모니터링하고 정전을 등록합니다. 디지털 정보는 직렬 포트 또는 인터페이스 I를 통해 수신할 수 있습니다.²C는 센서의 작동 모드도 변경합니다.

올바른 공급 전압으로 PrimePell 센서는 이전에 가스 분석기에 설치된 촉매 열 센서를 대체할 수 있으며 이를 위해 분석기를 수정할 필요가 없습니다.

PrimePell 적외선 메탄 센서를 사용하는 가정용 가스 누출 감지기의 레이아웃은 Fig. 2. 이 센서의 감도는 100% LEL에서 100mV입니다. 센서 및 저항 R1-R3의 내부 "펠리스터"는 측정 브리지를 형성합니다. 브리지의 대각선에서 가져온 신호는 고정 이득 1으로 계측 증폭기 DA10을 증폭합니다. 1000mV의 출력 전압은 100% LEL에 해당합니다. 따라서 내장된 디지털 전압계 PV1의 판독값은 수십 밀리볼트 단위로 수치상으로 LEL의 백분율과 동일합니다.

쌀. 그림 2. PrimePell 적외선 메탄 센서를 사용한 가정용 가스 누출 감지기의 개략도(확대하려면 클릭)

영국(센서 제조국)에서 100% LEL은 4,4% v/v이며 우리나라에서는 5% v/v가 아닙니다. 이를 기반으로 2 볼륨 퍼센트에 해당하는 비교기 DA227의 응답 임계값은 저항 R5 및 R6을 선택하여 1mV로 설정됩니다. 높은 임계값 설정 정확도가 필요하지 않습니다. 비교기가 트리거되면 생성기가 내장된 HA1 피에조 이미터가 경보 신호를 보냅니다. 또한 UXNUMX 광 커플러를 통한 비교기의 신호는 환기 시스템 제어 장치 (팬 라이트 오프너, 배기 팬 등) 및 가스 공급을 차단하는 전자기 가스 밸브 인 액추에이터로 이동합니다.

공기 중에 메탄이 없을 때 가변 저항 R1를 사용하여 디지털 전압계 PV2의 제로 판독 값을 설정하는 것으로 장치 조정이 줄어 듭니다. 센서의 보증 서비스 수명은 최소 XNUMX년입니다. 성능을 확인할 필요가 없는 경우가 많습니다.

문학

소련 GOST 5542-87의 국가 표준 "산업 및 가정용 가연성 천연 가스. 사양". - URL: ukrgazkom.com. ua/assets/files/normative/5542-87.pdf.
가장 일반적인 가연성 및 독성 가스에 대한 농도 비율 표(정상 조건). - URL: centros.ru/tablica-gazy.
PrimePell 펠리스터 교체용 적외선 가스 센서. - URL: terraelectronica.ru/%2Fpdf%2FCLAIRAIR%2FPrimePell-datasheet-DES10-Iss4.pdf.

저자: A. Kornev

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일부 전문가에 따르면 미래에는 기존 하드 드라이브가 위상 상태를 변경할 수 있는 재료로 만들어진 셀이 있는 칩으로 대체될 것이라고 합니다. 예를 들어 게르마늄, 텔루르 및 안티몬은 비슷한 방식으로 작용합니다. 이러한 물질을 포함하는 메모리 셀은 적시에 결정 상태가 될 수 있으며 결정 상태에서 비정질 상태로 전환될 수 있습니다. 결정질 형태에서 전지는 전류를 완벽하게 전도하고, 비정질 형태에서는 절연체가 된다. 이것은 약간의 정보(XNUMX 또는 XNUMX)를 기억하기에 충분합니다.

이러한 메모리가 저렴하고 대량 생산되기 위해서는 기존의 실리콘 미세 회로와 새로운 재료를 결합하는 방법을 배워야 합니다. 가장 좋은 방법 중 하나는 몇 나노미터 두께의 필라멘트 형태로 세포를 만드는 것입니다. 그러나 실을 생산하는 기술은 고온이 필요하며 이는 신소재에 파괴적입니다. Massachusetts Institute of Technology와 Singapore University of Technology and Design의 Angela Belcher와 Desmond Loke는 실온에서 미세한 필라멘트를 만드는 방법을 발견했습니다.

연구원들은 상 상태를 변경할 수 있는 게르마늄과 주석 입자를 사용했습니다. 그리고 길이가 약 13nm인 M80 박테리오파지 바이러스는 대장균에 기생하여 실을 모으는 데 도움이 되었습니다. 바이러스 표면의 분자는 음전하를 띠기 때문에 양전하를 띤 게르마늄과 주석 입자를 끌어당길 수 있습니다. 바이러스가 없는 용액에서는 입자에서 형태가 없는 덩어리만 얻어졌습니다. 그리고 바이러스를 용액에 첨가하자마자 입자가 표면에 달라붙었습니다. 에너지 분산형 X선 분광법을 이용한 용액 연구에서 입자가 수십 나노미터 두께의 실로 일렬로 늘어서 있음을 보여주었다.

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