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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sensor de vapor de alcohol. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Electrónica en medicina La cantidad de alcohol consumida "per cápita" (más precisamente, por cuerpo) de alcohol es en algunos casos muy crítica (por ejemplo, para los conductores). En muchos países europeos (Alemania, Finlandia, Polonia, etc.), hace unos años aparecieron en el mercado libre los detectores de vapor de alcohol, o los llamados "alcotesteres" (Roadtest). Por supuesto, estos no son dispositivos profesionales, pero también le permiten controlar el "olor" y evaluar su condición después de tomar algo "calentador". Opciones de alcoholímetro. fabricados por diferentes empresas, hay muchos, pero todavía no hay dispositivos similares de producción nacional a la venta. "Alcotester" (Fig. 1) es un analizador de lars de alcohol, así como tolueno, xileno y otras sustancias orgánicas volátiles. En la parte superior del dispositivo hay un tubo de plástico reemplazable, que está diseñado para soplar aire a través de la boca (hacia el dispositivo). Cuando se enciende, se escucha una breve señal de sonido (pico-pico), después de 1 ... 2 s, el segundo (similar al primero), y la palabra "Espere" parpadea en el indicador (abajo, debajo los números). Durante este período de 10...12 s, el sensor entra en el modo de medición. Después de eso, el tercer pitido indica eso. que el aparato esté listo para funcionar (para el análisis del aire recibido). Al mismo tiempo, el indicador "Esperar" se reemplaza por "Listo".
Si después de la tercera señal "no soplar en el tubo *", el dispositivo percibe el mismo aire que ya analizó y, al no encontrar diferencias, dentro de 10 ... 12 s emite un veredicto negativo (en medicina, un negativo El resultado se considera bueno y no confirma el diagnóstico. Este estado se indica en el indicador con la inscripción "OFF" (sin ninguna señal). El sistema de apagado automático apaga el dispositivo después de aproximadamente 1.5 minutos (para ahorrar baterías). ).Cuando se detecta la presencia de vapor de alcohol en el aliento, el dispositivo da lecturas digitales en el indicador (máximo 4000 - solo necesita olvidarse del automóvil) y confirma su estudio con un sinfín de señales, que se pueden apagar con el botón "Reset" (probando primero) o "Power". En el dispositivo se instala un sensor especial para la presencia de impurezas en el aire del tipo TGS-2620 (sensor de gas Taguchi - Fig. 2) de Figaro Engineering Inc (Japón). El pionero de estos sensores en 1962 fue el inventor japonés N. Taguchi. La mayoría de los sensores TGS (TGS-822, TGS-2620) se basan en óxido de estaño. La resistencia de estos sensores a la corriente continua en el aire normal es alta, y en presencia de impurezas (vapores de origen orgánico) en el aire, la resistencia disminuye bruscamente.
La dependencia de la resistencia relativa del sensor en la concentración de gas se muestra en la Fig.3. Los sensores no son universales, por ejemplo, el sensor de vapor de alcohol no responde a la presencia de freón. Un circuito de conmutación de sensor típico se muestra en la Fig.4.
Si conecta un sensor de este tipo a un comparador (dispositivo de comparación), este último reaccionará a un cambio en la resistencia del sensor y activará la alarma. Para el funcionamiento efectivo de los sensores, se requiere un voltaje constante de aproximadamente 5 V. Por lo tanto, dicho dispositivo se puede usar con éxito con una fuente de alimentación autónoma, por ejemplo, de 3-4 baterías AAA en miniatura. Solo el costo de los sensores molesta: casi 50 USD. El dispositivo propuesto funciona con un principio similar, con la única diferencia de que no tiene señales de sonido intermedias e indicación digital, sino que muestra solo dos estados: borracho (el sonido dura hasta que se apaga la alimentación) o no borracho (sin sonido) . El esquema del "Alcotester" utilizando el sensor TGS-2620 se muestra en la Fig.5.
El voltaje de suministro para el calentador del sensor B1 se suministra a su salida 1, la salida del calentador 4 está conectada al cable común.Para procesar la señal de salida del sensor, se usa el comparador DA2 (K554SAZ), que compara los voltajes en sus entradas. La entrada no inversora del comparador está conectada a la salida 2 del sensor, y la entrada inversora está conectada a la cadena R2-R3-R4-R5, lo que crea un voltaje de referencia U2 con compensación de temperatura (debido al termistor R0). . El amplificador operacional DA1 con elementos VD1, R6, C2, R7, R9 proporciona un retraso de 1 ... 1,5 minutos, necesario para eliminar los falsos positivos cuando se enciende la alimentación y las mediciones. Sin este retraso, el dispositivo puede hacer sonar una alarma independientemente de la presencia de vapor de alcohol. Cuando un cambio en el voltaje de salida de B1 bajo la influencia del vapor de alcohol con una concentración que excede el límite establecido activa el comparador DA1, un alto nivel en su salida asegura que la cápsula de sonido con un generador incorporado HA1 u otro dispositivo de alarma esté encendido Sin un circuito de compensación de temperatura, la señal del sensor podría variar en el rango de 600 ... 3400 ppm a un valor dado de concentración de vapor de alcohol de 1500 ppm (a una temperatura ambiente de 20°C y una humedad del 65%) . La dependencia de la resistencia relativa del sensor con la temperatura ambiente se muestra en la Fig.6.
El termistor R1 se utiliza para la compensación térmica. La tensión U0 puede variar en el rango de 2,5...3,2 V a una temperatura ambiente de +40°C y una humedad relativa del 65% y, en consecuencia, en el rango de 1,9...3,1 V a una temperatura de - 10° CON. Los resultados del uso de una resistencia de compensación de temperatura se presentan en la tabla.
El condensador C1 suaviza las ondas de voltaje cuando el dispositivo se alimenta desde una fuente de alimentación de red. El diodo VD1 evita la corriente de fuga del condensador de óxido C2, detalles. Termistor R1 - tipo NTC. TMM o similar. El transistor VT1 se reemplaza por KT601, KT603, KT940 con cualquier índice de letras, el chip DA1 se reemplaza por KR140UD1208, KR140UD6. Diodo VD1 - KD521, KD522 con cualquier índice de letras. Condensadores de óxido CI, C2 - tipo K50-29 o similar. Emisor de sonido HA1: cualquiera con un generador AF incorporado para un voltaje de 5 ... 12 V. Para señalización de luz adicional, se puede conectar un LED (tipo AL1BM o similar con una corriente de hasta 307 mA) en paralelo con la cápsula HA10 con un ánodo a la fuente de alimentación "+" con una resistencia conectada en serie 470...750 Ohm. La fuente de alimentación del dispositivo (si no usa batería) está estabilizada, con un voltaje de 5 V (± 5%). El consumo de corriente no supera los 70 mA (excluyendo el indicador LED). Excepto sensor TGS-2620. En este circuito se pueden utilizar sensores Murata TGS-880, TGS-2181 o TGS-822 (tensión de alimentación - 12...15 V). Autor: A.Kashkarov, G.S. -Petersburgo
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