Электронный датчик газа на основе AF-50

Электронный датчик газа служит для обнаружения и информирования о наличии газов в воздухе. В устройстве использован датчик AF-50японского производства, реагирующий на несколько газов. Переходные характеристики используемого датчика представляет схема.

Внутри датчика находится встроенный нагреватель, разогревающий датчик до температуры примерно 350 °С. Если в воздухе находится газ, то с поверхности датчика освобождается кислород, который заключен в его окисле. В результате наступает падение сопротивления датчика, которое зависит от концентрации обнаруженного газа.

Сопротивление разогретого датчика в чистом воздухе равно 10 кОм. Измерительная схема построена с использованием операционного усилителя, работающего как компаратор. Напряжение с делителя, образованного резистором R2 и сопротивлением датчика AF50, подается на инверторный вход операционного усилителя.

Напряжение смещения на неинверторном входе устанавливается потенциометром Р2. Если на неинверторном входе напряжение меньше, чем на инверторном, то на выходе компаратора господствует низкий уровень напряжения. Такая ситуация возникает, когда датчик находится в чистом воздухе.

В момент появления в окрестностях датчика газа его сопротивление уменьшается, уменьшается также напряжение на инверторном входе, и при пересечении порога, установленного потенциометром Р2, наступает изменение выходного состояния компаратора на высокое. Снимается блокировка с генератора, построенного на элементе А микросхемы 4093. Светодиод D8, сигнализирующий тревогу, начнет мигать, и раздастся прерывистый сигнал зуммера. Такое состояние длится до момента уменьшения концентрации газа в воздухе и связанного с этим роста сопротивления датчика.

Поскольку в момент включения в сеть индикатора сопротивление датчика очень высокое, на время нагревания использована схема задержки. После включения питания зажигается зеленый светодиод D5, сигнализирующий наличие питающего напряжения. Начинается зарядка конденсатора С5 через резистор R9.

На выходе элемента С микросхемы 4093 господствует высокое состояние, которое блокирует работу зуммера и светодиода D8, сигнализирующего тревогу. После зарядки конденсатора С5 до напряжения, после которого наступает изменение состояния элемента на противоположное (примерно 2 мин), зажигается светодиод D7 (желтый), сигнализирующий состояние бодрствования определителя газа. Появление в воздухе газа вызовет включение сигнализации.

Вся схема определителя газа вместе с блоком питания смонтирована на одной печатной плате. Монтаж следует начать с пайки всех резисторов, конденсаторов и полупроводниковых элементов, обращая внимание на правильность их монтажа. Перед пайкой трансформатора следует удостовериться, подключена ли вторичная обмотка (12 В) к соединениям, соответствующим точкам пайки на плате.

В таком случае соединение на плате следует выполнить отрезком проволоки.

Стабилизатор LM317 следует оборудовать радиатором площадью в несколько квадратных сантиметров. После проверки правильности монтажа можно приступить к наладке устройства. Датчик остается неподключенным. Включается напряжение сети.

Должен зажечься светодиод D5. Затем потенциометром Р1 устанавливается напряжение на выходе стабилизатора US1 (LM317) равным 5 В+/-0,05 В. После выключения питания подключается датчик AF50 (выводы грелки обозначены на корпусе буквами Н). Снова включается устройство. Через примерно 2 мин должен зажечься светодиод D7.

Еще раз проверяется напряжение на выходе стабилизатора. Если появилась разница, ее необходимо исправить. Измеряем напряжение на выводе 2 микросхемы US2 (LM358).

Подключается вольтметр к выводу 3 этой микросхемы, и потенциометром Р2 устанавливается напряжение на несколько десятков милливольт меньше, чем было на выводе 2. Для испытаний можно использовать зажигалку. Следует поднести зажигалку к датчику и на секунду открыть выход газа (не зажигая). Должен включиться звуковой сигнал и мигать светодиод D8. Несколько секунд спустя сигнал должен выключиться. Датчик реагирует на дым, природный газ, бутан, угарный газ.

Чувствительность схемы (концентрация газа, при которой наступает включение сигнала) регулируется потенциометром Р2. После нагревания схемы в течение нескольких десятков часов рекомендуется произвести его повторную калибровку.

Датчик монтируется снаружи корпуса и соединяется с платой с помощью коротких отрезков проволоки. Во время эксплуатации поверхность датчика следует время от времени промывать спиртом.

Определитель газа устанавливается в помещении, где находятся газовые устройства: на кухне, в ванной, где для нагрева воды используются газовые колонки. Недостатком датчика является зависимость сопротивления от влажности воздуха. Поэтому, устанавливая датчик на кухне, не рекомендуется размещать его непосредственно над газовой плитой.

Все пробы следует производить с соблюдением всех мер предосторожности. Эксперименты можно производить с газом от зажигалок, газовых баллонов и дымом. На плате находится сетевой блок питания.

На него подается 220 В/50 Гц, на что следует обратить внимание при наладке модуля.