Детектор угарного газа

<час />

Фон

Детектор угарного газа - это электронное устройство, которое определяет присутствие окиси углерода (CO) в здании и подает сигнал тревоги, чтобы предупредить пассажиров о побеге. Окись углерода - это ядовитый газ без запаха, который может вырабатываться газовыми печами и водонагревателями, плитами, обогревателями или дровяными печами, если они неисправны или вентилируются неправильно. Автомобили, портативные генераторы и садовое оборудование, работающее на газе, также выделяют окись углерода и могут вызвать проблемы, если они эксплуатируются в закрытых помещениях или в пристроенных гаражах. При вдыхании окись углерода подавляет способность крови переносить кислород, замещая кислород в красных кровяных тельцах, препятствуя поступлению кислорода в органы тела. Это кислородное голодание может вызвать различный ущерб в зависимости от уровня воздействия. Воздействие низкого уровня может вызвать симптомы гриппа, включая одышку, легкие головные боли, усталость и тошноту. Воздействие более высокого уровня может вызвать головокружение, спутанность сознания, сильные головные боли, тошноту и обмороки. Продолжительное воздействие высокого уровня может привести к смерти. По данным Комиссии по безопасности потребительских товаров США, более 2500 человек умрут и 100000 получат серьезные травмы от угарного газа в течение следующих 10 лет.

Технология, используемая для обнаружения окиси углерода, изначально была разработана для промышленного применения. Например, в химической промышленности для аналитических целей используется ряд электронных газовых сенсоров. Ранние промышленные датчики включали двухкамерный датчик, который окислял окись углерода и сравнивал теплоту окисления из испытательной камеры с эталонной камерой. Для этого типа окисления требуется специальный катализатор на основе оксида платины и источник тепла для сжигания оксида углерода. Эти системы были неприемлемы для домашнего использования из-за их сложности в эксплуатации, дороговизны и недостаточной чувствительности. Тем не менее, в последнее десятилетие или около того, домашние детекторы окиси углерода стали возможны благодаря усовершенствованию передовых технологий обнаружения газов. Другие ключевые факторы также способствовали росту популярности детекторов CO. Одним из них является рост использования других бытовых устройств безопасности, таких как дымовые извещатели. Другой - повышенное осознание опасности окиси углерода. Сегодня относительно недорогие детекторы CO можно купить всего за 30-80 долларов. Фактически, во многих городах сейчас требуется, чтобы в каждом доме, квартире и отеле был установлен хотя бы один детектор дыма.

Дизайн

Наиболее важным фактором конструкции детектора CO является тип датчика, который он использует. Домашние детекторы могут быть сконструированы с несколькими различными типами датчиков. Самый простой тип известен как карта обнаружения. Это карты из ДВП, на которых нанесена точка, которая химически меняет цвет под воздействием окиси углерода. Этот тип детектора не подает сигнал тревоги и требует регулярных проверок, чтобы определить, подвергался ли он воздействию угарного газа. Несмотря на то, что они недорогие (4–18 долларов), они не обеспечивают достаточной защиты для использования в качестве первичного детектора. Биомиметический гелевый сенсор - это более сложная технология, которая имитирует реакцию организма на угарный газ путем постоянного поглощения газа. Однако, поскольку этот тип датчика постоянно поглощает окись углерода, он не может правильно сбросить себя до нуля и, следовательно, более подвержен ложным срабатываниям. Кроме того, биомиметическому гелевому сенсору может потребоваться до 48 часов для сброса после воздействия, в течение которого обитатели дома остаются незащищенными. Датчики оксида металла более точны и являются распространенным типом датчиков, используемых в домашних моделях. В датчиках этого типа используются твердотельные цепи из диоксида олова, которые быстро очищаются и постоянно контролируют воздух на предмет наличия оксида углерода. Детекторы, построенные с использованием этой технологии, могут отображать концентрацию CO в цифровом виде. Когда достигается определенный уровень CO, извещатель подает сигнал тревоги. Однако эти детекторы имеют ограниченные возможности самодиагностики для определения эффективности или рабочего состояния датчика. Кроме того, они могут быть чувствительны к газам, отличным от угарного газа, которые содержатся в доме, например, к пропеллентам лака для волос. Наконец, точность этого типа датчика может снизиться до 40% после шести месяцев использования. Другой тип датчика, используемый некоторыми производителями, - это технология электрохимического зондирования с мгновенным обнаружением и откликом (IDR), которая, как утверждается, является наиболее эффективным методом обнаружения. Технология IDR используется в качестве отраслевого стандарта для профессионального измерительного оборудования и позволяет мгновенно обнаруживать присутствие окиси углерода. Детекторы, построенные с использованием этой технологии, не будут реагировать на другие газы и имеют точность в пределах плюс-минус 3%.

Еще одним важным фактором конструкции является тип источника питания для детектора. Доступны извещатели с питанием от батареи и переменного тока. Детекторы с батарейным питанием просты в установке, их легко перемещать, и они продолжают работать во время перебоев в подаче электроэнергии, когда могут использоваться системы аварийного обогрева. Однако батареи необходимо заменять не реже одного раза в два года. С другой стороны, съемные извещатели с питанием от сети переменного тока не требуют замены батареи. Эти устройства с электрическим приводом способны устранять ложные показания в течение нескольких минут. Подключаемые извещатели с резервным аккумулятором также доступны по несколько более высокой цене. В дополнение к моделям с аккумулятором и подключаемым модулем доступны некоторые модели, которые можно установить на месте. Этот стиль позволяет соединить несколько детекторов вместе так, чтобы все они подавали сигнал тревоги при обнаружении угарного газа одним из детекторов.

Компоненты

Детекторы угарного газа состоят из следующих компонентов:датчика, который может измерять концентрацию газа и посылать сигнал, когда концентрация окиси углерода достигает заданного уровня; микропроцессор, который принимает электрические сигналы от датчика и может посылать сигналы на сирену и панель управления; визуальный дисплей (обычно жидкокристаллический дисплей (ЖКД)), на котором отображается уровень CO и другая рабочая информация; цепь сигнализации, способная генерировать звук, достаточно громкий, чтобы разбудить людей, спящих в областях, прилегающих к детектору; подключение к источнику питания (вилка переменного тока, подключение аккумулятора или и то, и другое); печатная плата, служащая базой для электронных компонентов; и пластиковый корпус, в котором собраны все компоненты.

Производственный
процесс

Производство детектора угарного газа включает три основных этапа. Первым шагом является изготовление отдельных электронных компонентов и установка этих компонентов на печатную плату. Второй - изготовление пластикового корпуса. Третий шаг включает сборку всех компонентов, тестирование для подтверждения работоспособности и упаковку для отправки.

Компонентная конструкция

• 1 Печатная плата собирается из схематических планов путем нанесения покрытия (или добавления) меди на поверхность подложки по желаемому рисунку. Различные диоды и компоненты схемы вставляются в отверстия на плате и припаиваются на место. Основные компоненты детектора, такие как сенсорная камера, звуковой сигнал и ЖК-дисплей, обычно производятся отдельно компаниями, специализирующимися на электронных компонентах. Их часто покупают производители дымовых извещателей.

Изготовление пластикового корпуса

• 2 Пластиковый корпус изготавливается методом литья под давлением, при котором пластиковая смола и другие добавки смешиваются, расплавляются и впрыскиваются в форму, состоящую из двух частей. Производство а Детектор окиси углерода включает три основных этапа. Первым шагом является изготовление отдельных электронных компонентов и установка этих компонентов на печатную плату. Второй - изготовление пластикового корпуса. Третий шаг включает сборку всех компонентов, тестирование для подтверждения работоспособности и упаковку для отправки. под давлением. После того, как пластик остынет, форма открывается, и пластиковый корпус выталкивается. Детали могут потребовать ручной чистки, чтобы сгладить небольшие дефекты или заусенцы на пластике.

Окончательная сборка и упаковка

• 3 Печатная плата установлена ​​в корпус и выполнены соответствующие подключения. Устанавливается тестовая кнопка, добавляется монтажный кронштейн и устанавливается крышка для завершения сборки. Соответствующие идентификационные и предупреждающие этикетки наклеиваются с помощью клея, чувствительного к давлению. Репрезентативное количество единиц проверяется на производительность перед упаковкой. Наконец, блоки упаковываются и отправляются дистрибьюторам.

Контроль качества

Ключевым элементом контроля качества производства детекторов CO является калибровка датчика. Детекторы CO более высокого качества на самом деле являются газоанализаторами, которые постоянно оценивают локальную концентрацию CO по сравнению с внутренним стандартом. Этот процесс калибровки позволяет датчикам различать нормальный фоновый уровень CO и опасно высокую концентрацию. В нормальных условиях приемлемый фоновый уровень может достигать 25-35 частей на миллион (ppm). Вредное воздействие может произойти, если концентрация достигнет диапазона 75-100 ppm. Стандарты лаборатории Underwriter для детекторов CO требуют, чтобы они подавали сигнал тревоги в течение 90 минут после воздействия 100 ppm CO; в течение 35 минут при воздействии 200 ppm; и в течение 15 минут при воздействии 400 ppm. Ранние детекторы CO нужно было калибровать вручную, помещая прибор в среду с известной концентрацией CO и измеряя результаты. Однако этот процесс был дорогостоящим и трудоемким и поэтому использовался только для дорогостоящего промышленного оборудования. С ростом популярности бытовых устройств потребовались более эффективные методы калибровки. Высококачественные современные детекторы оснащены функциями внутренней калибровки, которые могут выполнять диагностические тесты низкого уровня выбросов газов на регулярной основе для подтверждения точности и рабочего состояния датчика. Если детектор обнаруживает какую-либо проблему с датчиком, он издает специальный звуковой сигнал, чтобы предупредить людей, что датчик неисправен. Кроме того, каждый извещатель оснащен кнопкой тестирования, позволяющей вручную оценить цепь аварийной сигнализации.

Лаборатория Underwriters (UL) выпустила стандарты качества, принятые в индустрии детекторов CO. С 1 октября 1995 года извещатель должен иметь номер «UL 2034», если он соответствует действующим стандартам безопасности и качества.

Будущее

Будущее детекторов окиси углерода постоянно развивается по мере совершенствования газоизмерительной электроники. Ранее описанная технология IDR является одним из примеров этой передовой технологии. Будущие детекторы также будут включать аналогичные расширенные функции. Повышенная управляемость, обеспечиваемая интерфейсами с компьютерным управлением, сделает будущие устройства более удобными для пользователя. Они предлагают потребителю выгоду в виде комбинированных устройств безопасности. Например, будущие поколения детекторов с компьютерным управлением могут быть связаны с бытовыми приборами, которые с наибольшей вероятностью выделяют окись углерода, такими как газовые печи или водонагреватели. Когда устройство обнаруживает неприемлемо высокие уровни CO, оно отправляет сигнал устройству, чтобы прекратить процесс сгорания и перекрыть поток газа, чтобы больше не выделялся оксид углерода. По мере появления новых моделей с повышенной чувствительностью и другими дополнительными функциями детекторы CO станут еще более удобными для пользователя и еще более полезными в качестве спасательных устройств.