隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高，空調(diào)的安裝使用越來(lái)越普及，冷媒的使用量也越來(lái)越大。傳統(tǒng)的R22冷媒會(huì)破環(huán)臭氧層，因此空調(diào)越來(lái)越多的空調(diào)系統(tǒng)使用R32和R290等環(huán)保冷媒。然而R290冷媒具有易燃易爆的特點(diǎn)，當(dāng)空氣中的冷媒成分達(dá)到一定濃度，遇到明火則有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。這一特點(diǎn)已經(jīng)成為其在空調(diào)制冷系統(tǒng)上的推廣的阻礙。
下面工采網(wǎng)小編為大家介紹一種基于TGS2610傳感器的空調(diào)冷媒泄漏檢測(cè)方法，可以快速實(shí)現(xiàn)可燃冷媒泄漏檢測(cè)，確保可燃冷媒在空調(diào)上的安全應(yīng)用。
1、爆炸極限
可燃?xì)怏w與空氣混合達(dá)到一定濃度范圍的時(shí)候，遇到明火則會(huì)產(chǎn)生爆炸。這個(gè)能產(chǎn)生爆炸的濃度范圍定義為爆炸極限，其中低的爆炸濃度稱為爆炸下限LEL，高的爆炸濃度稱為爆炸上限UEL。
2、報(bào)警設(shè)定值
為了確?？諝庵谢旌系目扇?xì)怏w不會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置需要在可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限LEL之前就提前報(bào)警。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:可燃?xì)怏w的一級(jí)報(bào)警設(shè)定值小于或等于25%爆炸下限;二級(jí)報(bào)警設(shè)定值小于或等于50%爆炸下限。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，考慮到傳感器檢測(cè)偏差和實(shí)際安裝環(huán)境影響，通常報(bào)警設(shè)定值設(shè)置得更低，通常為5%~10%LEL。
3、半導(dǎo)體氣體傳感器
氣體種類繁多，因此用于檢測(cè)各種氣體的傳感器也各不一樣，常用的技術(shù)有:電化學(xué)、催化燃燒、紅外和半導(dǎo)體等。
其中半導(dǎo)體氣體傳感器是一種用金屬氧化物制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化，通過(guò)檢測(cè)該阻值變化即可檢測(cè)出空氣中的敏感氣體濃度。
半導(dǎo)體式氣體傳感器在其問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用普遍、有利用價(jià)值的一種傳感器。
4.TGS2610傳感器
TGS2610是一種半導(dǎo)體式氣體傳感器，該傳感器對(duì)丙烷即R290，具有很高的靈敏度，可以快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出空氣中的丙烷成分。因此該傳感器可以用于檢測(cè)空調(diào)系統(tǒng)中可燃冷媒的泄漏情況。
該傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的T0-5金屬封裝，不但體積小、應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，而且高性能、壽命長(zhǎng)，同時(shí)也提供酒精過(guò)濾型號(hào)，可以過(guò)濾家用環(huán)境酒精等干擾氣體的影響，尤其適用于對(duì)成本和體積要求特別高的家用空調(diào)產(chǎn)品。
一、硬件設(shè)計(jì)
由于半導(dǎo)體式傳感器的生產(chǎn)工藝原因，每個(gè)生產(chǎn)出來(lái)的傳感器的電阻Rs并不是一個(gè)固定值。因此氣體傳感器應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)每個(gè)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。本文針對(duì)兩種不同的校準(zhǔn)方式，描述氣體傳感器的硬件電路設(shè)計(jì)。
1.可調(diào)電阻校準(zhǔn)
原理圖如上圖所示，其工作分析如下:
(1)、電阻R1和R2分壓提供報(bào)警點(diǎn)基準(zhǔn)電壓VREF，通常這個(gè)電壓值為2.5，因此R1和R2選擇阻值相同的電阻，即R1=R2;
(2)、傳感器1腳連接到+5V，2腳通過(guò)可調(diào)電阻RL連接到地，這樣可以分壓得到傳感器采樣電壓VRL;
(3)、在正常情況下，傳感器的電阻RS遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分壓電阻RL，因此VRL小于VREF,比較器輸出高電平;當(dāng)檢測(cè)到可燃冷媒后，RS阻值急劇下降，VRL上升，當(dāng)可燃冷媒達(dá)到一定濃度之后VRL大于VREF，比較器輸出低電平，即認(rèn)為冷媒泄漏已經(jīng)達(dá)到報(bào)警點(diǎn);
(4)、傳感器生產(chǎn)時(shí)，我們需要對(duì)該電路的RL進(jìn)行校準(zhǔn):將傳感器放入裝有混合氣體的測(cè)試箱子，該混合氣體的濃度為我們需要的報(bào)警點(diǎn)濃度，比如5%LEL，然后調(diào)節(jié)可調(diào)電阻阻值，當(dāng)VRL的電壓為2.5V時(shí)，即認(rèn)為校準(zhǔn)完成。
2、根據(jù)傳感器預(yù)分類進(jìn)行校準(zhǔn)
通過(guò)可調(diào)電阻的方式，我們可以在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，但是該校準(zhǔn)方式較為麻煩，生產(chǎn)過(guò)程中也需要用到可燃冷媒，對(duì)生產(chǎn)安全會(huì)帶來(lái)一定隱患。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以采用一種更加簡(jiǎn)易的方法。
在傳感器生產(chǎn)出廠時(shí)，工廠對(duì)生產(chǎn)出來(lái)的所有傳感器進(jìn)行預(yù)分類，根據(jù)RS阻值的大小不同，平均劃分為24個(gè)檔，并且在每個(gè)傳感器本體上絲印對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用過(guò)程中只要根據(jù)不同的標(biāo)號(hào)來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的分壓電阻RL即可。
例如我們將報(bào)警點(diǎn)設(shè)置為5%LEL，對(duì)應(yīng)RL電阻如下:
通過(guò)這種方法，只要正確使用傳感器的ID編碼，其校正過(guò)程將會(huì)極大得以簡(jiǎn)化，避免了很長(zhǎng)的預(yù)處理時(shí)間和校正氣體的各種復(fù)雜操作。
二、軟件設(shè)計(jì)
通過(guò)這種方法，只要正確使用傳感器的ID編碼，其校正過(guò)程將會(huì)極大得以簡(jiǎn)化，避免了很長(zhǎng)的預(yù)處理時(shí)間和校正氣體的各種復(fù)雜操作。
TGS2610傳感器檢測(cè)流程如下：
冷媒泄漏檢測(cè)軟件流程圖
由于給傳感器通電加熱的前幾秒時(shí)間里，傳感器的電阻RS不管有沒(méi)有冷媒泄漏都會(huì)突然下降，之后才會(huì)恢復(fù)到一個(gè)穩(wěn)定的水平，在這段時(shí)間比較器會(huì)輸出DO報(bào)警信號(hào)。因此MCU進(jìn)入檢測(cè)流程之后需要增加一個(gè)延時(shí)時(shí)間，以避免誤報(bào)警，推薦時(shí)長(zhǎng)為2.5分鐘。
延時(shí)時(shí)間過(guò)后，即進(jìn)入DO報(bào)警信號(hào)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到比較器輸出的低電平時(shí)，則認(rèn)為冷媒泄漏達(dá)到報(bào)警點(diǎn)，立即停止空調(diào)運(yùn)行，并執(zhí)行冷媒回收動(dòng)作把冷媒回收到室外機(jī)，確保室內(nèi)冷媒濃度不會(huì)達(dá)到爆炸點(diǎn)。
五、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)TGS2610氣體傳感器的應(yīng)用，我們可以及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)出冷媒泄漏的情況并且冷媒回收，確?？扇祭涿綉?yīng)用安全。而且該方法具有電路簡(jiǎn)單、生產(chǎn)便利、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，可以在使用可燃冷媒的空調(diào)系統(tǒng)上推廣使用。
來(lái)源：《科學(xué)與技術(shù)》2020年28卷9期 ? 作者：陳彩歡
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：傳感器應(yīng)用_儀表儀器應(yīng)用_電子元器件產(chǎn)品 – 工采資訊 http://www.negome.com/23092.html
