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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sensor de vapor de álcool. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Eletrônica na medicina A quantidade de álcool consumida "per capita" (mais precisamente, por corpo) de álcool é em alguns casos muito crítica (por exemplo, para motoristas). Em muitos países europeus (Alemanha, Finlândia, Polônia, etc.), há alguns anos, surgiram no mercado livre detectores de vapor de álcool, ou os chamados "alcotesters" (Roadtest). Claro, estes não são dispositivos profissionais, mas também permitem que você controle o "cheiro" e avalie sua condição após tomar algo "aquecendo". Opções de bafômetro. fabricados por empresas diferentes, existem muitos, mas ainda não existem dispositivos semelhantes de produção nacional à venda livre. "Alcotester" (Fig. 1) é um analisador de lars de álcool, bem como tolueno, xileno e outras substâncias orgânicas voláteis. Na parte superior do dispositivo existe um tubo de plástico substituível, projetado para soprar o ar pela boca (para o dispositivo). Ao ligar a energia, um sinal sonoro curto (pico-pico) é ouvido, após 1 ... 2 s - o segundo (semelhante ao primeiro), e a palavra "Espere" pisca no indicador (abaixo, sob os números). Durante este período de 10...12 s, o sensor entra no modo de medição. Depois disso, o terceiro bipe indica isso. que o dispositivo está pronto para operação (para a análise do ar recebido). Ao mesmo tempo, o indicador "Espera" é substituído por "Pronto".
Se após o terceiro sinal "não sopre no tubo *", o aparelho percebe o mesmo ar que já analisou e, não encontrando diferenças, em 10 ... 12 s emite um veredicto negativo (na medicina, um negativo resultado é considerado bom, não confirmando o diagnóstico). Este estado é indicado no indicador pela inscrição "OFF" (sem sinais). O sistema de desligamento automático desliga o dispositivo após cerca de 1.5 minutos (para economizar baterias ).Quando é detectada a presença de vapor de álcool na respiração, o aparelho dá leituras digitais no indicador (máximo 4000 - basta esquecer o carro) e confirma seu estudo com sinais infinitos, que podem ser desligados tanto com o botão "Reset" (teste primeiro) ou "Power". Um sensor especial para a presença de impurezas no ar do tipo TGS-2620 (Taguchi Gas Sensor - Fig. 2) da Figaro Engineering Inc (Japão) está instalado no dispositivo. O pioneiro desses sensores em 1962 foi o inventor japonês N. Taguchi. A maioria dos sensores TGS (TGS-822, TGS-2620) são baseados em óxido de estanho. A resistência desses sensores à corrente contínua no ar comum é alta e, na presença de impurezas (vapores de origem orgânica) no ar, a resistência diminui drasticamente.
A dependência da resistência relativa do sensor com a concentração de gás é mostrada na Fig.3. Os sensores não são universais, por exemplo, o sensor de vapor de álcool não responde à presença de freon. Um circuito típico de comutação de sensor é mostrado na Fig.4.
Se você conectar esse sensor a um comparador (dispositivo de comparação), este último reagirá a uma mudança na resistência do sensor e ligará o alarme. Para operação efetiva dos sensores, é necessária uma tensão constante de cerca de 5 V. Portanto, tal dispositivo pode ser usado com sucesso com fonte de alimentação autônoma, por exemplo, de 3-4 baterias AAA em miniatura. Apenas o custo dos sensores atrapalha - quase 50 USD. O dispositivo proposto opera com princípio semelhante, com a única diferença de que não possui sinais sonoros intermediários e indicação digital, mas mostra apenas dois estados: embriagado (o som dura até que a energia seja desligada) ou não embriagado (sem som) . O esquema do "Alcotester" usando o sensor TGS-2620 é mostrado na Fig.5.
A tensão de alimentação para o aquecedor do sensor B1 é fornecida à sua saída 1, a saída do aquecedor 4 é conectada ao fio comum. Para processar o sinal de saída do sensor, é usado o comparador DA2 (K554SAZ), que compara as tensões em suas entradas. A entrada não inversora do comparador é conectada à saída 2 do sensor e a entrada inversora é conectada à cadeia R2-R3-R4-R5, que cria uma tensão de referência U2 compensada por temperatura (devido ao termistor R0) . O amplificador operacional DA1 com os elementos VD1, R6, C2, R7, R9 fornece um atraso de 1 ... 1,5 minutos, necessário para eliminar falsos positivos quando a energia é ligada e as medições. Sem esse retardo, o aparelho pode disparar um alarme independente da presença de vapor de álcool. Quando uma mudança na tensão de saída de B1 sob a influência de vapor de álcool com concentração superior ao limite definido aciona o comparador DA1, um nível alto em sua saída garante que a cápsula de som com um gerador embutido HA1 ou outro dispositivo de alarme seja ligadas. Sem um circuito de compensação de temperatura, o sinal do sensor pode variar na faixa de 600 ... 3400 ppm em um determinado valor da concentração de vapor de álcool de 1500 ppm (em uma temperatura ambiente de 20°C e umidade de 65%) . A dependência da resistência relativa do sensor com a temperatura ambiente é mostrada na Fig.6.
O termistor R1 é usado para compensação de temperatura. A tensão U0 pode variar na faixa de 2,5...3,2 V a uma temperatura ambiente de +40°C e umidade relativa de 65% e, portanto, na faixa de 1,9...3,1 V a uma temperatura de - 10° COM. Os resultados do uso de um resistor de compensação de temperatura são apresentados na tabela.
O capacitor C1 suaviza as ondulações de tensão quando o dispositivo é alimentado por uma fonte de alimentação elétrica. O diodo VD1 evita a corrente de fuga do capacitor de óxido C2, detalhes. Termistor R1 - tipo NTC. MMT ou similar. O transistor VT1 é substituído por KT601, KT603, KT940 com qualquer índice de letras, o chip DA1 é substituído por KR140UD1208, KR140UD6. Diodo VD1 - KD521, KD522 com qualquer índice de letras. Capacitores de óxido CI, C2 - tipo K50-29 ou similar. Emissor de som HA1 - qualquer um com um gerador AF embutido para uma tensão de 5 ... 12 V. Para sinalização luminosa adicional, em paralelo com a cápsula HA1, você pode conectar um LED (tipo AL307BM ou similar com uma corrente de até a 10 mA) com um ânodo para a fonte de alimentação "+" com um resistor conectado em série 470...750 Ohm. A alimentação do aparelho (caso não utilize bateria) é estabilizada, com tensão de 5 V (± 5%). O consumo de corrente não excede 70 mA (excluindo o indicador LED). Exceto sensor TGS-2620. Neste circuito podem ser utilizados sensores Murata TGS-880, TGS-2181 ou TGS-822 (tensão de alimentação - 12...15 V). Autor: A.Kashkarov, G.S. -Petersburgo
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