Полупроводниковые датчики газа на основе оксида олова
Первооткрывателем полупроводниковых датчиков в 1962 году был японский изобретатель
Наойоши Тагучи, в честь которого были названы первые три буквы TGS (Taguchi
Gas Sensor ) в названии газовых датчиков. Большинство TGS датчиков сделаны на
основе оксида олова, сопротивление которых в чистом (свежем) воздухе очень высоко
и сопротивление датчика резко снижается при попадании в воздух газов взрывоопасных
веществ (метан, пропан, CO, водород, и т.д.), паров органического
происхождения (алкоголь, кетон, эфирное масло, бензол, и т.д.), и многих других
газов и примесей.
В настоящее время фирма Figaro выпускает два семейства
полупроводниковых датчиков на основе оксида металла:
серия 8 (TGS800..TGS883, TGS203) и серия 2000 (TGS2180…TGS2620),
отличающаяся от предыдущей более современной толстопленочной
технологией изготовления (см. рис.3), которая использует технику трафаретной
печати на подложке, что позволяет производить датчики газа определенной серии
с исключительно схожими характеристиками между собой. Полупроводниковые датчики
являются долгоживущими (срок жизни около 10 лет, при нормальных условиях окружающей
среды), так как чувствительное к газу химическое вещество, содержащийся в этих
датчиках в процессе работы не расходуется.
Основные электрические параметры серий 8 и 2000 приведены в таблице:
|
Характеристика
|
Серия 8
|
Серия 2000
|
|
Напряжение, подаваемое на нагревательный элемент (НЭ) (VH)
|
5 В ± 0.2 В (AC/DC)
Датчик TGS203 имеет существенные отличия: малое сопротивление НЭ (1.9
Ом) и два альтернативных режима работы:
- с временем срабатывания 60с VH = 0.8 В ± 3% (AC/DC), - с временем срабатывания 90с
VH = 0.25 В ± 3% (AC/DC)
|
5 В ± 0.2 В (AC/DC) TGS2442:
VH = 5 В ± 0.2 В (DC, импульсный режим)
TGS2104, TGS2105, TGS2201 VH = 7 В ± 0.35 В (DC) |
|
Ток через нагревательный элемент
|
зависит от модели датчика (см. подробную тех. документацию)
диапазон значений: 132 мА - 200 мА
|
зависит от модели датчика (см. подробную тех. документацию)
диапазон значений 42 мА - 203 мА |
|
Напряжение питания датчика (Vс)
|
≤ 24В (AC/DC) TGS203: ≤ 12В (AC/DC) |
VC = 5 В ± 0.2 В (DC) TGS2442:
VC = 5 В ± 0.2 В (DC, импульсный режим)
TGS2104, TGS2105, TGS2201: VC ≤ 15 В (DC) |
|
Нагрузка
|
Подстроечный резистор
|
Подстроечный резистор
|
|
Потребляемая мощность датчика
|
≤15 мВт |
≤15 мВт |
|
Для корректной работы датчика необходимо соогласовать измерительную схему с внутренним сопротивлением датчика, которое зависит от конкретной модели (см. подробную тех. документацию) |
Помимо 800 и 2000 серий полупроводниковых датчиков следует отметить недавно появившуюся 3000 серию, в которой фирма Figaro кардинально изменила конструкцию нагревательного элемента, сократив его размеры и уменьшив потребляемую им мощность. Типичным представителем этой серии является комбинированный датчик TGS3870, способный детектировать одновременно два газа - метан и CO. При этом он имеет миниатюрные размеры и малое энергопотребление. В сравнении с подобными датчиками от конкурентных производителей, TGS3870 имеет меньшую чувствительность к интерферционным газам (водород, алкогольные испарения), обладают лучшей чувствительностью даже в условиях высокой влажности и имеют лучшую долговременную стабильность и надежность. TGS3870 – это оптимальный выбор для разработчиков детекторов утечки газа для жилых помещений и газовых котельных.