KR890002806B1

KR890002806B1 - An alarm

Info

Publication number: KR890002806B1
Application number: KR1019860005336A
Authority: KR
Inventors: 박긍식; 노세환; 이명호
Original assignee: 한국동력자원 연구소; 박긍식
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1989-07-31
Also published as: KR880002107A

Abstract

Peak voltage for heating and cleaning the gas detecting layer (2) at 400≰C is applied for 30-60 seconds and particular voltage (0.2-0.27V) for heating the detecting layer detect 80-90≰C to detect the CO gas. The period for this process is at least 150 seconds. The output of semiconductor detecting device is compared to a reference voltage by a comparator (3) for checking whether the CO gas is higher than certain value in density. One period delyaed signal and non-delayed signal are compared for preventing the detection of temporary high density CO gas.

Description

Hazardous Briquette Gas (CO) Detection Method

제1도는 일산화탄소 가스가 인체에 미치는 영향을 도시한 도표.1 is a chart showing the effect of carbon monoxide gas on the human body.

제2(a)도, 제2(b)도는 본 발명 방법을 실시하는데 사용된 반도체 가스 감지소자의 구성 및 특성파형도.2 (a) and 2 (b) are the configuration and characteristic waveform diagram of the semiconductor gas sensing element used to implement the method of the present invention.

제3도는 본 발명 방법을 실시한 일실시예의 회로도.3 is a circuit diagram of one embodiment in which the method of the present invention is implemented.

제4도는 제 3 도 회로의 작동 파형도.4 is an operational waveform diagram of the FIG. 3 circuit.

본 발명은 반도체 가스감지 소자를 이용하여 연탄가스 중 유해 연탄가스인 일산화탄소만을 감지하기 위한 감지방법에 관한 것으로서, 특히 순간 소멸성인 일산화탄소는 감지하지 않고 유해량의 일산화탄소가 실내에 찬 경우에만 유해 연탄가스를 감지하기 위한 유해 연탄가스 감지방법에 관한 것이다.The present invention relates to a detection method for detecting only carbon monoxide, which is harmful briquette gas in briquette gas, using a semiconductor gas sensing device. In particular, the instantaneous destructive carbon monoxide is not detected and only when harmful amounts of carbon monoxide are filled in the room. It relates to a method for detecting harmful briquette gas for detecting.

종래의 반도체 감지소자를 이용한 가스탐지기는 12시간마다 15초-30초의 작동이 되므로 인명이 연탄가스에 중독사하는 시간은 대략 공기중 일산화탄소의 함유량이 0.1-0.2%에서 1-2시간이 됨을 감지할때, 사용가치가 없는 것이고 반도체 감지소자가 일산화탄소 가스 감지용으로 설계된 것이 아니어서 종래의 장치로서는 특정 분위기를 만들어 반도체 감지소자가 일산화탄산 가스만을 검출하도록 할 수 없어 인체에 별로 유해되지 않는 가스들도 동시에 검출하므로 신뢰성이 매우 저하되는 단점이 있다.The gas detector using the conventional semiconductor sensing device operates 15 seconds to 30 seconds every 12 hours, so that the time when a person is poisoned by briquette gas is about 1-2 hours at 0.1-0.2% of carbon monoxide in the air. At this time, there is no use value and since the semiconductor sensing element is not designed for detecting carbon monoxide gas, the conventional apparatus can create a specific atmosphere so that the semiconductor sensing element can not detect carbon monoxide gas only, so there are gases that are not harmful to the human body. Detecting at the same time has the disadvantage that the reliability is very low.

특히, 반도체 감지소자는 구조가 제2(a)도에서와 같이 두개의 원통형 백금 전극(30,31)을 나란히 배열하고 두개의 백금 전극(30,31)을 산화주석(Sno₂)층(32)으로 동시에 덮고 내측에 전열선(33)을 통과시켜된 구성으로서, 반드체 감지소자의 정격특성을 제2(b)도에서와 같이 전열선(33)에 전류를 공급하여 산화주석층(32)의 온도를 400℃ 이상으로 유지시킬때 메탄가스와 같은 가연성 가스를 감지할 수 있다.In particular, the semiconductor sensing device has a structure in which two cylindrical platinum electrodes 30 and 31 are arranged side by side and the two platinum electrodes 30 and 31 are arranged in a tin oxide (Sno ₂ ) layer 32 as shown in FIG. ) And simultaneously the heating wire 33 inside the heating element, the rated characteristics of the sensing element is supplied to the heating wire 33 as shown in FIG. By keeping the temperature above 400 ° C, flammable gases such as methane can be detected.

이것은 산화주석이 소정온도(예를들어 400℃)에서 여기된 상태로되고 이때 가연성 가스분자의 정공이나 전자가 산화주석층에 전이되므로 산화주석층의 도전율이 변화되는 것을 이용하여 가연성 가스를 감지하는 것이다.This is because tin oxide is excited at a predetermined temperature (for example, 400 ° C.), and holes or electrons of the combustible gas molecules are transferred to the tin oxide layer, so that the conductivity of the tin oxide layer is changed to detect the combustible gas. will be.

이때에 온도가 저하되면 감지층에 가스의 전자교환에 의하여 가스 분자가 달라붙게 되어 피막을 형성하게 되므로 감지층(산화주석층)이 가스의 농도 및 시간의 흐름에 따라 가스를 감지할 수 있는 기능이 저하된다. 따라서 반도체 감지소자는 내장된 전열선(33)을 소정온도 400℃ 이상으로 가열하여 산화주석층(32)위의 가스피막을 제거하도록 되어있고 이때에는 산화주석층(32)의 온도도 400℃로 되므로 일산화탄소 가스의 검출은 불가능하게 된다.At this time, when the temperature decreases, the gas molecules adhere to the sensing layer by electron exchange of the gas, thereby forming a film. Thus, the sensing layer (tin oxide layer) can detect the gas according to the concentration of gas and the passage of time. Is lowered. Therefore, the semiconductor sensing element is configured to remove the gas coating on the tin oxide layer 32 by heating the built-in heating wire 33 to a predetermined temperature of 400 ° C. or higher. In this case, the temperature of the tin oxide layer 32 is also 400 ° C. The detection of carbon monoxide gas becomes impossible.

따라서 종래의 연탄가스 검지장치는 감지시간이 12시간마다 15-30초로 이루어져 인명의 일산화탄소 중독사를 방지할 수 없을뿐 아니라 정확한 일산화탄소 가스의 감지능력이 결여되어 일산화탄소 가스 이외의 가스를 감지하게 되어 오동작이 잦을 뿐 아니라 가스 감지장치가 작동될때 그 주위에 인접하여 담배연기등과 같은 순간 소실 가스도 포착되는 단점이 있다.Therefore, the conventional briquette gas detection device has a detection time of 15-30 seconds every 12 hours, which can not prevent carbon monoxide poisoning of the human life, and also lacks accurate carbon monoxide gas detection ability to detect gases other than carbon monoxide gas. In addition to the frequent, there is a disadvantage that when the gas detection device is activated, the gas disappears immediately near the surroundings such as cigarette smoke.

따라서 본 발명은 범용의 반도체 가스감지 장치로서 일산화탄소 가스만을 감지할수 있도록하며 실내의 대기중에 일산화탄소 가스가 100ppm 이상 함유됨을 감지하도록하되 감지시간대를 24시간으로 하여 연탄가스중 일산화탄소 가스에 의한 인명중독사를 예방할 수 있는 유해연탄가스(CO)감지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명의 다른 목적은 실내의 공기중에 연탄가스중 일산화탄소 가스가 소정치(예를들어 200ppm) 이상으로 분포되었을 때에만 감지작동하고 담배연기와 같은 순간 소실 가스내에 함유된 일산화탄소 가스등에는 민감하게 감지작동하지 않는 유해 연탄 가스감지방법을 제공하는데에 있다.Therefore, the present invention is a general-purpose semiconductor gas detection device to detect only carbon monoxide gas and to detect the carbon monoxide gas contained in the indoor atmosphere of more than 100ppm to prevent the life poisoning by carbon monoxide gas in the briquette gas by detecting the time period to 24 hours It is an object of the present invention to provide a method for detecting harmful coal gas (CO). In addition, another object of the present invention is to detect only when the carbon monoxide gas in the briquette gas is distributed above a predetermined value (for example 200ppm) in the indoor air, and sensitively detects the carbon monoxide gas contained in the instantaneous gas such as cigarette smoke It is to provide a method for detecting harmful briquette gas that does not work.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

반도체 가스감지 소자(1)의 가스감지층(2)을 30초-60초 동안 00℃가 되도록 허용피크 전압을 인가하여, 가스감지층(2) 주위를 clear하고, 60초-120초 동안 80-90℃가 되도록 특정전압 0.2-0.27V을 인가하여 일산화탄소를 감지하도록 하되 가스감지층(2)의 온도를 400℃와 80-90℃가 되는 주기를 적어도 2분 30초로 하여 반복 작동하도록 하고, 반도체 가스감지 소자(1)의 출력을 비교기(3)로서 기준전압과 비교 검출 하므로서 소정농도 이상의 일산화탄소 가스의 유ㆍ무를 검출하도록 하되 비교기(3)의 출력을 1주기 동안 지연시킨 신호와 지연되지 않은 신호를 비교하므로서 순간 소실 일산화탄소 가스는 검출되지 않도록 하여된 것으로서, 이러한 본 발명방법을 상세히 설명하면 일반적으로 일산화탄소 가스가 인체에 미치는 영향을 제2도의 도표에서 도시된 바와같이 200ppm의 상태에서 2시간 정도이면 어지러움을 느끼게 되고 3시간 반정도 두통과 구토 증상을 일으키게 된다. 따라서 본 발명에서는 일산화탄소가 감지 되기 시작하는 실내 공기 중 농도를 150ppm으로 하여 일산화탄소를 검출하도록 한다. 그러나 일산화탄소 150ppm 정도의 농도는 흡연자가 담배연기를 내뿜을때의 연기중에도 석여있는 정도 이므로 본 발명에서는 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있는 일산화탄소는 지속적으로 실내공기에 존재한다는 점을 착안하여 소정시간 이상동안 예를들어 6분 이상 존재하면 감지 출력이 발생되도록 한다.The permissible peak voltage is applied to the gas sensing layer 2 of the semiconductor gas sensing element 1 to be 00 ° C. for 30 seconds to 60 seconds, thereby clearing the periphery of the gas sensing layer 2, and 80 for 60 seconds to 120 seconds. Carbon monoxide is sensed by applying a specific voltage of 0.2-0.27V so that it becomes -90 ° C, and the cycle of the gas sensing layer 2 is 400 ° C and 80-90 ° C for at least 2 minutes and 30 seconds, and is repeatedly operated. By comparing and detecting the output of the semiconductor gas sensing element 1 with the reference voltage as the comparator 3, it is possible to detect the presence or absence of carbon monoxide gas of a predetermined concentration or more, but it is not delayed with the signal which delays the output of the comparator 3 for one cycle. By comparing the signals, the instantaneous disappearance of carbon monoxide gas is not detected. When the present invention is described in detail, the effect of carbon monoxide gas on the human body is generally 200p as shown in the diagram of FIG. After 2 hours in the state of pm feel dizziness and cause headache and vomiting for about 3 and a half hours. Therefore, in the present invention, carbon monoxide is detected at a concentration of 150 ppm in indoor air in which carbon monoxide starts to be detected. However, since the concentration of about 150 ppm of carbon monoxide is present in the smoke when a smoker exhales cigarette smoke, the present invention focuses on the fact that carbon monoxide, which may have a harmful effect on the human body, is continuously present in indoor air. For example, if there is more than 6 minutes, a sense output is generated.

이러한 본 발명방법을 실시한 장치의 회로도는 제3도에서 도시되어 있다. 전원부(4)에서는 반도체 가스 감지 소자(1)의 히터에 가해 질 수 있는 최대 전원(B)을 전원트랜지스터(Q)의 콜렉터-에미터를 통하여 히터선(1')에 인가한다.A circuit diagram of an apparatus implementing this method is shown in FIG. The power supply unit 4 applies the maximum power B that can be applied to the heater of the semiconductor gas sensing element 1 to the heater wire 1 'through the collector-emitter of the power supply transistor Q.

그리고 아날로그 스위치(5,6)는 전원 트랜지스터(Q₁)의 베이스에 인가되는 2가지 전압을 스위칭 한다. 즉 아날로그 스위치(5)의 일측에는 히터선(1')에 가해 질 수 있는 최대 전압으로 전원트랜지스토(Q₁)를 도통시킬 수 있는 전압이 저항(R₂, R₃)에 의하여 걸려있고, 아날로그스위치(6)의 일측에는 반도체 가스감지 소자(1)가 일산화탄소 가스를 감지할 수 있는 온도로 가스감지층(2)이 되도록 할 수 있는 소정전압으로 트랜지스터(Q₁)를 도통할 수 있는 전압이 저항(R₄, R₅)에 의하여 분배인가 되어 있다.The analog switches 5 and 6 switch two voltages applied to the base of the power transistor Q ₁ . That is, at one side of the analog switch 5, a voltage capable of conducting the power supply transistor Q ₁ at the maximum voltage that can be applied to the heater wire 1 'is applied by the resistors R ₂ and R ₃ . On one side of the analog switch 6, the semiconductor gas sensing element 1 can conduct the transistor Q ₁ with a predetermined voltage that allows the gas sensing layer 2 to be at a temperature capable of detecting carbon monoxide gas. The voltage is distributed and applied by the resistors R ₄ and R ₅ .

이 상태에서 제 4 도 가에서와 같이 타이머(7)의 출력에서는 반도체 가스감지 소자(1)를 clear하는 시간동안 하이 출력이 발생되고 여기에 연이어 출력(b)에서는 반도체 가스 감지소자(1)가 일산화탄소를 감지할 수있는 시간동안 하이 출력이 발생되어 각각 아날로그 스위치(5,6)의 제어 입력에 인가된다. 이에 따라 아날로그 스위치(5,6)는 제어 입력에 하이 전압이 인가될때 마다 도통되어 전원트랜지스터(Q₁)의 도통율은 제어하여 반도체 가스 감지소자(1)의 작동 상태로 제4도 나와 같이 한다. 이때 시간(t₀-t₁) 사이는 반도체 가스 감지 소자(1)를 clear하는 시간이므로 아날로그스위치(8)를 오프시켜 반도체 가스 감지 소자(1)의 출력을 차단시킨다.In this state, as shown in FIG. 4A, at the output of the timer 7, a high output is generated during the time of clearing the semiconductor gas sensing element 1, and subsequently, at the output b, the semiconductor gas sensing element 1 is A high output is generated during the time that carbon monoxide can be detected and applied to the control inputs of the analog switches 5 and 6, respectively. Accordingly, the analog switches 5 and 6 are turned on each time a high voltage is applied to the control input to control the conduction rate of the power supply transistor Q ₁ so as to operate the semiconductor gas sensing element 1 as shown in FIG. 4. . At this time, the time t _0- t ₁ is a time for clearing the semiconductor gas sensing element 1, so that the analog switch 8 is turned off to block the output of the semiconductor gas sensing element 1.

이에 따라서 시간(t₀-t₁)에서 비교기(3)의 출력은 항상 '로우'상태로 유지된다. 그리고 시간(₀-t₁) 사이는 반도체 가스 감지 소자(1)가 일산화탄소를 감지 할 수 있도록 타이머(7)의 출력(b)에서 하이 출력이 발생되어 아날로그스위치(6,8)에 인가되므로 아날로그스위치(6,8)이 도통되고 아날로그스위치(5)는 차단된다. 트랜지스터(Q₁)의 베이스에는 아날로그스위치(6)를 통한 소정 전압(즉 저항(R₄, R₅)에 의한 분배전압)이 인가되어 트랜지스터(Q₁)을 통한 전압이 소정율로 감소되어 반도체 가스 감지 소자(1)의 히터선(1')에 인가된다. 이에 따라 반도체 가스 감지 소자(1)의 가스 감지층(2)이 소정온도로 유지되어 일산화탄소 가스가 감지되기 시작한다.Accordingly, the output of the comparator 3 always remains 'low' at time t ₀ -t ₁ . In addition, since the high output is generated at the output (b) of the timer (7) so that the semiconductor gas sensing element (1) can detect carbon monoxide between time ( _0- t ₁ ), it is applied to the analog switches (6, 8). The switches 6 and 8 are turned on and the analog switch 5 is cut off. The base of the transistor Q ₁ is applied with a predetermined voltage through the analog switch 6 (that is, a divided voltage by the resistors R ₄ and R ₅ ) so that the voltage through the transistor Q ₁ is reduced to a predetermined rate so that the semiconductor It is applied to the heater wire 1 'of the gas sensing element 1. Accordingly, the gas sensing layer 2 of the semiconductor gas sensing element 1 is maintained at a predetermined temperature so that carbon monoxide gas starts to be sensed.

따라서 반도체 가스 감재ㅣ 소자(1)의 출력이 발생되는데 예를 들어 150ppm 이상의 소정 농도에서만 출력이 발생되도록 비교기(3)의 입력단자(-)에 기준 전압을 저항(R₈,R₉)으로 분배하여 인가하고, 반도체 가스 감지 소자(1)의 출력전압은 비교기(3)의 입력단자(+)에 인가한다.Therefore, the output of the semiconductor gas sensing material element 1 is generated. For example, the reference voltage is distributed to the input terminals (-) of the comparator 3 as resistors R ₈ and R ₉ so that the output is generated only at a predetermined concentration of 150 ppm or more. And the output voltage of the semiconductor gas sensing element 1 is applied to the input terminal (+) of the comparator 3.

따라서 제 4(c) 도에서는 일산화탄소 가스가 실내 공기중에 함유되지 않은 경우, 반도체 가스 감지 소자(1)의 출력 파형이다.Therefore, in FIG. 4C, when the carbon monoxide gas is not contained in the indoor air, the output waveform of the semiconductor gas sensing element 1 is shown.

그런데 시간(t₀-t₁) 사이에는 히터선(1')이 가열되면서 가스 감지층(2)이 여기되어 소정 출력이 발생된다.By the way, while the heater wire 1 'is heated between the times t ₀ -t ₁ , the gas sensing layer 2 is excited to generate a predetermined output.

이러한 출력전압은 실제 일산화탄소 가스 감지 출력이 아니므로 아날로그스위치(8)를 통하여 버리도록하고, 시간(t₁-t₂)사이에서 발생되는 출력만을 취하도록 한다.Since the output voltage is not the actual carbon monoxide gas sensing output, the output voltage is discarded through the analog switch 8, and only the output generated between the times t ₁ -t ₂ is taken.

제 4(d) 도에서는 일산화탄소 가스가 150ppm인 경우의 반도체 가스 감지 소자(1)의 출력파형이 도시되어 있다.In FIG. 4 (d), the output waveform of the semiconductor gas sensing element 1 when the carbon monoxide gas is 150 ppm is shown.

여기에서 시간(t₁-t₂)에서의 출력 파형은 점점 감소 추세를 보이는 것은 감지층(2)에 전자를 전이하여 준 일산화탄소 나주위의 수증기가 흡착되어 소정의 피막을 형성하는 것으로 보인다.Here, the output waveform at time t ₁ -t ₂ is gradually decreasing, and it appears that water vapor around carbon monoxide, which has transferred electrons to the sensing layer 2, is adsorbed to form a predetermined film.

따라서 본 발명의 실시에 의하면 최대감지 시간은 120초 미만이 됨을 측정하였다. 비교기(3)의 출력은 2_C지연기(9)와 1_C지연기(10)에 연결됨과 동시에 3입력 AND케이트(11)의 일측입력에 연결한다.Therefore, according to the practice of the present invention, the maximum detection time was measured to be less than 120 seconds. The output of the comparator 3 is connected to the 2 _C delay unit 9 and the 1 _C delay unit 10 and to the one side input of the 3-input AND gate 11.

또한 2C 지연기(9)와 1_C지연기(10)의 출력은 3입력 AND 게이트(11)의 입력에 각각 입력된다.In addition, the outputs of the 2C delay unit 9 and the _1C delay unit 10 are respectively input to the inputs of the three-input AND gate 11.

여기서는 C는 시간(t₀-t₂) 사이를 나타내는데 이것은 3C 동안 일산화탄소 가스가 실내에 150ppm 이상으로 유지되면 AND 게이트(11)의 출력'하이'가 발생됨을 의미한다.Here, C represents time (t ₀ -t ₂ ), which means that the output 'high' of the AND gate 11 is generated when the carbon monoxide gas is maintained at 150 ppm or more indoors for 3C.

즉, 실내에 흡연자가 본의아니게 반도체 가스 감지 소자(1)에 담배연기를 뿜었을때 또는 순간 소실 가스가 반도체 가스 감지 소자(1)에 감지되어 감지 작동이 이루어지지 않도록 하기위한 것이다.That is, when a smoker inadvertently smokes cigarette smoke on the semiconductor gas sensing element 1 indoors or when the instantaneous disappearance gas is sensed by the semiconductor gas sensing element 1, the sensing operation is not performed.

본 발명에서는 담배 1개피 피는 시간이 대략 5-6분이 됨을 감안하여 이러한 작동이 이루어지도록 C는 대략 2분 30초로 정하여서 일산화탄소 가스가 실내에 7분 30초 이상 그리고 농도는 150ppm 이상으로 유지될 경우에만 가스 감지 작동이 이루어지도록 하였다. 실내에 일산화탄소 가스가 150ppm 이상으로 유지될때 AND게이트(11)의 출력파형은 제5(e)도에 도시되어 있다.In the present invention, one cigarette is taken for about 5-6 minutes, so that C is set to approximately 2 minutes and 30 seconds so that the operation is performed, when the carbon monoxide gas is kept in the room for more than 7 minutes and 30 seconds and the concentration is 150 ppm or more. Only gas detection operation was made. The output waveform of the AND gate 11 when the carbon monoxide gas is maintained at 150 ppm or more indoors is shown in FIG. 5 (e).

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 의하면 일반의 가스 감지용 반도체 가스 감지 소자를 활용하여 일산화탄소 가스를 정확히 감지할 수 있어 연탄가스에의한 인명피해를 방지할 수 있을뿐 아니라 일반적으로 순간소실되는 일산화탄소 가스는 감지되지 않도록 하여 일산화탄소 가스 감지의 신뢰성을 높인 것이다.As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect carbon monoxide gas by using a semiconductor gas sensing device for general gas detection, and to prevent human injury caused by briquette gas, and to generally lose instantaneous carbon monoxide. The gas is not detected, increasing the reliability of carbon monoxide gas detection.

Claims

The gas sensing layer 2 of the semiconductor gas sensing element 1 is applied around the gas sensing layer 2 by applying an allowable peak voltage to be 400 ° C. for 30 seconds to 60 seconds, and 70 ° C.-90 for 60-120 seconds. The carbon monoxide is sensed by applying a specific voltage so as to be ℃, the cycle of the gas sensing layer 2 is 400 ℃ and 70 ℃-90 ℃ at least 2 minutes 30 seconds to repeat the operation of the semiconductor gas sensing element Hazardous coal briquettes are detected by comparing the output with a reference voltage as a comparator to detect the presence or absence of carbon monoxide gas above a certain concentration. Gas (CO) detection method.