RU186865U1 - Газоанализатор горючих газов - Google Patents
Газоанализатор горючих газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU186865U1 RU186865U1 RU2018133371U RU2018133371U RU186865U1 RU 186865 U1 RU186865 U1 RU 186865U1 RU 2018133371 U RU2018133371 U RU 2018133371U RU 2018133371 U RU2018133371 U RU 2018133371U RU 186865 U1 RU186865 U1 RU 186865U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- control unit
- gas analyzer
- microcontroller
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 34
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000616862 Dendroaspis angusticeps Mambaquaretin-1 Proteins 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
Landscapes
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для измерения активного сопротивления электрически нагреваемого тела в зависимости от температуры, вызванного сгоранием или каталитическим окислением испытуемого материала, например газа, служащего средой для нагреваемого тела. Газоанализатор содержит датчик, выполненный в виде чувствительного элемента, состоящего из керамической трубки, покрытой оксидом алюминия и нанесенного на него слоя диоксида олова, при этом внутри трубки размещен нагревательный элемент. Нагревательный элемент датчика подключен к первому силовому выходу блока управления, к трубке присоединен первый электрод, подключенный ко второму силовому выходу блока управления и второй электрод, подключенный к его измерительному входу. Блок управления снабжен автономным источником питания, выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART. Первый порт ввода-вывода микроконтроллера подключен к первому силовому выходу, второй порт ввода-вывода подключен ко второму силовому выходу, к входу аналого-цифрового преобразователя через операционный усилитель подключен измерительный вход блока управления, а к выходу универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART подключен радиомодуль. Техническим результатом при реализации заявленного технического решения является возможность передачи газоанализатором сигнала тревоги об утечке газа посредством беспроводной связи удаленному запорному клапану с электромагнитным управлением. 3 з.п. ф-лы, 1ил.
Description
Полезная модель относится к устройствам для измерения активного сопротивления электрически нагреваемого тела в зависимости от температуры, вызванного сгоранием или каталитическим окислением испытуемого материала, например газа, служащего средой для нагреваемого тела. Устройство полезно в качестве газоанализатора и сигнализатора горючих газов и может использоваться совместно с запорным клапаном с электромагнитным управлением для автоматического перекрытия газовой линии.
Из уровня техники известен термокаталитический сенсор (RU 48639 U1, МПК G01N 27/16, опубл. 27.20.2005), содержащий помещенные в реакционную камеру измерительный и компенсационный чувствительные элементы, выполненные в виде цилиндрических спиралей из платиновой проволоки, на которые нанесено покрытие из гамма-оксида алюминия, при этом поверхность покрытия измерительного чувствительного элемента активирована катализатором. При этом в качестве катализатора измерительного чувствительного элемента использован родиевый катализатор, реакционная камера выполнена из фторопласта, а поверхность покрытий чувствительных элементов имеет эллипсовидную или шарообразную форму.
Недостатком известного сенсора является отсутствие в его конструкции средств автоматики, позволяющих использовать его в качестве законченного узла в системах предупреждения об утечке горючих газов.
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели и выбранным в качестве прототипа признан газовый сигнализатор (RU 30436 U1, МПК G01N 27/16, опубл. 27.06.2003), содержащий нормирующий усилитель, вход которого связан с выходом электрохимического датчика, а выход подсоединен к входу компаратора, второй компаратор, схему световой и звуковой сигнализации, вход которой соединен с выходами обоих компараторов.
Недостатком газового сигнализатора то, что в его конструкции отсутствуют узлы беспроводной связи, позволяющие передавать сигнал тревоги удаленному запорному оборудованию, позволяющему автоматически перекрывать газовую линию.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является возможность передачи газоанализатором горючих газов сигнала тревоги об утечке газа посредством беспроводной связи удаленному запорному клапану с электромагнитным управлением.
Указанная задача решена тем, что газоанализатор горючих газов содержит датчик, выполненный в виде чувствительного элемента, состоящего из керамической трубки, покрытой оксидом алюминия и нанесенного на него слоя диоксида олова, при этом внутри трубки размещен нагревательный элемент. Отличает газоанализатор от известных то, что нагревательный элемент датчика подключен к первому силовому выходу блока управления, к трубке присоединен первый электрод, подключенный ко второму силовому выходу блока управления и второй электрод, подключенный к его измерительному входу. Блок управления снабжен автономным источником питания, выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART. При этом первый порт ввода-вывода микроконтроллера подключен к первому силовому выходу блока управления, второй порт ввода-вывода подключен ко второму силовому выходу, к входу аналого-цифрового преобразователя через операционный усилитель подключен измерительный вход блока управления, а к выходу универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART подключен радиомодуль.
Положительный технический результат, обеспечиваемый конструктивными признаками газоанализатора, состоит в повышении безопасности эксплуатации газового оборудования за счет возможности передачи газоанализатором сигнала тревоги об утечке газа по радиоканалу удаленному запорному клапану с электромагнитным управлением, за счет применения датчика, подключенного к микроконтроллеру и универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART подключенного к радиомодулю.
Конструкция газоанализатора поясняется чертежами, где на фигуре представлена его структурная схема.
Газоанализатор горючих газов устроен следующим образом.
Его основой является датчик 1, выполненный в виде чувствительного элемента, состоящего из керамической трубки 2, покрытой оксидом алюминия и нанесенного на него слоя диоксида олова, при этом внутри трубки размещен нагревательный элемент 3, подключенный к первому силовому выходу 4 блока управления. Электрод может быть выполнен, например, в виде катушки из медной проволоки, один конец которой подключен к упомянутому силовому выходу 4, а второй соединен с землей. К трубке 2 присоединен первый электрод 5, подключенный ко второму силовому выходу 6 блока управления и второй электрод 7, подключенный к его измерительному входу 8. Блок управления снабжен автономным источником питания (на фигуре условно не показан) и выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро 9, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 10, SRAM-памятью данных 11, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем 12, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM 13, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART 14. При этом первый порт ввода-вывода 15 микроконтроллера подключен к первому силовому выходу 4 блока управления, второй порт ввода-вывода 16 подключен ко второму силовому выходу 6, к входу аналого-цифрового преобразователя 12 через операционный усилитель (на фигуре условно не показан) подключен измерительный вход 8 блока управления, а к выходу универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART 14 подключен радиомодуль 17.
В качестве датчика 1 может быть использован готовый промышленный прибор MQ-51 (1 MQ-5 Gas Sensor, Датчик газа для Arduino проектов, чувствителен к сжиженым, природным, угольным газам // Chipdip.ru. URL: https://www.chipdip.ru/product/mq-5-gas-sensor (дата обращения: 27.08.2018). В качестве микроконтроллера блока управления целесообразно использовать микросхему STM8L152, построенную на высокопроизводительном ядре STM8, имеющую широкий набор периферийных устройств и специально предназначенную для средних и высокопроизводительных малопотребляющих приложений2 (2 STM8 8-bit MCUs // St.com URL: http://www.st.com/en/microcontrollers/stm8-8-bit-mcus.html?querycriteria=productld=SC1244 (дата обращения: 28.03.2018). Силовые выходы 4 и 6 могут быть выполнены, например, на основе транзисторных ключей, в качестве радиомодуля может использоваться микросхема НС-12 с UART-интерфейсом3 (3 НС-12: радиомодуль с UART-интерфейсом на 433 МГц// Записки программиста URL: https://eax.me/hc-12 (дата обращения: 28.03.2018), а к третьему порту ввода-вывода 18 микроконтроллера может быть дополнительно подключен зуммер 19 для звукового оповещения об утечке газа.
Газоанализатор горючих газов работает следующим образом.
Первоначально его устанавливают в негерметичном пластиковом корпусе, выполненном с возможностью свободного доступа газовой среды к датчику, и подключают автономный источник питания, который представляет собой аккумуляторную батарею. Затем корпус с установленным в нем газоанализатором закрепляют на стене помещения, после чего активируют газоанализатор.
Во время работы газоанализатора микропроцессорное ядро 9 в соответствии с управляющей программой, хранимой во FLASH-памяти программ, через равные промежутки времени, отсчитываемые с помощью шестнадцатиразрядных таймеров-счетчиков микроконтроллера (на фигуре условно не показаны), управляет портами ввода вывода 15, 16 и аналого-цифровым преобразователем 12, выполняя разогрев нагревательного элемента 3 и измерение сопротивления тонкопленочного слоя диоксида олова SnO2 при контакте с молекулами определяемого газа.
Цикл измерения выполняется следующим образом.
Микроконтроллер подает на первый силовой выход 4 через порт ввода-вывода 15 сигнал прямоугольной формы заданной скважности, причем константы, определяющие скважность сигнала, а также длительность его подачи, хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM 13 и могут быть изменены программно при калибровке прибора. От формы сигнала зависит ток, протекающий через нагревательный элемент 3 и температура его нагрева. Нагревательный элемент 3 нагревает керамическую трубку 2 до температуры, при которой диоксид олова SnO2 начинает реагировать на определяемый газ, после чего порт ввода-вывода 15 и, соответственно, силовой выход 4 отключаются. Затем на силовой выход 6 через порт ввода-вывода 16 подается постоянный сигнал высокого логического уровня, поступающий через первый электрод 5 на чувствительный элемент, снимаемый электродом 7 и подающийся на измерительный вход 8. Одновременно с этим микроконтроллер запускает непрерывный цикл аналого-цифрового преобразования, анализирует полученные данные о падении сопротивления на чувствительном элементе и, в случае если значение сопротивления соответствует наличию в воздухе горючего газа, передает через универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART 14 и радиомодуль 17 сигнал тревоги запорному клапану с электромагнитным управлением, при этом последний автоматически перекрывает газовую линию; далее с помощью зуммера 19 через порт ввода-вывода 18 подается звуковой сигнал тревоги.
Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке газоанализатор, является недорогим автономным прибором, повышающим безопасность использования бытового газового оборудования.
Claims (4)
1. Газоанализатор горючих газов, содержащий датчик, выполненный в виде чувствительного элемента, состоящего из керамической трубки, покрытой оксидом алюминия и нанесенного на него слоя диоксида олова, при этом внутри трубки размещен нагревательный элемент, отличающийся тем, что нагревательный элемент датчика подключен к первому силовому выходу блока управления, к трубке присоединен первый электрод, подключенный ко второму силовому выходу блока управления, и второй электрод, подключенный к его измерительному входу; блок управления снабжен автономным источником питания, выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART, при этом первый порт ввода-вывода микроконтроллера подключен к первому силовому выходу блока управления, второй порт ввода-вывода подключен ко второму силовому выходу, к входу аналого-цифрового преобразователя через операционный усилитель подключен измерительный вход блока управления, а к выходу универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART подключен радиомодуль.
2. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что микроконтроллер выполнен на основе микросхемы STM8L152.
3. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что радиомодуль выполнен на основе микросхемы НС-12.
4. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что к третьему порту ввода-вывода микроконтроллера подключен зуммер для звукового оповещения об утечке газа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133371U RU186865U1 (ru) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Газоанализатор горючих газов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133371U RU186865U1 (ru) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Газоанализатор горючих газов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU186865U1 true RU186865U1 (ru) | 2019-02-06 |
Family
ID=65270154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133371U RU186865U1 (ru) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Газоанализатор горючих газов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU186865U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777598C1 (ru) * | 2021-08-18 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью «РЕОКАТ» | Установка для регенерации катализатора гидрообработки |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4574042A (en) * | 1983-02-14 | 1986-03-04 | Fuji Electric Corporate Research & Development Co., Ltd. | Gas analyzing apparatus |
| JPH07270353A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Ngk Insulators Ltd | センサ素子リフレッシュ方法およびそのリフレッシュ機能を有する排ガス分析装置 |
| RU2340002C1 (ru) * | 2007-08-06 | 2008-11-27 | Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского | Способ раннего обнаружения пожара и устройство для его реализации |
| RU117683U1 (ru) * | 2012-02-10 | 2012-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Саратовская газовая компания" | Сигнализатор загазованности |
| RU2513660C1 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-04-20 | Закрытое акционерное общество "НТФ НОВИНТЕХ" | Газоанализатор |
| RU175814U1 (ru) * | 2017-04-28 | 2017-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМИ ПОРТАТИВНЫЕ ПРИБОРЫ" | Газоанализатор |
-
2018
- 2018-09-20 RU RU2018133371U patent/RU186865U1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4574042A (en) * | 1983-02-14 | 1986-03-04 | Fuji Electric Corporate Research & Development Co., Ltd. | Gas analyzing apparatus |
| JPH07270353A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-20 | Ngk Insulators Ltd | センサ素子リフレッシュ方法およびそのリフレッシュ機能を有する排ガス分析装置 |
| RU2340002C1 (ru) * | 2007-08-06 | 2008-11-27 | Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского | Способ раннего обнаружения пожара и устройство для его реализации |
| RU117683U1 (ru) * | 2012-02-10 | 2012-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Саратовская газовая компания" | Сигнализатор загазованности |
| RU2513660C1 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-04-20 | Закрытое акционерное общество "НТФ НОВИНТЕХ" | Газоанализатор |
| RU175814U1 (ru) * | 2017-04-28 | 2017-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭМИ ПОРТАТИВНЫЕ ПРИБОРЫ" | Газоанализатор |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777598C1 (ru) * | 2021-08-18 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью «РЕОКАТ» | Установка для регенерации катализатора гидрообработки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Somov et al. | A wireless sensor–actuator system for hazardous gases detection and control | |
| Somov et al. | Development of wireless sensor network for combustible gas monitoring | |
| Somov et al. | Energy-aware gas sensing using wireless sensor networks | |
| Spirjakin et al. | Wireless multi-sensor gas platform for environmental monitoring | |
| CN103048017A (zh) | 一种基于sht传感器的智能电子温湿度测量系统 | |
| US11815388B2 (en) | Method and system for timely detecting gas pressure irregularities using a gas meter in a power efficient manner | |
| RU186865U1 (ru) | Газоанализатор горючих газов | |
| Spirjakin et al. | Design of smart dust sensor node for combustible gas leakage monitoring | |
| CN103293199A (zh) | 二氧化钛纳米管传感器气敏特性测试的实验装置及方法 | |
| AU2016280586A1 (en) | Measuring device for determining physical properties, chemical properties, biological properties and/or materials in the surroundings of at least one sensor or of the at least one sensor as a component of the measuring device | |
| CN203629605U (zh) | 用于研究蜂巢恒温机制的温湿度测试装置 | |
| CN105957325A (zh) | 一种计量实验室监测一体化装置 | |
| CN202196033U (zh) | 一种微机电热导式低浓甲烷气体传感器 | |
| JP2008108038A (ja) | ガス漏れ警報システム | |
| Venkatasreehari et al. | Industrial pollution monitoring GUI system using internet, LabVIEW AND GSM | |
| JP4050838B2 (ja) | ガス検出装置 | |
| CN203232334U (zh) | 电化学传感器的恒温保护装置 | |
| CN102419281A (zh) | 一种近红外光谱样品加热控制器 | |
| Pawara et al. | Remote monitoring of waters quality from reservoirs | |
| Okpara et al. | Wireless Sensor Networks for Environmental Monitoring: A Review | |
| CN202189453U (zh) | 低功耗自组网遥感监测物理量的装置 | |
| CN204989169U (zh) | 一种水质化学需氧量恒温检测装置 | |
| Singh et al. | IoT-Based Food Tracking and Management System Employing NodeMCU and the Blynk App | |
| Stefanov et al. | Design of an intelligent Wi-Fi sensor network | |
| Uttarkar et al. | Design and development of data acquisition system for a remote furnace using MSP430G2553 and Zigbee |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200921 |
|
| NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20220407 |