Nissha FIS, Inc. jest japońską spółką utworzoną 20 listopada 1992 roku. Posiada prężnie działający dział badań i rozwoju oraz zespół 30 specjalistów ds. technologii produkcji/jakości. Firma produkuje 12 milionów czujników rocznie.
Zasada działania
Czujnik składa się z elementu detekcyjnego wykonanego z półprzewodnika z tlenku metalu, zwykle dwutlenku cyny SnO2, który jest półprzewodnikiem nadmiarowym typu n, oraz dodatków zwiększających czułość na gaz docelowy. Czujniki takie nazywane są zatem czujnikami MOS (czujniki półprzewodnikowe z tlenkiem metalu). Czujnik zawiera również elektrody detekcyjne i grzałkę.
Element detekcyjny jest podgrzewany do optymalnej temperatury w celu wykrycia gazu docelowego. Zazwyczaj temperatura mieści się w zakresie od 300 do 450°C. W obecności gazów redukujących, takich jak H2, CO, NH3, CH4, itp. zmniejsza się opór elementu detekcyjnego. Natomiast z drugiej strony, w obecności gazów utleniających takich jak NO2, tlen, ozon, CO2 itp. zwiększa się opór elementu detekcyjnego.
Cechy charakterystyczne czujników MOS
Do normalnej pracy czujniki MOS potrzebują tlenu. Parametry zawarte w arkuszu danych obowiązują w przypadku standardowego stężenia tlenu rzędu 21%, przy czym absolutne minimalne wymagane stężenie wynosi 18%.
Czujniki MOS charakteryzuje duża czułość, krótki czas reakcji, długotrwała stabilność, niskie koszty i integralność.
Wadą jest natomiast ich niska selektywność. Oznacza to, że czujnik jest najbardziej czuły na gaz docelowy, ale wykazuje również pewną czułość w odniesieniu do innych gazów. Niska selektywność jest jednak także zaletą detektorów jakości powietrza, które mierzą stężenie LZO obejmujących setki gazów.
Obecność siloksanów w powietrzu ma wpływ na wszystkie czujniki MOS, zmniejsza opór czujnika w czystym powietrzu, zmniejsza czułość na gaz docelowy i wydłuża czas reakcji.
Siloksany są szeroko stosowanymi środkami chemicznymi wykorzystywanymi w wielu produktach higieny osobistej, kosmetykach i polimerach silikonowych stosowanych w przemyśle i urządzeniach medycznych.
Czujniki są w pewnym stopniu odporne na działanie siloksanów, np. EN 50194-1 (2009). Aparatura elektryczna do wykrywania gazów palnych w pomieszczeniach domowych wymaga, aby urządzenie działało prawidłowo po wystawieniu na działanie HMDS (heksametylodisiloksanu) o stężeniu 10 ppm przez 40 minut.
Budowa czujnika
Seria SP
W czujnikach serii SP stosowane jest podłoże w postaci płytki z tlenkiem glinu (korundem) o wymiarach 2x2 mm. Element detekcyjny umieszczony jest na wierzchniej stronie podłoża, a grzałka na stronie spodniej. Grzałka musi być na stałe podłączona do VH(on)=5V, przy czym pobór mocy wynosi zazwyczaj 400 mW.
Seria SP – przegląd
Jest ona dostępna również w formacie PDF.
Seria SB
Element detekcyjny ma postać koralika o wymiarach 0,3 x 0,5 mm. Pierwsze czujniki z serii SMB, SMB-95-00 (metan) i SMB-15-00 (LPG) wykorzystują jeszcze mniejszy element detekcyjny o wymiarach 0,12 x 0,15 mm. Cewka grzewcza wykonana jest z platyny, co umożliwia pomiar temperatury grzałki, ponieważ dobrze znana jest zależność pomiędzy temperaturą a rezystancją platyny. Grzałka musi być na stałe podłączona do VH(on)= 0,9V w przypadku większości czujników. Pobór mocy wynosi zazwyczaj 120 mW.
Czujniki SB-500-12 (CO), SB-95-12 (metan/CO ), SB-96-00 (CO/LPG) i SB-AQ9-00 (dym papierosowy), SB-12C-00, SMB-95-00 (metan) i SMB-15-00 (LPG) umożliwiają zasilanie grzałki okresowo powtarzającymi się impulsami napięcia, co powoduje zmniejszenie średniego zużycia energii. Średni pobór mocy zależy od cyklu pracy i może mieścić się w przedziale kilkudziesięciu mW dla czujników SB i poniżej 1 mW dla czujników SMB.
Seria SB – przegląd
Jest ona dostępna również w formacie PDF.
Schematy
Warto wspomnieć
Czujniki nie są skalibrowane. Decyzja o kalibracji urządzenia należy do użytkownika.
Moduły czujników
Głównymi produktami oferowanymi przez Nissha FIS są moduły czujników. Spółka Nissha FIS posiada know-how i niezbędne wyposażenie do projektowania, produkcji i kalibracji modułów. Projektowanie z wykorzystaniem czujników gazu MOS nie jest prostym zadaniem.
Jakie informacje należy zdobyć:
- Czułość czujnika na gaz docelowy i gazy zakłócające
- Wpływ środowiska na parametry czujnika, jak na przykład stężenie tlenu, temperatura, stężenie siloksanów, wilgotność, wstrząsy, wibracje itp.
- Długotrwała stabilność parametrów czujnika
- Normy bezpieczeństwa, które mają zastosowanie do detektorów gazu
Potrzebne będzie również wyposażenie, takie jak źródła gazu, komory gazowe, mierniki stężenia gazu referencyjnego, komora temperaturowa itp.
Cechy charakterystyczne modułów czujników
Głównym zastosowaniem modułów jest wykrywanie obecności gazu. Jeżeli stężenie gazu docelowego przekroczy próg alarmowy, moduł włącza wyjście alarmowe. Typowa dokładność progu wynosi ±20%. Na przykład, próg alarmowy modułu FIS5084 wynosi 0,5% czynnika chłodniczego R32. Zgodnie ze specyfikacją producenta, moduł powinien sygnalizować alarm, jeżeli stężenie R32 będzie miało wartość >0,6%, a stężenie 0,4% nie powinno wywołać alarmu.
Moduły utrzymują dokładność progową w określonym zakresie przez cały okres eksploatacji urządzenia, który zazwyczaj wynosi ponad 5 lat, jeżeli moduły pracują w zakresach stężeń gazów, dla których zostały zaprojektowane.
Moduły można zamawiać z wyjściem UART, które umożliwia sporządzanie statystyk alarmów, wartości stężenia gazu itp. Moduły zapewniają typową dokładność pomiaru ±20%.
Moduły czujników – przegląd
Jest ona dostępna również w formacie PDF.
Czujnik czy moduł? Co wybrać?
Wsparcie techniczne firmy Nissha FIS w zakresie czujników gazu jest ograniczone i zazwyczaj dostępne tylko dla bezpośrednich klientów, dlatego zalecamy stosowanie modułu.
Stosunek między średnią ceną modułu a ceną czujnika wynosi 5 dla ilości do 500 sztuk, 4 dla 500 do 1000 sztuk, 2,7 dla 1000 do 3000 sztuk i 2 dla 3000 do 5000 sztuk.
Jeśli jesteś zainteresowany innymi produktami firmy Nissha FIS lub jeśli potrzebujesz porady, prosimy o kontakt z nami pod adresem fis@soselectronic.com.
Czy spodobały Ci się nasze artykuły? Nie przegap żadnego! Zajmiemy się wszystkim za Ciebie i chętnie sami Ci je dostarczymy.
