Spoznajte senzory plynov od SGX Sensortech

Pre náročné priemyselné prostredie nielen v banskom, plynárenskom, ropnom či chemickom priemysle a pre každú oblasť, kde hrozí únik nebezpečných plynov a priame nebezpečenstvo výbuchu pri práci, boli vyvinuté inovatívne senzory na meranie koncentrácie horľavých a toxických plynov.

Prehľad senzorov plynov od spoločnosti SGX Sensortech, ktoré sme zaradili do sortimentu našich produktov, pripravil Miroslav Piskor, produktový špecialista SOS electronic.

SGX Sensortech – výrobca senzorov plynov z Neuchatelu vo Švajčiarsku

Firma SGX Sensortech bola pôvodne založená v máji 2012 a pozostávala zo spoločností, ktoré boli predtým známe ako: e2v priemyselné senzory plynov so sídlom v Chelmsforde a e2v mikrosenzory a MiCS mikrosenzory so sídlom v Neuchateli. Od októbra 2016 je SGX súčasťou divízie Amphenol Advanced Sensors. Má sídlo v Neuchateli vo Švajčiarsku, s výskumnými, vývojovými a výrobnými závodmi vo Švajčiarsku, Poľsku a Číne, s kombinovanou výrobnou kapacitou niekoľkých miliónov senzorov ročne.

Spoločnosť SGX Sensortech sa špecializuje na:

elektrochemické senzory
katalytické senzory – pelistory
NDIR senzory
senzory tepelnej vodivosti
polovodičové senzory
senzory na detekciu úniku vodíka a tepelnej explózie akumulátora

Technológia a produkty firmy SGX Sensortech

Elektrochemické senzory

Prítomnosť cieľového plynu vyvoláva chemickú reakciu medzi plynom a kyslíkom obsiahnutým v senzore. Táto reakcia vytvára malý prúd, ktorý je úmerný koncentrácii prítomného plynu.

Spoznajte senzory plynov od SGX Sensortech

SGX ponúka série snímačov SGX-4, EC4 a PS4 pre prenosné systémy a sériu SGX-7 pre pevné aplikácie.

Aplikácie

bezpečnostné aplikácie (toxické plyny) pre prenosné a pevné zariadenia
baníctvo
parkoviská a podzemné priestory
zdravotníctvo
spracovanie ropy a zemného plynu
riadenie procesov
chov zvierat a poľnohospodárstvo
skladovanie potravín
pestovanie plodín

Katalytické senzory – pelistory

Pelistory sú senzory plynov, ktoré detegujú horľavé plyny a výpary vo vzduchu (alebo atmosfére obsahujúcej kyslík) v koncentráciách až do dolnej hranice výbušnosti alebo LEL. Detekčný prvok pozostáva z malej keramickej „pelety“ s katalyzátorom, ktoré obklopujú cievku z platinového drôtu (rezistor), preto pojem „pelistor“ je kombináciou slov „peleta“ a „rezistor“.

Katalytický senzor obsahuje snímací prvok – detektor – a kompenzačný prvok – kompenzátor. Prúd prechádzajúci cez platinový drôt detektora zahrieva katalytický materiál na približne 500 °C. Pri tejto teplote môže katalytický materiál spaľovať cieľový plyn, čo vedie k zvýšeniu teploty a zvýšeniu odporu platinového drôtu. Aby sa kompenzovali vplyvy prostredia, ako je teplota a tlak, je detektor pri výrobe spárovaný s kompenzátorom, ktorý nemá katalytickú vrstvu. Detektor a kompenzátor sú typicky spolu s rezistormi zapojené do Wheatstonovho mostíka. Výstupný signál je úmerný koncentrácii plynu.

SGX ponúka katalytické senzory ako:

páry pelistorov
páry pelistorov v ATEX/IECEx certifikovaných puzdrach VQ500 a MP7217/7227 pre prenosné zariadenia
páry pelistorov v ATEX/IECEx certifikovaných puzdrach VQ600 ATEX/IECEx pre fixné zariadenia

NDIR senzory

NDIR senzor (nondispersive infrared) pracuje na základe toho, že molekuly cieľového plynu absorbujú infračervené žiarenie určitých vlnových dĺžok. Čím vyššia je koncentrácia plynu, tým viac žiarenia plyn absorbuje. Napríklad pásmo 4,2 až 4,3 μm má maximálnu absorpciu pri CO₂ a minimálnu absorpciu pri ostatných plynoch vo vzduchu, metán má silný absorpčný vrchol pri 3,23 μm.

Všetky snímače SGX NDIR okrem IR31SE používajú dvojkanálovú konfiguráciu s aktívnym a referenčným kanálom. Signál z referenčného kanálu sa využíva na kompenzáciu zmien intenzity žiarenia IR lampy v priebehu času alebo so zmenami v odrazivosti optickej dutiny a priepustnosti infračervených filtrov pred detektormi.

SGX Sensortech poskytuje široký rad NDIR senzorov s analógovým výstupom

pre jeden plyn/jeden kanál, necertifikovaný: IR31SE
pre jeden plyn/dvojkanálový, necertifikovaný: séria IR3 okrem IR31SE
pre jeden plyn/dvojkanálový, certifikácia ATEX/IECEx: séria IR1 (1, 2)
pre jeden plyn/dvojkanálový, certifikácia ATEX/IECEx, banské aplikácie: séria IR2 (1, 2)
pre dva plyny/trojkanálový, certifikácia ATEX/IECEx: séria IR15T
pre dva plyny/trojkanálový, certifikácia ATEX/IECEx, banské aplikácie: séria IR25T
senzorové hlavice – pre jeden plyn/dvojkanálový, certifikácia ATEX/IECEx: séria IR600
pre jeden plyn/dvojkanálový, certifikácia ATEX/IECEx s UART a analógovým výstupom: série INIR a INIR2

Senzory tepelnej vodivosti

Senzory tepelnej vodivosti sú vhodné na meranie koncentrácie plynov, ktoré majú tepelnú vodivosť výrazne odlišnú od referenčného plynu, zvyčajne vzduchu. Sú to napríklad: vodík, hélium a metán.

Senzor pozostáva z dvoch zhodných snímacích prvkov podobných kompenzátorom používaným v katalytických senzoroch. Detekčný prvok je umiestnený tak, aby umožnil expozíciu cieľového plynu. Referenčný prvok je umiestnený v utesnenom puzdre obsahujúcom vzduch a nie je vystavený cieľovému plynu. Keď je senzor vystavený cieľovému plynu, mení sa tepelná vodivosť atmosféry okolo detekčného prvku, čo vedie k väčšej alebo menšej strate tepla a to má za následok pokles alebo zvýšenie teploty detekčného prvku a tým aj jeho odpor.

Senzory tepelnej vodivosti nie sú selektívne, preto sú vhodné len pre aplikácie, v ktorých je známy cieľový plyn.

SGX Sensortech ponúka snímače tepelnej vodivosti ako

páry pelistorov
páry pelistorov v ATEX/ICEx certifikovanom puzdre (VQ500 pre prenosné systémy a VQ600 pre pevné systémy)

Oblasti použitia katalytických, NDIR senzorov a senzorov tepelnej vodivosti

detekcia úniku plynov
baníctvo
riadenie procesov
bezpečnostné aplikácie (prenosné a fixné zariadenia)
spracovanie ropy a zemného plynu
chladiace systémy

Polovodičové senzory (metal oxide semiconductor sensors)

Spoločnosť SGX Sensortech vyrába polovodičové senzory (MOS sensors) MEMS (microelectromechanical system) technológiou, kombinujúc snímaciu vrstvu pozostávajúcu z MOS nanočastíc a patentovaného polykremíkového ohrievača.

Snímacia vrstva je zahrievaná ohrievačom, ktorý spôsobuje, že kyslík z atmosféry sa adsorbuje na hraniciach nanočastíc vo forme záporne nabitých iónov. Kyslíkové ióny viažu elektróny, čím vzniká ochudobnená vrstva a to má za následok zvýšený odpor snímacej vrstvy (základný odpor Ro).

Prítomnosť oxidačných plynov, ako je ozón, spôsobuje, že sa adsorbuje viac kyslíka, čo vedie k zvýšeniu odporu. Na druhej strane redukčné plyny ako CO reagujú s adsorbovanými iónmi kyslíka a predtým viazané elektróny sú opäť dostupné ako nosiče náboja v snímacom prvku, čo vedie k zníženiu odporu.

Polovodičové senzory plynov sú zložitejšie ako iné senzory, pretože kombinujú tepelné, chemické a elektrické účinky. Základný odpor Ro sa môže veľmi líšiť v závislosti od snímača a od podmienok merania, preto SGX odporúča vyhodnocovať relatívnu zmenu snímacieho odporu Rs voči základnému odporu Ro; S = (Rs – Ro)/Ro, čo umožňuje detekciu zmien koncentrácie plynu.

Spoločnosť SGX Sensortech dodáva miniatúrne SMD senzory kompatibilné s reflow procesom spájkovania. V jednom puzdre sú integrované jeden, dva alebo tri snímacie elementy a ohrievače.

Senzory na detekciu úniku vodíka a tepelnej explózie akumulátora

SGX Sensortech vyrába odolné IP67K senzory:

BLD1 – vodík, CAN 500 kbps rozhranie
BLD2 – vodík, oxid uhoľnatý, CAN 500 kbps rozhranie
TRDU5 (thermal runaway detection unit) – vodík, oxid uhoľnatý, amoniak, relatívna vlhkosť, teplota a tlak, LIN 2.1/19 200 Bd

Sú vhodné na detekciu úniku vodíka zo skladovacích nádrží, palivových článkov a čerpacích staníc pre vodíkové a elektrické autá a na skorú detekciu teplotného výbuchu Li-ion akumulátorov.

Porovnanie technológií

V tabuľke nižšie nájdete porovnanie vlastností charakteristických pre rôzne technológie snímačov.

Testovacie kity

Spoločnosť SGX Sensortech poskytuje testovacie kity ECVQ-EK3 pre senzory katalytických a elektrochemických plynov, IR-EK2 pre sériu NDIR senzorov s analógovým výstupom (IRxxx), INIR-EK4 pre série INIR a INIR2 a testovacie kity MICS-EK1 pre MOS senzory.