Газовий сенсор

Реферат: Газовий сенсор містить світлодіод, фотоприймач та газочутливу напівпрозору пластинку. Як фотоприймач використовують вимірювальний міст із двох пар фотодіодів, одна із них приймає відбите від пластинки світло та розташована зі сторони світлодіода, а друга - приймає світло, що проходить через пластинку та розташована із протилежного боку пластинки. UA 119798 U (54) ГАЗОВИЙ СЕНСОР UA 119798 U UA 119798 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до напівпровідникової електроніки, а саме до конструкції газових сенсорів, і може буде використана у системах вимірювальних приладів, автоматиці та екології. Відомі конструкції газових сенсорів, що містять світловипромінювач та фотоприймач, між якими розташований тонкий шар напівпрозорого матеріалу, коефіцієнт пропускання світла якого залежить від концентрації вимірюваного газу в оточуючому середовищі. При зміні концентрації цього газу змінюється величина потоку світла, що проходить від випромінювача до фотоприймача, а відповідно і його фотострум, який є вихідним параметром сенсора, по якому знаходиться величина концентрації газу [1]. Найближчим аналогом (прототипом) корисної моделі, що пропонується, для знаходження аміаку в оточуючому повітрі є газовий сенсор, який містить світлодіод (СД), фотодіод (ФД) та тонку напівпрозору пластинку (НП) із карбіду кремнію між ними [2]. При адсорбції аміаку на поверхні пластинки змінюється коефіцієнт проходження світла через неї, а відповідно, і вихідний сигнал із ФД (струм або фото-е.р.с). До інших компонент повітря (вуглекислий газ, азот, кисень) карбід кремнію не чутливий. Недоліком такого сенсора є низька чутливість, обумовлена тим, що використовується тільки інформація із променя світла, що проходить, і не використовується інформаційна складова відбитого від НП променя світла. В основу корисної моделі поставлено задачу збільшення чутливості газового сенсора. Технічним рішенням є використання в конструкції сенсора обох складових світлового потоку СД: потоку, що проходить через пластину та відбитого від неї. Для цього фотоприймальна частина сенсора складається із двох пар фотодіодів, перша із яких ФД1 приймає промені світла, що проходять через НП, а друга ФД2 - відбиті. На фіг. 1 показана конструкція газового сенсора, а на фіг. 2 - схема включення фотодіодів. Сенсор працює наступним чином. За відсутності в атмосферному повітрі, яке проходить через трубчастий корпус, вимірюваного газу, одна частина випромінювання із СД відбивається від НП та падає на пару ФД1. а друга проходить через НП та падає на пару ФД2. Фотодіоди створюють вимірювальний міст, який резистором R балансується на V=0 вихідного сигналу. При введенні в повітря, що проходить, вимірювального газу, коефіцієнт пропускання світла через НП збільшується, а коефіцієнт відбивання зменшується, що приводить до зменшення відбитого потоку, який падає на ФД1, та збільшення потоку світла, що проходить через пластинку на ФД2. Відбувається розбаланс мосту і вихідна напруга сенсора V в його діагоналі зросте зі збільшенням концентрації газу, що вимірюється. Експериментальна перевірка роботи газового сенсора проводилась па прикладі знаходження концентрації аміаку в повітрі, що проходив через сенсор. Як газочутлива НП використовувалась пластинка із карбіду кремнію товщиною 3 мм, а як СД та ФД - промислові світлодіоди із арсеніду галію та кремнієві фотодіоди. Чутливість дослідних зразків газових сенсорів була в десятки разів вищою, ніж у аналогів. Конструкція корисної моделі більш проста порівняно з іншими конструкціями та може виготовлятися на будь-якому підприємстві електронної промисловості. Розроблена модель газового сенсора може використовуватись для знаходження концентрації різноманітних газів. Для цього досить мати набір взаємозамінних НІ І. кожна із яких чутлива до даного газу. Економічна ефективність при впровадженні корисної моделі в тому, що використовується потік світла, який проходить через НП та відбитий, а сама мостова схема включення фотодіодів спрощує конструкцію сенсора та підвищує точність вимірювання. Джерела інформації: 1. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. Носов Ю.Р. - М: Радио и связь, 1989. - С. 241-252. 2. А.с. СССР N1618123, кл. G 01 N 27/02, 3.29.08.88, per. 01.09.90 г. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Газовий сенсор, що містить світлодіод, фотоприймач та газочутливу напівпрозору пластинку, який відрізняється тим, що як фотоприймач використовується вимірювальний міст із двох пар фотодіодів, одна із них приймає відбите від пластинки світло та розташована зі сторони світлодіода, а друга - приймає світло, що проходить через пластинку та розташована із протилежного боку пластинки. 1 UA 119798 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2