Veikia šaltnešio jutiklis imti aplinkinio oro mėginius, aptikti fizinius ar cheminius pokyčius, atsiradusius dėl nutekėjusio šaltnešio, paversti tą pokytį elektriniu signalu ir suaktyvinti aliarmą arba valdymo veiksmą, kai dujų koncentracija viršija apibrėžtą ribą. Tikslus mechanizmas priklauso nuo jutiklio technologijos: NDIR infraraudonųjų spinduliųAr katalizinis rutuliukasAr MOS puslaidininkisAr šilumos laidumas, arba naujesnė MEMS nuosavybės pagrindu metodus.
Kitaip tariant, nėra vieno „aušalo jutiklio principo“. Skirtingi šaldymo agentai ir programos naudoja skirtingus metodus. Pavyzdžiui, naudojami daugelis šiuolaikinių ŠVOK šaltnešio detektorių infraraudonųjų spindulių jutimas halogeninių šaltnešių, o angliavandenilių šaltnešiams, pvz R290 taip pat gali būti aptiktas su katalizinis rutuliukas arba kitos degiųjų dujų technologijos.
Pagrindinis šaltnešio jutiklio darbo procesas
Dauguma aušalo jutiklių vadovaujasi ta pačia keturių pakopų logika:
1) Oras pasiekia jutimo elementą
Aplinkos oras pasklinda į jutiklio korpusą arba patenka į jutimo kamerą. Stacionariuose ŠVOK detektoriuose jutimo elementas paprastai įmontuojamas į gaubtą, skirtą tikslinėms dujoms patekti ir sumažinti dulkių, purslų ir užteršimo kiekį.
2) Šaltnešis pakeičia išmatuojamą savybę
Tai yra jutiklio širdis. Priklausomai nuo jutiklio tipo, šaltnešis gali:
- sugeria infraraudonųjų spindulių šviesą,
- pakeisti dujų mišinio šilumos perdavimo savybes,
- sudeginti ant katalizinio paviršiaus ir išleisti šilumą, arba
- pakeisti jutimo plėvelės elektrinę varžą.
3) Elektronika konvertuoja tą pokytį į koncentracijos duomenis
Jutiklio elektronika sustiprina, tiesina, kompensuoja ir interpretuoja neapdorotą signalą. NDIR sistemose tai gali apimti termopilu pagrįstą signalo kondicionavimą; MEMS pagrindu veikiančiuose šaltnešio jutikliuose integruoti algoritmai paverčia išmatuotas dujų savybes į koncentracijos išvestį.
4) Detektorius lygina rodmenis su pavojaus slenksčiais
Jei dujų koncentracija viršija užprogramuotą ribą, sistema gali suveikti pavojaus signalai, vėdinimas, išjungimas arba mažinimo valdikliai. Mašinų patalpose ir A2L sistemose šie slenksčiai paprastai nustatomi pagal kodus ar standartus, o ne spėliojimu.
Pagrindiniai šaltnešio jutiklio principai
1. NDIR infraraudonųjų spindulių jutikliai
Yra n reiškia nedispersinis infraraudonųjų spindulių. Tai vienas iš dažniausiai naudojamų šaltnešio nuotėkio aptikimo principų, nes daugelis šaltnešio dujų sugeria infraraudonąją šviesą būdingais bangos ilgiais. Horiba paaiškina, kad NDIR jutiklis paprastai apima IR šviesos šaltinis, mėginio elementas, optinis filtras ir infraraudonųjų spindulių detektorius, ir dujų koncentracijai nustatyti naudoja tam tikrų bangų ilgių slopinimą.
Kaip veikia NDIR
Pro paimtą orą praeina infraraudonųjų spindulių spindulys. Jei yra šaltnešio molekulių, jos sugeria dalį šviesos tam tikruose bangos ilgiuose. Detektorius matuoja, kiek šviesos prarandama, o elektronika tai konvertuoja į koncentracijos rodmenis, naudodama Beer-Lambert stiliaus matavimo logiką.
Kodėl NDIR yra populiarus šaltnešiams
NDIR yra plačiai naudojamas, nes siūlo geras selektyvumas ir ilgalaikis stabilumas daugeliui šaltnešių, ypač halogeninių angliavandenilių ir kitų IR aktyvių dujų. „Texas Instruments“ taip pat pažymi, kad dažniausiai naudojami termopilo priekiniai galai NDIR jutimo programos, įskaitant šaltnešio aptikimo sistemas.
Geriausiai tinka
NDIR yra puikus pasirinkimas daugeliui HFC, HFO, CO₂ ir sumaišytas šaltnešis nuotėkio aptikimo programos stacionariose ŠVOK ir šaldymo sistemose.
2. MEMS savybėmis pagrįsti šaltnešio jutikliai
Naujesnis metodas naudoja a mikroapdirbtas MEMS keitiklis išmatuoti pokyčius termodinamines savybes oro ir dujų mišinio, o ne tik optine absorbcija. NevadaNano apibūdina savo molekulinių savybių spektrometro metodą kaip naudojant membraną su įmontuotas Džaulio šildytuvas ir varžos termometras; kai yra šaltnešio, pasikeičia dujų mišinio savybės, o algoritmai paverčia tai koncentracija.
Kaip veikia šis principas
Jutiklis šildo mažą elementą ir stebi, kaip aplinkinės dujos veikia šilumos perdavimą ir susijusią fizinę elgseną. Kadangi šaltnešiai keičia oro termodinamines savybes, sistema gali nustatyti šaltnešio koncentraciją pagal išmatuotą atsaką.
Kodėl tai svarbu
Šis metodas naudojamas kai kuriuose A2L ir A3 šaltnešio jutikliai nes jis gali pasiūlyti įmontuotą kompensaciją, gamyklinį kalibravimą ir stiprų atsparumą apsinuodijimui, palyginti su katalizinių granulių konstrukcijomis kai kuriose srityse.
3. Katalizinių granulių jutikliai
A katalizinis rutuliukas jutiklis, dar vadinamas a pellistorius, yra klasikinis degiųjų dujų jutimo metodas. Winsenas paaiškina, kad naudoja du šildomi karoliukai Wheatstone tilte: aktyvus karoliukas ir atskaitos karoliukas. Kai degiosios dujos pasiekia aktyviąją granulę, jos oksiduojasi katalizatoriaus paviršiuje, gamindamos šilumą ir pakeisdamos granulės elektrinę varžą. Grandinė matuoja tą skirtumą ir praneša apie dujų lygį, dažnai į %LEL.
Kaip veikia katalizinio granulių jutimas
- jutiklis šildo karoliukus,
- degiosios dujos pasiekia aktyviąją granulę,
- oksidacija sukuria papildomą šilumą,
- atsparumo pokyčiai,
- tilto grandinė paverčia tą pokytį į dujų rodmenis.
Geriausiai tinka
Kataliziniai granulių jutikliai dažniausiai naudojami angliavandenilių šaltnešiai tokių kaip R290 propanas, kur degumo nustatymas yra labai svarbus.
Apribojimai
Katalizinių granulių jutiklius gali paveikti apsinuodijimas, per didelis poveikis ir deguonies prieinamumas, todėl kai kurie gamintojai infraraudonųjų spindulių arba MEMS metodus laiko mažiau priežiūros reikalaujančiais alternatyvomis atšiaurioje aplinkoje.
4. MOS puslaidininkiniai jutikliai
Mos veikia jutikliai paviršiaus chemija. Metalo oksido jutimo sluoksnis keičia elektrinę varžą, kai dujų molekulės sąveikauja su deguonies rūšimis ant šildomo paviršiaus. Techninėse apžvalgose MOS dujų jutikliai apibūdinami kaip konduktometriniai prietaisai, kurių galia priklauso nuo laidumo pokyčių, kuriuos sukelia dujų ir kietųjų medžiagų sąveika.
Kaip veikia MOS
Jutiklis palaiko jutimo medžiagą aukštesnėje temperatūroje. Šaltnešiui ar kitoms dujoms pasiekus paviršių, paviršiaus reakcija keičia krūvininkų skaičių, o tai keičia pasipriešinimą. Grandinė matuoja pasipriešinimo poslinkį ir įvertina dujų koncentraciją.
Geriausiai tinka
MOS jutikliai dažnai naudojami kur maža kaina, kompaktiškas dydis ir paprastas integravimas svarbiau nei maksimalus selektyvumas.
Apribojimai
MOS jutikliai yra labiau pažeidžiami drėgmės poveikis, kryžminis LOJ jautrumas ir ilgalaikis dreifas, todėl jiems dažnai reikia kompensacijos ir kruopštaus kalibravimo strategijos.
5. Šilumos laidumo jutikliai
A šilumos laidumas jutiklis matuoja, kaip dujų mišinys perduoda šilumą. Horiba paaiškina, kad taikant šį metodą naudojama šildoma viela ar panašus elementas; keičiantis dujų šilumos laidumui, keičiasi ir elemento temperatūra bei elektrinė varža, todėl galima apskaičiuoti koncentraciją.
Kaip tai veikia
Jei nutekėjęs šaltnešis keičia oro šilumos laidumą aplink jutiklį, jutiklis aptinka šį pasikeitimą kaip šildomo elemento pasipriešinimo poslinkį.
Geriausiai tinka
Šilumos laidumo jutiklis gali būti naudojamas kai kuriems šaltnešiams, tačiau paprastai taip yra mažiau selektyvus nei NDIR, nes jis reaguoja į masinius dujų savybių pokyčius, o ne į konkretų optinį piršto atspaudą. Horiba aiškiai pažymi, kad TCD tai daro nepasižymi selektyvumu taip pat ir kad kitos dujos gali paveikti rodmenis.
Kaip veikia aliarmo logika, jutikliui aptikus šaltnešį
Šaltnešio jutiklis nesustoja ties „dujų esama“. Tikrose ŠVOK ir šaldymo sistemose rodmenys lyginami su a apibrėžta riba, tada sistema suaktyvina atsaką. Tai, kas laikoma teisinga riba, priklauso nuo aušalo klasės ir naudojimo.
Skirta mašinų patalpoms ir daugeliui A1 šaltnešių
ASHRAE nurodymai reikalauja, kad aušalo detektoriaus nustatyta taškas būtų ne didesnė už taikomą šaltnešio koncentracijos ribą (RCL), ir naujesniuose prieduose ir toliau reikalingas detektorius, esantis ten, kur susikaups nutekėjęs šaltnešis, kad jis galėtų įjungti aliarmus ir mechaninę ventiliaciją.
A2L silpnai degiems šaltnešiams
UL paaiškina, kad šių programų šaltnešio aptikimo sistemos yra vertinamos aplink 25% LFL, padeda sumažinti gaisro pavojų dėl nuotėkio. TI A2L programos santraukoje taip pat aptariami aušalo nuotėkio aptikimo jutikliai, naudojami siekiant atitikti UL 60335-2-40 reikalavimus.
Skirta sistemoms, kurios gali sumažinti poveikį
Viršijus slenkstį, detektorius gali suveikti:
- garsiniai / vizualiniai signalai,
- vėdinimo ventiliatoriai,
- švelninimo lenta,
- kompresoriaus išjungimas,
- ar kita saugos logika. Pavyzdžiui, Carrier's A2L papildomame vadove aprašomas aptikimo jutiklis, bendraujantis su valdymo plokšte, kuris inicijuoja išsklaidymo režimą, kai šaltnešio koncentracija pakyla virš LFL procentinės dalies.
Kodėl išdėstymas yra toks pat svarbus kaip jutiklių technologija
Net geriausias jutiklis gali nepastebėti, jei jis sumontuotas netinkamoje vietoje. ASHRAE reikalauja, kad būtų įrengti mašinų skyriaus detektoriai kur susikaups nuotėkio šaltnešis, o tai reiškia, kad išdėstymas turi atitikti numatomą nuotėkio, oro srauto ir tankio poveikį.
Štai kodėl šaltnešio aptikimas yra tikrai a sistemos projektavimo problema, o ne tik komponento pasirinkimas. Jums reikia teisės:
- jutimo principas,
- kalibravimas,
- montavimo vieta,
- slenksčio logika,
- ir valdymo išėjimus.
Kuris šaltnešio jutiklio principas yra geriausias?
Universalaus nugalėtojo nėra.
- Daugeliui halogeninės anglies šaltnešiaiAr Yra n dažnai teikiama pirmenybė dėl selektyvumo ir stabilumo.
- Už degieji angliavandeniliai patinka R290Ar katalizinis rutuliukas ir naujesni MEMS nuosavybės pagrindu metodai yra dažni variantai.
- Už kaina jautrūs įterptieji produktaiAr Mos vis dar gali būti naudojamas, tačiau kompensavimas ir dreifo kontrolė yra svarbesni.
- Tais atvejais, kai reikia paprasto tūrinio dujų kiekio matavimo, šilumos laidumas gali būti svarstomas, nors jis yra mažiau selektyvus.
DUK
Kaip aušalo jutiklis aptinka nuotėkį?
Jis aptinka nuotėkį, matuodamas supančio oro savybių pasikeitimą, kurį sukelia šaltnešis, pvz IR sugertis, šilumos perdavimo pokytis, katalizinė oksidacija arba pasipriešinimo pokytis, tada konvertuoja tą signalą į koncentracijos rodmenis ir pavojaus signalo išvestį.
Koks yra labiausiai paplitęs aušalo jutiklio tipas?
Daugeliui šiuolaikinių ŠVOK šaltnešių, NDIR infraraudonųjų spindulių yra vienas iš labiausiai paplitusių fiksuoto aptikimo metodų dėl savo selektyvumo ir stabilumo.
Ar visi šaltnešio jutikliai veikia vienodai?
Ne. Skirtingi jutikliai naudoja skirtingus principus, įskaitant NDIR, MEMS termodinaminių savybių jutimas, katalizinis rutuliukas, MOS ir šilumos laidumas.
Kodėl A2L šaltnešiams reikalinga kitokia aptikimo logika?
Kadangi A2L šaltnešiai yra silpnai degūs, jutiklis dažnai yra a aušalo aptikimo sistema suprojektuoti taip, kad reaguotų į dalį LFL, dažniausiai aptarinėjama 25% LFL pagal UL nurodymus.
Ar jutiklis tik signalizuoja, ar gali valdyti ir įrangą?
Tai gali padaryti abu. Daugelyje sistemų suveikimui naudojamas detektoriaus rodmuo ventiliatoriai, švelninimo lentos, signalizatoriai arba išjungimo logika, o ne tik ekrano įspėjimas.
