Sensor penyejuk berfungsi dengan pensampelan udara sekeliling, mengesan perubahan fizikal atau kimia yang disebabkan oleh penyejuk bocor, menukar perubahan itu kepada isyarat elektrik, dan kemudian mencetuskan penggera atau tindakan kawalan apabila kepekatan gas melintasi ambang yang ditetapkan. Mekanisme yang tepat bergantung pada teknologi sensor: NDIR inframerah, manik pemangkin, Semikonduktor MOS, kekonduksian haba, atau lebih baru berasaskan harta MEMS kaedah.
Dalam erti kata lain, tiada "prinsip penderia penyejuk" tunggal. Penyejuk dan aplikasi yang berbeza menggunakan kaedah yang berbeza. Sebagai contoh, banyak pengesan penyejuk HVAC moden menggunakan penderiaan berasaskan inframerah untuk bahan pendingin halokarbon, manakala bahan penyejuk hidrokarbon seperti R290 juga boleh dikesan dengan manik pemangkin atau teknologi gas mudah terbakar lain.
Proses kerja asas penderia penyejuk
Kebanyakan sensor penyejuk mengikut logik empat langkah yang sama:
1) Udara mencapai unsur penderiaan
Udara ambien meresap ke dalam perumahan penderia atau ditarik ke dalam ruang penderiaan. Dalam pengesan HVAC tetap, elemen penderiaan biasanya dipasang dalam kepungan yang direka untuk membenarkan gas sasaran masuk sambil mengurangkan habuk, percikan dan pencemaran.
2) Bahan pendingin mengubah sifat yang boleh diukur
Ini adalah jantung sensor. Bergantung pada jenis sensor, penyejuk mungkin:
- menyerap cahaya inframerah,
- mengubah sifat pemindahan haba campuran gas,
- terbakar pada permukaan pemangkin dan membebaskan haba, atau
- menukar rintangan elektrik filem penderiaan.
3) Elektronik menukarkan perubahan itu kepada data kepekatan
Elektronik penderia menguatkan, membuat linear, mengimbangi dan mentafsir isyarat mentah. Dalam sistem NDIR, ini mungkin melibatkan penyaman isyarat berasaskan termopile; dalam sensor penyejuk berasaskan MEMS, algoritma onboard menukar sifat gas yang diukur kepada output kepekatan.
4) Pengesan membandingkan bacaan dengan ambang penggera
Jika kepekatan gas melebihi ambang yang diprogramkan, sistem boleh mencetuskan penggera, pengudaraan, penutupan atau kawalan tebatan. Dalam bilik jentera dan sistem A2L, ambang ini biasanya ditakrifkan oleh kod atau piawaian dan bukannya dengan tekaan.
Prinsip penderia penyejuk utama
1. Penderia inframerah NDIR
Adalah n bermaksud inframerah bukan penyebaran. Ini adalah salah satu prinsip yang paling biasa digunakan untuk pengesanan kebocoran bahan pendingin kerana banyak gas penyejuk menyerap cahaya inframerah pada panjang gelombang ciri. Horiba menerangkan bahawa penderia NDIR biasanya termasuk Sumber cahaya IR, sel sampel, penapis optik dan pengesan inframerah, dan menggunakan pengecilan panjang gelombang tertentu untuk menentukan kepekatan gas.
Bagaimana NDIR berfungsi
Pancaran cahaya inframerah melalui udara sampel. Jika molekul penyejuk hadir, ia menyerap sebahagian cahaya pada panjang gelombang tertentu. Pengesan mengukur berapa banyak cahaya yang hilang, dan elektronik menukarnya kepada bacaan kepekatan menggunakan logik ukuran gaya Beer-Lambert.
Mengapa NDIR popular untuk penyejuk
NDIR digunakan secara meluas kerana ia menawarkan selektiviti yang baik dan kestabilan jangka panjang untuk banyak penyejuk, terutamanya halokarbon dan gas aktif IR yang lain. Texas Instruments juga menyatakan bahawa hujung hadapan termopile biasanya digunakan dalam Aplikasi penderiaan NDIR, termasuk sistem pengesanan bahan pendingin.
Paling sesuai
NDIR adalah pilihan yang kuat untuk ramai orang HFC, HFO, CO₂, dan bahan pendingin campuran aplikasi pengesanan kebocoran dalam HVAC tetap dan sistem penyejukan.
2. Sensor penyejuk berasaskan hartanah MEMS
Pendekatan yang lebih baru menggunakan a transduser MEMS mesin mikro untuk mengukur perubahan dalam sifat termodinamik campuran udara/gas daripada hanya bergantung pada penyerapan optik. NevadaNano menerangkan pendekatan Spektrometer Sifat Molekulnya sebagai menggunakan membran dengan pemanas Joule tertanam dan termometer rintangan; apabila penyejuk hadir, sifat campuran gas berubah, dan algoritma menukarnya kepada kepekatan.
Bagaimana prinsip ini berfungsi
Penderia memanaskan elemen kecil dan memantau bagaimana gas di sekeliling mempengaruhi pemindahan haba dan tingkah laku fizikal yang berkaitan. Oleh kerana bahan pendingin mengubah sifat termodinamik udara, sistem boleh membuat kesimpulan kepekatan bahan pendingin daripada tindak balas yang diukur.
Mengapa ia penting
Pendekatan ini digunakan dalam beberapa Penderia penyejuk A2L dan A3 kerana ia boleh menawarkan pampasan terbina dalam, penentukuran kilang, dan rintangan yang kuat terhadap keracunan berbanding dengan reka bentuk manik pemangkin dalam beberapa aplikasi.
3. Penderia manik pemangkin
A manik pemangkin sensor, juga dipanggil a pellistor, ialah kaedah penderiaan gas mudah terbakar klasik. Menang menjelaskan bahawa ia menggunakan dua manik yang dipanaskan dalam jambatan Wheatstone: manik aktif dan manik rujukan. Apabila gas mudah terbakar mencapai manik aktif, ia teroksida pada permukaan mangkin, menghasilkan haba dan menukar rintangan elektrik manik. Litar mengukur perbezaan itu dan melaporkan paras gas, selalunya dalam %LEL.
Cara penderiaan manik pemangkin berfungsi
- sensor memanaskan manik,
- gas mudah terbakar mencapai manik aktif,
- pengoksidaan menghasilkan haba tambahan,
- perubahan rintangan,
- litar jambatan menukarkan perubahan itu kepada bacaan gas.
Paling sesuai
Penderia manik pemangkin biasanya digunakan untuk penyejuk hidrokarbon seperti R290 propana, di mana pengesanan mudah terbakar adalah kritikal.
Had
Penderia manik pemangkin boleh dipengaruhi oleh keracunan, terlalu had pendedahan dan ketersediaan oksigen, itulah sebabnya sesetengah pengeluar meletakkan pendekatan inframerah atau MEMS sebagai alternatif penyelenggaraan yang lebih rendah dalam persekitaran yang keras.
4. Penderia semikonduktor MOS
Mos sensor berfungsi kimia permukaan. Lapisan pengesan logam-oksida mengubah rintangan elektrik apabila molekul gas berinteraksi dengan spesies oksigen pada permukaan yang dipanaskan. Ulasan teknikal menerangkan penderia gas MOS sebagai peranti konduktometri yang outputnya bergantung pada perubahan dalam kekonduksian yang disebabkan oleh interaksi gas/pepejal.
Bagaimana MOS berfungsi
Penderia mengekalkan bahan penderiaan pada suhu tinggi. Apabila bahan pendingin atau gas lain sampai ke permukaan, tindak balas permukaan mengubah bilangan pembawa cas, yang mengubah rintangan. Litar mengukur peralihan rintangan dan menganggarkan kepekatan gas.
Paling sesuai
Penderia MOS sering digunakan di mana kos rendah, saiz padat dan penyepaduan mudah perkara lebih daripada selektiviti maksimum.
Had
Sensor MOS lebih terdedah kepada kesan kelembapan, kepekaan silang VOC, dan hanyut jangka panjang, jadi mereka sering memerlukan pampasan dan strategi penentukuran yang teliti.
5. Penderia kekonduksian terma
A kekonduksian haba sensor mengukur bagaimana campuran gas memindahkan haba. Horiba menerangkan bahawa kaedah ini menggunakan wayar yang dipanaskan atau elemen yang serupa; apabila kekonduksian terma gas berubah, suhu unsur dan rintangan elektrik juga berubah, membolehkan kepekatan dikira.
Bagaimana ia berfungsi
Jika penyejuk bocor mengubah kekonduksian terma udara di sekeliling sensor, sensor mengesan perubahan itu sebagai anjakan rintangan dalam elemen dipanaskan.
Paling sesuai
Penderiaan kekonduksian terma boleh berfungsi untuk beberapa aplikasi penyejuk, tetapi secara amnya kurang selektif daripada NDIR kerana ia bertindak balas kepada perubahan sifat gas pukal dan bukannya cap jari optik tertentu. Horiba dengan jelas menyatakan bahawa TCD melakukannya tidak mempamerkan selektiviti dengan cara yang sama dan gas lain boleh menjejaskan bacaan.
Cara logik penggera berfungsi selepas penderia mengesan bahan pendingin
Sensor penyejuk tidak berhenti pada "gas hadir." Dalam sistem HVAC dan penyejukan sebenar, bacaan dibandingkan dengan a ambang yang ditentukan, dan sistem kemudian mencetuskan respons. Apa yang dikira sebagai ambang yang betul bergantung pada kelas penyejuk dan aplikasinya.
Untuk bilik mesin dan banyak penyejuk A1
Panduan ASHRAE memerlukan titik set pengesan penyejuk tidak melebihi Had Kepekatan Penyejuk (RCL) yang berkenaan, dan tambahan yang lebih terkini terus memerlukan pengesan yang terletak di tempat penyejuk yang bocor akan tertumpu supaya ia boleh menggerakkan penggera dan pengudaraan mekanikal.
Untuk penyejuk mudah terbakar A2L
UL menerangkan bahawa sistem pengesanan bahan pendingin untuk aplikasi ini dinilai sekitar 25% daripada LFL, membantu mengurangkan risiko kebakaran daripada kebocoran. Ringkas aplikasi A2L TI juga membincangkan penderia pengesanan kebocoran bahan pendingin yang digunakan untuk mematuhinya UL 60335-2-40 keperluan.
Untuk sistem berkemampuan mitigasi
Apabila ambang melebihi, pengesan boleh mencetuskan:
- penggera boleh didengar/visual,
- kipas pengudaraan,
- lembaga mitigasi,
- penutupan pemampat,
- atau logik keselamatan lain. Panduan tambahan A2L Pembawa, sebagai contoh, menerangkan penderia pengesanan yang berkomunikasi dengan papan kawalan yang memulakan mod pelesapan apabila kepekatan penyejuk meningkat melebihi peratusan LFL.
Mengapa penempatan penting sama seperti teknologi penderia
Malah sensor terbaik boleh terlepas kebocoran jika ia dipasang di tempat yang salah. ASHRAE memerlukan pengesan bilik jentera untuk dikesan di mana bahan pendingin daripada kebocoran akan tertumpu, yang bermaksud penempatan harus mengikut kelakuan kebocoran yang dijangkakan, aliran udara dan kesan ketumpatan.
Itulah sebabnya pengesanan bahan pendingin benar-benar a masalah reka bentuk sistem, bukan sekadar pilihan komponen. Anda memerlukan hak:
- prinsip penderiaan,
- penentukuran,
- lokasi pemasangan,
- logik ambang,
- dan mengawal output.
Prinsip penderia penyejuk manakah yang terbaik?
Tidak ada pemenang sejagat.
- Bagi ramai bahan pendingin halokarbon, Adalah n sering diutamakan untuk pemilihan dan kestabilan.
- Untuk hidrokarbon mudah terbakar Seperti R290, manik pemangkin dan lebih baru berasaskan harta MEMS kaedah adalah pilihan biasa.
- Untuk produk terbenam yang sensitif kos, Mos mungkin masih digunakan, tetapi pampasan dan kawalan drift lebih penting.
- Untuk aplikasi di mana anda memerlukan pengukuran sifat gas pukal yang mudah, kekonduksian haba boleh dipertimbangkan, walaupun ia kurang selektif.
Soalan Lazim
Bagaimanakah sensor penyejuk mengesan kebocoran?
Ia mengesan kebocoran dengan mengukur perubahan sifat dalam udara sekeliling yang disebabkan oleh bahan pendingin, seperti Penyerapan IR, perubahan pemindahan haba, pengoksidaan pemangkin, atau perubahan rintangan, kemudian menukar isyarat itu kepada bacaan kepekatan dan output penggera.
Apakah jenis sensor penyejuk yang paling biasa?
Untuk kebanyakan penyejuk HVAC moden, NDIR inframerah adalah salah satu pendekatan pengesanan tetap yang paling biasa kerana pemilihan dan kestabilannya.
Adakah semua penderia penyejuk berfungsi dengan cara yang sama?
Tidak. Penderia yang berbeza menggunakan prinsip yang berbeza, termasuk NDIR, penderiaan sifat termodinamik MEMS, manik pemangkin, MOS dan kekonduksian terma.
Mengapakah penyejuk A2L memerlukan logik pengesanan yang berbeza?
Oleh kerana penyejuk A2L mudah terbakar, penderia selalunya merupakan sebahagian daripada a sistem pengesanan bahan pendingin direka untuk bertindak balas pada sebahagian kecil daripada LFL, biasa dibincangkan di sekeliling 25% LFL dalam bimbingan UL.
Adakah sensor hanya penggera, atau bolehkah ia mengawal peralatan juga?
Ia boleh melakukan kedua-duanya. Dalam banyak sistem, bacaan pengesan digunakan untuk mencetuskan kipas, papan mitigasi, penggera atau logik penutupan, bukan sekadar amaran paparan.
