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TP-1.1A 非加热低功耗甲烷气体传感器产品说明书

    TP-1.1A 是采用纳米级 SnO 2 进行合理的半导体掺杂,以微珠结构制成的非加热、低功耗、对甲烷高度灵敏的可燃气体传感器。由于其低功耗的特点,派生一些加热元件不可能达到的技术指标,经过多年可靠性实验,其性能指标超过了加热式、旁热式及催化燃烧式可燃气体传感器,是可燃气体传感器一个重要的分支。

一、综述

1 、特点

•  低功耗 ☆ 寿命长 ( ≥ 5 年 )
•  环境适应能力强(抗烟、酒精,不怕油分子吸附)
•  应用电路简单
•  对甲烷及液化石油气高度的灵敏性
•  高浓度可燃气体冲击时,传感器无影响

2 、应用

☆ 煤矿瓦斯监测、工业甲烷、天然气监测 ☆ 民用燃气泄漏报警 ☆ 以天然气为动力燃料的汽车安全监测 ☆ 便携式气体探测仪

3 、结构
图 1 表示出 TP-1.1A 的结构,其基座由 4J29 可伐材料制成,引脚由可伐材料镀金,管帽由 10# 钢带制成。外壳的丝网由 150 目的不锈钢防火阻燃材料构成 (SUS316) ,这种结构可防止内部火花点燃 2 : 1 的氢气 / 氧气气体产生的火花溢出外部。

注: 元件帽带标识方向为负极 。

4 、基本测试电路

图 2 表示 TP-1.1A 的测试电路。

V I 是加在传感器上的电压

V O 是负载电阻 R L 上的电压输出

传感器的信号通过 R L 上电压的变化获得。

传感器电阻变化可通过公式:

R S =(V I -V O ) · R L /V O 获得。

5 、工作条件

工作电压

6V DC

负载电阻

51 Ω

传感器功耗

≤ 150mW

工作温度

— 40 ℃ ~ + 70 ℃

6 、机械强度

•  拉力: 5KG 在每个方向
•  振动: ( 三个互相垂直的轴线上,在 10~150~10Hz 的频率循环,以 9.81m/s 2 的加速度幅值、 1 倍频程 / 分的扫频速率各进行 20 次扫频循环 ) 频率: 1000C/ 分;高度: 4mm ,垂直方向一小时
•  冲击: 100G 的加速度,重复 5 次

二、敏感特性

1 、 TP-1.1A 对多种可燃气体的敏感特性

图 3 表示 TP-1.1A 对各种气体的反应关系 Y 轴代表的是传感气电阻 R S ( 在目标气体中 ) , R O ( 在空气中 ) 的比

图 4 是表示测试电路 V O 的输出在不同气体及浓度下的变化曲线。

2 、温湿度的影响

•  恒定湿热试验: 40 ℃ , 95%RH , 96 小时 ( 见图 5) 。 Y 轴表示 V O 的输出电压值。

图 5 恒定湿热实验

•  低温实验: (-40 ℃ ,4 小时 )

低温实验记录

 

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

空气中 (25 ℃ ,80%)

1.2

1.2

1.4

1.8

1.6

1.5

1.8

1.7

0 ℃

1.2

1.2

1.5

1.7

1.6

1.57

1.7

1.6

-7 ℃

Δ

Δ

Δ

1.6

Δ

1.6

Δ

Δ

-10 ℃

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

-15 ℃

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

-20 ℃

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

-25 ℃

-40 ℃ ( 维持 4 小时 )

0 ℃

1.4

1.0

1.6

2.0

1.9

1.7

2.0

2.1

加入 0.7%CH 4

3.3

3.4

3.5

3.7

3.4

3.5

3.7

3.6

20 ℃

1.5

1.5

1.2

1.8

1.5

1.7

1.5

1.5

通入 0.65%CH 4

3.6

3.7

3.6

3.9

3.5

3.4

3.8

3.6

通入 1.2%CH 4

3.8

3.9

3.9

4.1

3.7

3.7

3.9

3.7

注: Δ ※代表传感器输出出现振荡波型

其中 Δ 代表50秒内振荡2~3次 ※ 代表 50 秒内振荡 1 次

注:在干燥的条件下 ( ≤ 70%RH)V O 输出会出现正弦振荡现象,振幅在 0~2V 之间的正弦振荡,这种状态对气敏特性没任何影响,反而进入了更低功耗状态,降低功耗尽 40% ,其特性见图 6 。

5V

4.04V

3.5V 3.85V

2.5

0.04

清洁空气中 注入 气体 甲烷浓度 0.25% 0.5% 1.00%

图 6

•  0 ℃环境下传感器工作状态记录

测试时间

条件

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

0 小时

空气 (25 ℃ ,80%RH)

1.5

1.6

1.6

1.5

1.5

1.4

1.7

1.4

12 小时

0 ℃

1.45

1.54

1.56

1.55

1.51

1.50

1.60

1.39

17 小时

0 ℃, 0.7%CH 4

3.7

3.6

3.5

3.7

3.8

3.6

3.7

3.5

17 小时

0 ℃, 0.49%CH 4

3.3

3.3

3.2

3.4

3.5

3.3

3.3

3.3

17 小时

0 ℃, 0.77%CH 4

3.5

3.47

3.36

3.59

3.66

3.48

3.56

3.47

17 小时

0 ℃, 0.15%C 3 H 8

4.0

4.0

3.8

3.9

3.9

3.9

3.9

3.9

18 小时

0 ℃, 1%CH 4

3.6

.6

3.5

3.7

3.7

3.6

3.7

3.5

25 小时

0 ℃, 0.6%CH 4

3.4

3.5

3.4

3.5

3.5

3.6

3.6

3.3

36 小时

-5 ℃, 0.55%CH 4

3.4

3.5

3.4

3.6

3.6

3.5

3.6

3.4

44 小时

0 ℃,空气环境

1.5

1.6

1.6

1.6

1.6

1.6

1.7

1.4

60 小时

-9 ℃, 0.7%CH 4

3.4

3.4

3.35

3.5

3.5

3.45

3.65

3.3

 

-12 ℃(传感器振荡)

 

-12 ℃,通 0.6%CH 4

3.3

3.4

3.3

3.4

3.4

3.4

3.5

3.1

84 小时

-8 ℃,通 0.6%CH 4

3.4

3.47

3.37

3.59

3.56

3.46

3.6

3.3

 

-8 ℃,通 0.55 %CH 4

3.4

3.4

3.36

3.54

3.55

3.45

3.63

3.29

100 小时

-8 ℃,通 1.1%CH 4

3.6

3.6

3.51

3.66

3.7

3.6

3.8

3.45

回到 22 ℃, 75%RH , 通 0.6%CH 4

3.5

3.5

3.3

3.5

3.6

3.5

3.6

3.45

•  高温高湿实验: 70 ℃, 98%RH

 

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

 

1.45

1.73

1.72

1.61

1.7

1.64

1.69

1.57

40 ℃

1.75

2.0

2.0

1.85

2.1

1.9

1.9

1.8

70 ℃

1.8

2.1

2.4

2.3

2.4

2.3

2.4

2.4

70 ℃

1.9

2.2

2.4

2.3

2.4

2.3

2.4

2.4

2 小时后

1.9

2.1

2.4

2.2

2.3

2.3

2.4

2.3

空气

1.5

1.6

1.8

1.6

1.6

1.6

1.6

1.6

 

1.2

1.3

1.5

1.2

1.4

1.2

1.4

1.3

0.35%CH4

3.5

3.2

3.4

3.4

3.4

3.5

3.5

3.6

0.72%CH4

3.8

3.5

3.6

3.7

3.6

3.7

3.7

3.8

1.05%CH 4

3.9

3.7

3.7

3.8

3.8

3.8

3.8

3.9

1.15%CH4

3.95

3.7

3.7

3.8

3.8

3.9

3.9

3.9

•  高浓度甲烷实验:

将 0~7# 传感器置于 10% 的甲烷环境中 2 小时,放气前后的数据状态。

 

0#

1#

2#

3#

4#

5#

6#

7#

空气

1.3

1.5

1.7

1.3

1.5

1.3

1.6

1.3

0.6%CH 4

3.5

3.7

3.9

3.2

3.5

3.7

3.7

3.0

10.62%CH 4

4.1

4.2

4.4

3.9

4.1

4.2

4.3

3.7

10%CH 4 (5 小时后 )

3.9

4.1

4.1

3.6

3.9

4.1

4.1

3.4

空气中

1.4

1.6

1.8

1.4

1.6

1.4

1.6

1.5

0.68%CH 4

3.6

3.8

3.8

3.3

3.6

3.7

3.8

3.0

6 )油分子附着试验

方法:将传感器外壳打开,将食用油珠涂到传感珠外表,采用两种方式通电脱附。

一种是安装于报警器上按一下复位键,绿灯闪烁,大约 24 小时后,传感器进入工作状态,灵敏度如初。
另一种方法是负载电阻 R L 为 25 Ω ,12 小时后V O 输出< 4V ,将 R L 更换为 51 Ω,即可进入工作 状态,灵敏度如初。(如图 7 )

 

3 、气体反应特性

图 8 表示传感器的输出 V O 在空气及 2000ppm 的甲烷空气中的变化情况,从图上可以看出,传感器的反应速度和恢复速度特别快。

图 8 TP-1.1A 的反应特性 图 9 长期储存后 TP-1.1A 通电后的特性

4 、 TP-1.1A 的初始状态

大概通电后 0.5~10 小时后才能恢复到正常工作状态,给报警器设计增添了麻烦,但是若采用应用原理图中虚线部分的设计, 3 分钟内就能脱附。软件设计模式为:上电后检测 LM393 的第 7 脚 OUTB 是否有输出,若有输出则单片机输出 CLR 信号,使 Q 3 导通, R 4 和 R 1 形成并联 ( 加大了脱附电流 ) 。待 OUTB 输出消失后,单片机使 Q 3 关断,进入正常工作状态,若上电后 OUTB 没有输出,直接进入正常工作状态。(注:此种模式可有效清除传感器表面油污,使传感器长期在设定的报警点内工作)

TP-1.1A 甲烷传感器 TP-1.1A是采用纳米级SnO2进行合理的半导体掺杂,以微珠结构.....
TP-2S 一氧化碳CO传感器 TP-2S常温型低功耗一氧化碳传感器由SnO2多晶体及适当添加混合剂烧结而.....
TP-3C 酒精传感器 应用:
☆ 车载酒精检测系统
☆ 个人便携式酒精测试仪
☆ GPS、手机.....
TP-4 空气质量传感器 TP-4型常温气敏传感器由纳米级SnO2及适当掺杂混合剂烧结而成,具微珠式结构。在.....
TP-6 UV紫外线传感器 特点:
☆ 能够感应紫外线UVa与UVb波段;
☆ GaN材料制作;
☆ 内部视觉盲区;
☆ 光电模式;
☆ 最优性价比;
☆ 灵敏度高;
☆ 可靠性好;
☆ 封装小
    
应用:
☆ 紫外辐射强度测量仪/紫外光测量仪
☆ 紫外光监视器..

特点:
☆ 能够感应紫外线UVa与UVb波段;
☆ GaN材料制作;
☆ 内部视觉盲区;
☆ 光电模式;
☆ 最优性价比;
☆ 灵敏度高;
☆ 可靠性好;
☆ 封装小
    
应用:
☆ 紫外辐射强度测量仪/紫外光测量仪
☆ 紫外光监视器

 

参数

符号

条件

最小值

中心值

最大值

单位

光谱带宽变化范围

λb

290

400

nm

峰值灵敏度波长

λp

330

nm

暗输出电压

Vdark

Ee=100mW/m2
λp=330nm

0

0.2

mV

灵敏度

Vs

   RL=1MΩ

3.9

4.0

4.1

mV/UVI

反向击穿电压

VBR

30

40

100

V

正向电压

VF

If=10mA

2.6

3.0

3.5

V

总电容

Ct

f=1MHz

6

pF

上升时间

tr

RL=1MΩ
CL=1000pF

10

mS

下降时间

tf

500

mS

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