Датчик кислорода и подходы к решению задачи.

[Rasputin]

Итак, задачка. Камера заполняется инертным газом, требуется измерять в ней остаточное процентное содержание кислорода. Навскидку подхода вижу три:

1. Кислородная ячейка типа медицинского сенсора для аппаратов ИВЛ OOM202, на выходе даёт 9-16 милливольт, которые можно подать на АЦП с каким-то очень маленьким опорным напряжением. Эти штуки совершенно точно работают, но стоят боже мой, 3000р только на алике, а у местных дилеров видел и за десятку.

2. Лямбда-зонд от автомобиля. 500р на алике, 1500р у наших. Требует предварительного прогрева 12в внутренним нагревателем, выдаёт напряжение в районе 1 вольта. Не вполне понятно, что у него с линейностью-нелинейностью показаний, и может ли он адекватно работать в обычной комнатной атмосфере.

3. Маломощный высоковольтный модуль на 20..100кВ. 100р на алике. Трещать искрой между двумя гвоздями а-ля электрошокер. Измерять пилообразное напряжение между электродами через очень толстый делитель напряжения. Поскольку кривая Пашена для воздуха и аргона/углекислоты разная - по пику пилообразного напряжения можно примерно почувствовать состав газа. Способ предельно копеечный, но он упоротый, и я предвижу ворох проблем с калибровкой.

Пока склоняюсь к дорожке №2, но требуется мозговой штурм. Возможно, я упускаю нечто очевидное.

 

[rkit]

Сначала нужно всё-таки определить, какие концентрации собрался измерять, и в каких условиях.

на выходе даёт 9-16 милливольт, которые можно подать на АЦП с каким-то очень маленьким опорным напряжением

Это делается усилителем. Всякие паразитные смещения в АЦП затенят твое очень маленькое напряжение.

 

[Rasputin]

Сначала нужно всё-таки определить, какие концентрации собрался измерять, и в каких условиях.

Ну в воздухе кислорода 20%, соответственно диапазон от 0% до 20%. Давление атмосферное, температура комнатная.

 

[Эдуард Анисимов]

Лямбда-зонд от автомобиля. 500р на алике, 1500р у наших. Требует предварительного прогрева 12в внутренним нагревателем, выдаёт напряжение в районе 1 вольта. Не вполне понятно, что у него с линейностью-нелинейностью показаний

Он даёт ноль и единицу. Если фронты заваливаются, датчик неисправен.

 

[viktor1703]

Путь 2, скорее всего, в топку. Потому, что эти датчики определяют не количество кислорода, а отношение количества топлива и окислителя к стехиометрическому составу топливовоздушной смеси.

 

[poty]

Если измерять - то только специализированными датчиками. Либо самому разрабатывать датчик, например, на базе п.3. Калибровка и поверка потребуются в любом случае, независимо от пути, по которому пойдете и это, скорее всего, обойдётся дороже самого датчика.

 

[ТехнарьКто]

Итак, задачка. Камера заполняется инертным газом, требуется измерять в ней остаточное процентное содержание кислорода. Навскидку подхода вижу три:
----кусь---
2. Лямбда-зонд от автомобиля. 500р на алике, 1500р у наших. Требует предварительного прогрева 12в внутренним нагревателем, выдаёт напряжение в районе 1 вольта. Не вполне понятно, что у него с линейностью-нелинейностью показаний, и может ли он адекватно работать в обычной комнатной атмосфере.
---кусь---

Пока склоняюсь к дорожке №2, но требуется мозговой штурм. Возможно, я упускаю нечто очевидное.

Лямбда зонды бывают разных типов. Дешевые циркониевые "Лямбда-зонд от автомобиля. 500р на алике"обладают релейной характеристикой, происходит резкое изменение сигнала при переходе от нет кислорода к есть кислород и так же скачком сигнал меняется обратно. Возможность измерять количественно, отсутствует. Более современные лямбда зонды сделаны так, что действительно сигнал меняется в зависимости от количества кислорода. Это так называемые широкополосные лямбда-зонды. Значение лямбда выдается не в виде скачкообразно растущей кривой напряжения, как у циркониевого зонда, а в виде почти линейной кривой роста силы тока. Недостаток, данный тип датчиков очень дорогой, дороже п.1. Второй недостаток, у лямбда зондов от автомобиля очень высокие рабочие температуры. Для быстрого вхождения в рабочий режим в современных лямда зондах используется принудительный подогрев. В более старых нагрев происходил выхлопными газами. При комнатных температурах эти датчики не работают, не для того созданы. Поэтому думайте в сторону иных вариантов.

 

[rkit]

Ну в воздухе кислорода 20%, соответственно диапазон от 0% до 20%. Давление атмосферное, температура комнатная.

Ты собался измерять ОСТАТОЧНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ. Сколько это? Все 20%? 1%? 0.1%? 0.00000000001%? Какие ты, в болото, рассматриваешь "подходы", если ты даже не знаешь. что тебе точно нужно измерять?

 

[Rasputin]

Ты собался измерять ОСТАТОЧНУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ. Сколько это? Все 20%? 1%? 0.1%? 0.00000000001%?

В районе 1% вполне хватит. Смысл камеры - чтобы в ней ничего не загорелось из-за недостаточной продувки или утечек. Поэтому сотые доли измерять бессмысленно, они в любом случае будут сильно ниже концентрационных пределов распространения пламени.

Недостаток, данный тип датчиков очень дорогой, дороже п.1. Второй недостаток, у лямбда зондов от автомобиля очень высокие рабочие температуры.

Ок, понял. Значит либо вариант 1, либо 3.

В принципе есть ещё четвёртый вариант. Тензодатчики с хорошим внешним АЦП без проблем ловят миллиграммы. Так что если поместить в камеру, допустим, литр пенопласта - его вес в атмосфере воздуха (1.2кг/м³), аргона (1.784кг/м³) и CO2 (1.977кг/м³) будет заметно различаться. Единственная засада - что такой датчик будет ну очень чувствителен к вибрациям, и понадобится программный фильтр, усредняющий десятки тысяч измерений.

Или же поставить рядом два одинаковых тензодатчика. На первый положить литр пенопласта (35г), на второй 35г свинца. Тогда вибрации (инерцию массы) они будут ловить примерно одинаковые, а силу архимеда свинец будет чувствовать в 324 раза слабее. И тогда достаточно будет вычесть из одних показаний вторые чтобы получить силу архимеда в реальном времени при любых вибрациях.

 

[viktor1703]

литр пенопласта

Точнее 1 дм³