Sensores De Gas

Sensores de Gas Expositores: Emmanuel Arias Luis Bencosme Juan Sepúlveda Harry Reyes Contenido: I Introducción al Tema L Las Células TGS T Tratamiento de la Detección I Imágenes de Sensores

Introducción La Misión Principal de estos Sensores es detectar gases existentes en un ambiente determinado. Este tipo de Sensores, una vez se hayan introducido en dicho sistema, detectarán la separación producida con respecto a un denominado “Ambiente de Aire Puro” proporcionando una respuesta relativa correspondiente a la cantidad y al tipo de GAS en ese Ambiente. La detección de numerosos tipos de GAS a través de un solo Sensor hace que las situaciones de diseño sean o muy específicas, para detectar solo un tipo de GAS X, o muy generales para dar un Aviso General y un análisis particular del Contaminante. Las Células usadas en estos Sensores son del tipo VGP, o Variación Inversa de la Resistencia en función de la Cantidad del Contaminante. Su funcionamiento está determinado por el Fabricante. Según las diferentes aplicaciones ( Sensores de Humo, Nitrógeno, Gases de Combustión, etc.…), existirán diferentes tipos sensores con diferentes características y respuestas. El estudio se enfocará en las Células TGS 812 y 813, con el fin de obtener soluciones para proyectos enfocados al uso de PLC en procesos industriales.

Continuación… Una de las Características Fundamentales de este tipo de células es el alto consumo del devanado calefactor lo cual impide, en principio, el uso de baterías en su utilización. A continuación se explicará, de una manera objetiva, la aplicación de las Células TGS.

Células TGS Corresponden a un Sensor tipo Semiconductor dopado con Óxido de Estaño. Su principio de funcionamiento está basado en la reducción de la conductividad de ciertos materiales en función del Oxigeno en el Medio. La variación dependerá de la cantidad y el tipo de contaminante detectado. Este principio físico permite la detección de gases, óxidos de carbono, etc., en función de la influencia existente entre el captador y la cantidad de oxígeno detectado. La reacción de este tipo de células es muy lenta a temperaturas bajas o ambientes, por ello se le proporciona un filamento calefactor que calienta la superficie receptora a unos 400 ºC aprox. Estos sensores poseen varias aplicaciones, en función de su categoría, ya sean domésticas o industriales. Estas se muestran en la tabla a continuación.

Continuación… Esta célula podría ser la serie 1, 5 u 8, siendo las características y los circuitos usados, mostrados a continuación: Serie 1: Poseen 2 electrodos de Iridio/Paladio encapsulados en el interior del elemento Sensor S n O 2; ; uno o los dos electrodos pueden ser utilizados como filamento de caldeo. La figura 1 muestra la estructura, y el circuito convencional de uso.

Serie 5: Posee 2 electrodos y una fina película de S n O 2 en encapsulado aislado miniaturizado como muestra la figura 2, además del circuito estándar de conexión. Continuación… La tensión de Salida es muestreada a través de R L para obtener los valores y concentraciones del GAS bajo detección.

Serie 8: Poseen el filamento calefactor introducido en un tubo de cerámica, estando el material semiconductor recubriendo el tubo entre 2 electrodos de Oro. La figura 3 muestra su estructura y el circuito a usar. Continuación…

Continuación… Al momento de realizar nuestro sistema debemos de tomar en cuenta las siguientes conclusiones, las cuales se obtuvieron después del análisis de las curvas características de dichas Células: En el caso de estas células, hay mediciones de gases diferentes las cuales se superponen haciendo imposible la medida de cada una por individual. Se debe utilizar la célula en función de las mayores variaciones entre el valor del aire ambiente y el gas a detectar. Se debe estudiar el margen de tensiones entre los valores de las concentraciones para obtener un mayor margen de tensión a la salida. Estos primeros puntos condicionan la captación del valor y su tratamiento posterior dependerá de la función que deba desarrollar el circuito. Sus funciones fundamentales son: La detección, y La Lectura en un Proceso.

Tratamiento de la Detección Para el tratamiento de la detección, según lo explicado anteriormente, se pueden realizar los tratamientos siguientes: A) A) Circuito de Detección Lineal: Lineal: Se Se usa usa cuando se realizan aplicaciones aplicaciones relativas a la detección lineal lineal del valor de la concentración concentración existente obtenido o detectado por la célula. Se parte del uso de dispositivos de lecturas constantes, constantes, manteniendo la supervisión permanente; permanente; controlando así las señales de control. Estas señales se deben adaptar al dispositivo lector, en este caso un PLC. Dicho PLC posee una entrada analógica propicia para realizar dicha conversión. Como circuito amplificador se podría usar una configuración AO como Amp. No Inversor, véase la figura 4.

Continuación… B) Circuito de Detección Todo-Nada: Otra forma de detectar los contaminantes se ofrece cuando sólo se desea saber si existe o no contaminante en un sistema, sin importar la cantidad del mismo. Para esto se usa un circuito comparador en el cual o bien la señal de salida del sensor o la amplificada. En este se usa el principio básico de un OPAMP comparador con una tensión de referencia. En la figura se muestra un ejemplo básico de estos principios.

Continuación… Uno de los circuitos que debería tener uno de los mejores aprovechamientos en todos los niveles de detección tanto a nivel industrial, como a nivel doméstico, y con el objetivo de tener seguridad, es el indicado en la figura siguiente: Su Principio de Actuación es el mismo que el explicado anteriormente.

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