隨著經濟發展和人們生活水平的提高，空調的安裝使用越來越普及，冷媒的使用量也越來越大。傳統的R22冷媒會破環臭氧層，因此空調越來越多的空調系統使用R32和R290等環保冷媒。然而R290冷媒具有易燃易爆的特點，當空氣中的冷媒成分達到一定濃度，遇到明火則有燃燒爆炸的危險。這一特點已經成為其在空調制冷系統上的推廣的阻礙。
下面工采網小編為大家介紹一種基于TGS2610傳感器的空調冷媒泄漏檢測方法，可以快速實現可燃冷媒泄漏檢測，確保可燃冷媒在空調上的安全應用。
1、爆炸極限
可燃氣體與空氣混合達到一定濃度范圍的時候，遇到明火則會產生爆炸。這個能產生爆炸的濃度范圍定義為爆炸極限，其中低的爆炸濃度稱為爆炸下限LEL，高的爆炸濃度稱為爆炸上限UEL。
2、報警設定值
為了確保空氣中混合的可燃氣體不會產生爆炸的危險，可燃氣體檢測裝置需要在可燃氣體濃度達到爆炸下限LEL之前就提前報警。根據國家標準規定:可燃氣體的一級報警設定值小于或等于25%爆炸下限;二級報警設定值小于或等于50%爆炸下限。
實際應用時，考慮到傳感器檢測偏差和實際安裝環境影響，通常報警設定值設置得更低，通常為5%~10%LEL。
3、半導體氣體傳感器
氣體種類繁多，因此用于檢測各種氣體的傳感器也各不一樣，常用的技術有:電化學、催化燃燒、紅外和半導體等。
其中半導體氣體傳感器是一種用金屬氧化物制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化，通過檢測該阻值變化即可檢測出空氣中的敏感氣體濃度。
半導體式氣體傳感器在其問世以來，已經成為當前應用普遍、有利用價值的一種傳感器。
4.TGS2610傳感器
TGS2610是一種半導體式氣體傳感器，該傳感器對丙烷即R290，具有很高的靈敏度，可以快速、準確地檢測出空氣中的丙烷成分。因此該傳感器可以用于檢測空調系統中可燃冷媒的泄漏情況。
該傳感器采用標準的T0-5金屬封裝，不但體積小、應用電路簡單，而且高性能、壽命長，同時也提供酒精過濾型號，可以過濾家用環境酒精等干擾氣體的影響，尤其適用于對成本和體積要求特別高的家用空調產品。
一、硬件設計
由于半導體式傳感器的生產工藝原因，每個生產出來的傳感器的電阻Rs并不是一個固定值。因此氣體傳感器應用時，需要對每個傳感器進行校準。本文針對兩種不同的校準方式，描述氣體傳感器的硬件電路設計。
1.可調電阻校準
原理圖如上圖所示，其工作分析如下:
(1)、電阻R1和R2分壓提供報警點基準電壓VREF，通常這個電壓值為2.5，因此R1和R2選擇阻值相同的電阻，即R1=R2;
(2)、傳感器1腳連接到+5V，2腳通過可調電阻RL連接到地，這樣可以分壓得到傳感器采樣電壓VRL;
(3)、在正常情況下，傳感器的電阻RS遠遠大于分壓電阻RL，因此VRL小于VREF,比較器輸出高電平;當檢測到可燃冷媒后，RS阻值急劇下降，VRL上升，當可燃冷媒達到一定濃度之后VRL大于VREF，比較器輸出低電平，即認為冷媒泄漏已經達到報警點;
(4)、傳感器生產時，我們需要對該電路的RL進行校準:將傳感器放入裝有混合氣體的測試箱子，該混合氣體的濃度為我們需要的報警點濃度，比如5%LEL，然后調節可調電阻阻值，當VRL的電壓為2.5V時，即認為校準完成。
2、根據傳感器預分類進行校準
通過可調電阻的方式，我們可以在生產過程中對傳感器進行校準，但是該校準方式較為麻煩，生產過程中也需要用到可燃冷媒，對生產安全會帶來一定隱患。為了解決這個問題，我們可以采用一種更加簡易的方法。
在傳感器生產出廠時，工廠對生產出來的所有傳感器進行預分類，根據RS阻值的大小不同，平均劃分為24個檔，并且在每個傳感器本體上絲印對應的標號，我們在實際應用過程中只要根據不同的標號來選擇對應的分壓電阻RL即可。
例如我們將報警點設置為5%LEL，對應RL電阻如下:
通過這種方法，只要正確使用傳感器的ID編碼，其校正過程將會極大得以簡化，避免了很長的預處理時間和校正氣體的各種復雜操作。
二、軟件設計
通過這種方法，只要正確使用傳感器的ID編碼，其校正過程將會極大得以簡化，避免了很長的預處理時間和校正氣體的各種復雜操作。
TGS2610傳感器檢測流程如下：
冷媒泄漏檢測軟件流程圖
由于給傳感器通電加熱的前幾秒時間里，傳感器的電阻RS不管有沒有冷媒泄漏都會突然下降，之后才會恢復到一個穩定的水平，在這段時間比較器會輸出DO報警信號。因此MCU進入檢測流程之后需要增加一個延時時間，以避免誤報警，推薦時長為2.5分鐘。
延時時間過后，即進入DO報警信號檢測，當檢測到比較器輸出的低電平時，則認為冷媒泄漏達到報警點，立即停止空調運行，并執行冷媒回收動作把冷媒回收到室外機，確保室內冷媒濃度不會達到爆炸點。
五、結語
通過TGS2610氣體傳感器的應用，我們可以及時、準確的檢測出冷媒泄漏的情況并且冷媒回收，確保可燃冷媒應用安全。而且該方法具有電路簡單、生產便利、穩定可靠等特點，可以在使用可燃冷媒的空調系統上推廣使用。
來源：《科學與技術》2020年28卷9期 ? 作者：陳彩歡
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