Czujniki gazu - oferta firmy SGX Sensortech

SGX Sensortech to producent czujników gazu, funkcjonujący na rynku już od ponad 60 lat. W szerokiej gamie produktów można znaleźć również moduły oraz czujniki z certyfikatem ATEX/IECEx, odpowiednim do

Wymagające środowiska przemysłowe, m.in. przemysł wydobywczy, chemiczny, naftowy czy też gazowy, w których występuje ryzyko wycieku niebezpiecznych gazów i zagrożenie wybuchem, stały się inspiracją do opracowania innowacyjnych czujników do pomiaru stężenia gazów palnych i toksycznych.

Mirosław Piskor, specjalista ds. produktów w firmie SOS electronic, opracował przegląd czujników gazu firmy SGX Sensortech.

SGX Sensortech – szwajacarski producent czujników gazu

Firma SGX Sensortech powstała w maju 2012 roku jako wynik połączenia podmiotów znanych wcześniej pod nazwą e2v industrial gas sensors (siedzibą w Chelmsford) oraz e2v microsensors i MiCS Microsensors (siedzibą w Neuchatel). Od października 2016 roku SGX jest częścią działu Amphenol Advanced Sensors. Siedziba główna spółki znajduje się w Neuchatel w Szwajcarii, a obiekty badawczo-rozwojowe i produkcyjne w Szwajcarii, Polsce i Chinach. Łączne zdolności produkcyjne zakładów wynoszą kilka milionów czujników rocznie.

SGX Sensortech specjalizuje się w produkcji:

• czujników katalitycznych – pelistorów
• czujników elektrochemicznych
• czujników półprzewodnikowych
• czujników termokonduktometrycznych – opartych na pomiarze przewodności cieplnej
• czujników podczerwieni NDIR
• czujników do wykrywania wycieku wodoru i wybuchu termicznego akumulatora

Produkty SGX Sensortech

Czujniki elektrochemiczne

Obecność docelowo wykrywanego gazu powoduje reakcję chemiczną pomiędzy tym gazem a tlenem zawartym w czujniku. W wyniku tej reakcji powstaje prąd o niewielkim natężeniu proporcjonalnym do stężenia obecnego gazu.

SGX Sensortech oferuje serie czujników SGX-4, EC4 i PS4 do systemów przenośnych oraz serię SGX-7 do zastosowań stacjonarnych.

Zastosowanie:

• Instalacje zapewniające bezpieczeństwo urządzeń przenośnych i stałych (gazy toksyczne)
• Przemysł wydobywczy
• Parkingi i pomieszczenia podziemne
• Kontrola procesu
• Opieka zdrowotna
• Uprawa roślin
• Przetwórstwo ropy i gazu
• Hodowla zwierząt i rolnictwo
• Przechowywanie żywności

Czujniki katalityczne – pelistory

Pelistory wykrywają palne gazy i pary w powietrzu (lub atmosferze zawierającej tlen) w stężeniach do dolnej granicy wybuchowości lub LEL. Element detekcyjny składa się z małej ceramicznej „kulki” przypominającej pelet z katalizatorem, którą otacza cewka – platynowy drut (rezystor). Termin „pelistor” pochodzi zatem z połączenia słów „pelet” i rezystor”.

Czujnik katalityczny zawiera element detekcyjny – detektor oraz element kompensacyjny – kompensator. Prąd przepływający przez platynowy drut detektora podgrzewa materiał katalityczny do temperatury około 500°C. W temperaturze tej materiał katalityczny może spalać wykrywany docelowo gaz, co prowadzi do wzrostu temperatury i wzrostu oporności drutu platynowego. Aby skompensować wpływy środowiska, takie jak temperatura i ciśnienie, detektor jest sparowany fabrycznie z kompensatorem, który nie posiada warstwy katalitycznej. Detektor i kompensator są zwykle podłączone do mostka Wheatstone'a wraz z rezystorami. Sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do stężenia gazu.

SGX oferuje czujniki katalityczne jako:

• pary pelistorów
• pary pelistorów w obudowach VQ500 i MP7217/7227 z certyfikatem ATEX/IECEx do urządzeń przenośnych
• pary pelistorów w obudowie VQ600 z certyfikatem ATEX/IECEx do układów stacjonarnych. 

Czujniki podczerwieni NDIR

Czujnik NDIR (Non-Dispersive Infra-Red) wykorzystuje fakt, że cząsteczki wykrywanego docelowo gazu absorbują promieniowanie podczerwone o określonych długościach fali. Im wyższe stężenie gazu, tym więcej promieniowania pochłania gaz. Na przykład w paśmie 4,2 - 4,3 μm występuje maksymalna absorpcja CO2 i minimalna absorpcja innych gazów w powietrzu, a metan ma silny pik absorpcji przy wartości 3,23 μm.

Wszystkie czujniki NDIR SGX oprócz IR31SE wykorzystują konfigurację dwukanałową z kanałem aktywnym i referencyjnym. Sygnał z kanału referencyjnego jest wykorzystywany do kompensacji zmian natężenia lampy IR w czasie lub zmian współczynnika odbicia wnęki rezonansowej i transmitancji filtrów podczerwieni przed detektorami.

SGX oferuje szeroki zakres czujników NDIR z wyjściami analogowymi:

• dla jednego gazu / jednokanałowy, niecertyfikowany: IR31SE
• dla jednego gazu / dwukanałowy, niecertyfikowany: Seria IR3 z wyjątkiem IR31SE
• dla jednego gazu / dwukanałowy, certyfikat ATEX / IECEx: IR1 seria 1, 2
• dla jednego gazu / dwukanałowy, certyfikat ATEX / IECEx, zastosowania w przemyśle wydobywczym: IR2 seria 1, 2
• dla dwóch gazów / trzykanałowy, certyfikat ATEX / IECEx: seria IR15T
• dla dwóch gazów / trzykanałowy, certyfikat ATEX / IECEx, zastosowania w przemyśle wydobywczym: seria IR25T
• głowice czujników – dla jednego gazu / dwukanałowy, certyfikat ATEX / IECEx: seria IR600
• dla jednego gazu / dwukanałowy, certyfikat ATEX / IECEx z UART i wyjściem analogowym: seria INIR i INIR2

Czujniki oparte na pomiarze przewodności cieplnej

Czujniki oparte na pomiarze przewodności cieplnej nadają się do pomiaru stężenia gazów, które mają przewodność cieplną znacznie różniącą się od przewodności gazu odniesienia, zwykle powietrza. Przykładem może być wodór, hel i metan.

Czujnik składa się z dwóch identycznych elementów detekcyjnych, podobnych do kompensatorów stosowanych w czujnikach katalitycznych. Element detekcyjny jest umieszczony w taki sposób, aby umożliwić ekspozycję na wykrywany docelowo gaz. Element referencyjny znajduje się w szczelnej obudowie zawierającej powietrze i nie jest narażony na działanie wykrywanego gazu. Gdy czujnik jest wystawiony na działanie wykrywanego gazu, zmienia się przewodność cieplna atmosfery wokół elementu detekcyjnego, prowadząc do większych lub mniejszych strat ciepła. To z kolei przekłada się na spadek lub wzrost temperatury elementu detekcyjnego, a tym samym jego rezystancji.

Czujniki oparte na pomiarze przewodności cieplnej nie są selektywne, nadają się zatem tylko do zastosowań, w których wykrywany docelowo gaz docelowy jest znany.

SGX Sensortech oferuje czujniki termokonduktometryczne takie jak:

• pary pelistorów
• pary pelistorów w obudowie z certyfikatem ATEX / ICEx (VQ500 dla urządzeń przenośnych i VQ600 dla urządzeń stacjonarnych).

Zastosowania czujników katalitycznych, termokonduktometrycznych i NDIR

• Wykrywanie wycieków gazu
• Kontrola procesu
• Przemysł wydobywczy
• Instalacje mające na celu zapewnienie bezpieczeństwa urządzeń przenośnych i stałych
• Układy chłodzenia
• Przetwórstwo ropy i gazu

Czujniki półprzewodnikowe z tlenkiem metalu

SGX produkuje czujniki półprzewodnikowe z tlenkiem metalu (MOS) wykorzystujące technologię MEMS (Micro Electro Mechanical System – mikroukład elektromechaniczny), łącząc warstwę czujnika złożoną z nanocząsteczek półprzewodnika z tlenkiem metalu z opatentowaną grzałką polikrzemową.

Warstwa wykrywająca gaz jest podgrzewana przez grzałkę, co powoduje, że tlen z atmosfery jest absorbowany na granicach nanocząstek w postaci ujemnie naładowanych jonów. Jony tlenu wiążą elektrony i w ten sposób prowadzą do powstania warstwy zubożonej, co powoduje wzrost rezystancji warstwy detekcyjnej (rezystancja podstawowa Ro).

Obecność gazów utleniających, takich jak ozon, powoduje, że absorbowana jest większa ilość tlenu, co prowadzi do zwiększenia rezystancji. Z drugiej strony, gazy redukujące, takie jak CO, reagują z zaabsorbowanymi jonami tlenu, a wcześniej związane elektrony są ponownie dostępne jako nośniki ładunku w elemencie detekcyjnym, co prowadzi do zmniejszenia rezystancji.

Półprzewodnikowe czujniki gazu mają budowę bardziej złożoną niż inne czujniki, ponieważ łączą w sobie efekty procesów termicznych, chemicznych i elektrycznych. Rezystancja podstawowa Ro może się znacznie różnić w zależności od czujnika i warunków pomiaru, dlatego SGX zaleca ocenę względnej zmiany rezystancji czujnika Rs w stosunku do rezystancji podstawowej Ro; S = (Rs - Ro) / Ro, co pozwala na wykrywanie zmian stężenia gazu.

SGX oferuje miniaturowe czujniki SMD kompatybilne z procesem lutowania rozpływowego. Jeden, dwa lub trzy elementy czujnikowe i grzałki są zintegrowane w jednym pakiecie.

 
Czujniki wykrywania wycieku wodoru i niekontrolowanego wzrostu temperatury w akumulatorach

SGX oferuje wytrzymałe czujniki o stopniu ochrony IP6K7:

• BLD1 - wodór, interfejs CAN 500 kbps
• BLD2 - wodór, tlenek węgla, interfejs CAN 500 kbps
• TRDU5 - (moduł wykrywania niekontrolowanego wzrostu temperatury) - wodór + tlenek węgla + amoniak + wilgotność względna + temperatura + ciśnienie, LIN 2.1 / 19 200 Baud

Są one odpowiednie do wykrywania wycieków wodoru w zbiornikach magazynowych, ogniwach paliwowych, stacjach napełniania wodorem i ładowania EV oraz do wczesnego wykrywania niekontrolowanego wzrostu temperatury w akumulatorach Li-ion.

W galerii zdjęć znajduje się tabela, która zawiera porównanie cech czujników wykorzystujących różne technologie.

Zestawy ewaluacyjne

SGX oferuje zestaw ewaluacyjny ECVQ-EK3 do katalitycznych i elektrochemicznych czujników gazu, IR-EK2 do serii czujników NDIR z wyjściem analogowym (IRxxx), INIR-EK4 do serii INIR i INIR2 oraz MICS-EK1 do czujników MOS.

Jesteś zainteresowany szczegółowymi informacjami na temat oferty firmy SGX Sensortech? Chciałbyś skontaktować się z doradcą technicznym, który pomoże Ci wybrać odpowiedni produkt? Jeżeli masz jakiekolwiek pytania, skontaktuj się z SOS electronic pod adresem info@soselectronic.pl