2015年03月30日

においセンサ

以前、秋月電子でついでに買った「においセンサー」があります
(品番TGS2450)
今時、電子機器は安いのですがにおいセンサー(完成商品)だけはけっこう高い。
このセンサー(部品)を買った理由は、定価2千円がたったの300円で販売していた。
この機会に買っただけです
使う目的はなし。
それで今回、製作しようと思ったのですが
このセンサーは簡単には作れないようです
動作はセンサー内部の熱ヒーターが動作してその時に臭いがあれば抵抗値が変化するしくみです
ヒーターは常時点けると壊れるため250msec周期で8msecパルスを加えなければなりません
そしてセンサー出力も似たようなタイミングで取り出す必要があります
仕様書には取り出すパルスは5msec,最大パワーが16mmWと書いてありました

P3138331.JPG

このセンサー出力をD/A処理すると信号のホールドも簡単なのだが
こちらはそんな技術は無いので出力を直流にして、それをメータで読むしかありません
このセンサー抵抗5msecのパルスを直流化するのはけっこう苦しいのです
そもそもどうして取り出しパルスが5msecなのか不思議でなりません
5Vの電源で1KΩ経由で取り出すのでパワー的に負担は無いはずです
私は直流マージンを稼ぐためパルス幅を10msecにしたり
もっと幅の広いパルスも試しました
どれもセンサー支障はないようです。
アナログの場合はパルス幅が広いほど直流分が稼げます
ちなみに、取り出すタイミングはどこでも良さそうなので色々試しましたが
やはりどこでも良さそうです

大事な部分はヒーター電圧です
1.6Vと書いていますが
こんなジャストの電圧は簡単に作れません
許容範囲も書いていません
当初はセンサーヒーター抵抗は10Ωなので電流値を計算して直列抵抗を付けましたが
熱した瞬間、抵抗値が上がるためかヒーター(1番、4番ピン)電圧が2V近くにまでなりました
(オシロで見たら斜めの波形)
これが原因かどうなのか、ヒーターは壊れなくて何故かセンサー抵抗部が断線してしまいました
それからはダイオードに抵抗を付けて順方向電圧を測定すると0.77V
これを2個直列で安定化させました

においセンサー.jpg

秋月電子が安く販売していますが部品自体に問題はありません
私の想像では
このパルスを与えるために回路を組み立てるのが面倒です。
現在、センサーメーカーからはこのパルス不要の商品が出ています
価格は税込みで4千円ほどします
このために旧部品を安くしている可能性があります
4千円出して簡単に組むか、300円で面倒な回路を組むかです

部分的回路図をアップしますが
このパルス発生のNE555は初めて使ったのでDUTY比を変えられることを知らず余計なモノマルチ回路を追加してしまいました(回路図が無いな)
でもまぁタイミングを変えてみたりするのは便利ですけど(言い訳)
あと、メーター駆動にオペアンプを使う予定で予備を含めて4個買ったのですが
これが探せど探せど無い!!
1個40円のICに送料はバカバカしい!
電車代ももったいない
そこでトランジスタでメーター表示を作りました

においセンサー2.jpg
<電池が不安定なのでかなり強引にコンデンサを増やした>


メーターは「0」調整VRも付けました
はっきりしませんが、もし部屋全体が何等かの臭いのベースがある場合、
初期がゼロでないのは気分が悪い
だから+/−の調整が出来るようにしました
よってメーター片方をグランドにする訳には行きません
オシロで波形観測しているとヒーターパルスが瞬間的ではあるがかなり電力を喰うため
電源電圧に傷が入る。
気分が悪いので2000μの大容量コンデンサを付けています
機器自体は006P電池で動作するようにしました
9Vをレギュレータで5Vを作り、それにLEDを点灯させて電池が無くなればLEDが消えるので分かるだろうと考えたのです
ところが完成して使っている途中で250msecのパルスがメーターに現れてきて悩んでいました
電池の寿命が見えないためACアダプタも使えるようにしてたのでAC電源に変えるとピタリと症状は治まりました
要は電池の容量が無くなりレギュレーションが悪くなっていたのです
これでも5Vは出ているのでLEDも正常、臭い検知も正常。
結果的にはメーターがふらつく症状で電池交換時期が分かるのです
この時のACアダプタの電流は180mAほどありました
予想以上に多いため直列の抵抗は25Ω程度で78n05入力が7.5Vになります


完成品はこんな感じです

P3188339.JPG

デジタルじゃないのでメーターがオーバーすると数値が不明になるため×2表示切替を付けました
実際に使ってみて、電源投入当初はセンサーが冷え切っているせいかなかなか安定値に達しません
10分以上かかる
その後は電源を切っても回復は早い

それと出力抵抗値(Rセンサー内部)の変化を出力パルスとして取り出しているが
パルスでなく常時出力の不都合があるのか?
センサーにシリーズ接続する抵抗(R2)はマッチングがベストだが仕様では数十Ωから50K台まで変化するので
設定に悩むがこの値が表示スピード(リニア特性)に影響すると思われる
私がR2を1KΩにした時の感想は臭いの少ないモノには感度が悪く
臭いが大きいものはより感度が良いと言う相応しくない症状でした
次にR2を大きくすると初期の感度は良くなった
欠点としては感度が良い分、周辺環境に左右される
現在は2.2Kで使用しています

この臭い検知器が何に使えるかと言うと
あまり使い道がない

植物関連は匂いの割に反応は良くない
ガス系、アルコール等も問題なく反応

そしてまたまたセンサー抵抗が断線したようです
取り出すパルス幅が広いせいか?
現在は初期状態「0」に戻るのが時間がかかる
予備を買ってあるので(行方不明)
見つかればどの設定で早く回復するか試してみたい


【製作してみましたの最新記事】
posted by booboo at 15:03| Comment(0) | 製作してみました
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