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产品分类
产品信息
HS-1.1A 非加热低功耗甲烷气体传感器
产品说明书
HS-1.1A是采用纳米级SnO2进行合理的半导体掺杂，以微珠结构制成的非加热、低功耗、对甲烷高度灵敏的可燃气体传感器。由于其低功耗的特点，派生一些加热元件不可能*的技术指标，经过多年*性实验，其性能指标*过了加热式、旁热式及催化燃烧式可燃气体传感器，是可燃气体传感器一个重要的分支。
一、综述
1、特点
☆ 低功耗 ☆ 寿命长(≥5年)
☆ 环境适应能力强（*烟、酒精，不怕油分子吸附） ☆ 应用电路简单
☆ 对甲烷及液化石油气高度的灵敏性
☆ 高浓度可燃气体冲击时，传感器无影响
2、应用
☆ 煤矿瓦斯监测、工业甲烷、天然气监测 ☆ 民用燃气泄漏报警
☆ 以天然气为动力燃料的汽车*监测 ☆ 便携式气体探测仪
3、结构
图1表示出HS-1.1A的结构，其基座由4J29可伐材料制成，引脚由可伐材料镀金，管帽由10#钢带制成。外壳的丝网由150目的不锈钢*火阻燃材料构成(SUS316)，这种结构可*内部火花点燃2：1的氢气/氧气气体产生的火花溢出外部。
注：元件帽带标识方向为负*。
|
VI +6V V0 RL
GND 图2 |
4、基本测试电路
图2表示HS-1.1A的测试电路。
VI是加在传感器上的电压
VO是负载电阻RL上的电压输出
传感器的信号通过RL上电压的变化获得。
传感器电阻变化可通过公式：
RS=(VI-VO)·RL/VO获得。
5、工作条件
|
工作电压 |
6V±0.5V DC |
|
负载电阻 |
51Ω |
|
静态功耗 |
≤210mW |
|
工作温度 |
—40℃~＋70℃ |
6、机械强度
1) 拉力：5KG在每个方向
2) 振动：(三个互相垂直的轴线上，在10~150~10Hz的频率循环，以9.81m/s2的加速度幅值、1倍频程/分的扫频速率各进行20次扫频循环) 频率：1000C/分；高度：4mm，垂直方向一小时
3) 冲击：100G的加速度，重复5次
二、敏感特性
1、HS-1.1A对多种可燃气体的敏感特性
图3表示HS-1.1A对各种气体的反应关系
Y轴代表的是传感气电阻RS(在目标气体中)，RO(在空气中)的比
空气
甲烷 丙烷 丁烷 氢气
0.1
500 1000 3000 5000 10000 浓度(ppm)
图 3
丁烷 丙烷
甲烷
图4是表示测试电路VO的输出在不同气体及浓度下的变化曲线。
氢气
4
3
2
空气
1
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 浓度(ppm)
图4
2、温湿度的影响
1) 恒定湿热试验：40℃, 95%RH，96小时(见图5)。Y轴表示VO的输出电压值。
图5 恒定湿热实验
2) 低温实验：(-40℃,4小时)
低温实验记录
|
|
0# |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
|
空气中(25℃,80%) |
1.2 |
1.2 |
1.4 |
1.8 |
1.6 |
1.5 |
1.8 |
1.7 |
|
0℃ |
1.2 |
1.2 |
1.5 |
1.7 |
1.6 |
1.57 |
1.7 |
1.6 |
|
-7℃ |
Δ |
Δ |
Δ |
1.6 |
Δ |
1.6 |
Δ |
Δ |
|
-10℃ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
|
-15℃ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
|
-20℃ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
Δ |
|
-25℃ |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
|
-40℃(维持4小时) |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
※ |
|
0℃ |
1.4 |
1.0 |
1.6 |
2.0 |
1.9 |
1.7 |
2.0 |
2.1 |
|
加入0.7%CH4 |
3.3 |
3.4 |
3.5 |
3.7 |
3.4 |
3.5 |
3.7 |
3.6 |
|
20℃ |
1.5 |
1.5 |
1.2 |
1.8 |
1.5 |
1.7 |
1.5 |
1.5 |
|
通入0.65%CH4 |
3.6 |
3.7 |
3.6 |
3.9 |
3.5 |
3.4 |
3.8 |
3.6 |
|
通入1.2%CH4 |
3.8 |
3.9 |
3.9 |
4.1 |
3.7 |
3.7 |
3.9 |
3.7 |
注：Δ ※代表传感器输出出现振荡波型
其中 Δ 代表50秒内振荡2～3次 ※ 代表50秒内振荡1次
5V
4.04V
3.5V 3.85V
2.5
0.04
清洁空气中 注入 气体 甲烷浓度0.25% 0.5% 1.00%
图6
3) 0℃环境下传感器工作状态记录
|
测试时间 |
条件 |
0# |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
|
0小时 |
空气(25℃,80%RH) |
1.5 |
1.6 |
1.6 |
1.5 |
1.5 |
1.4 |
1.7 |
1.4 |
|
12小时 |
0℃ |
1.45 |
1.54 |
1.56 |
1.55 |
1.51 |
1.50 |
1.60 |
1.39 |
|
17小时 |
0℃，0.7%CH4 |
3.7 |
3.6 |
3.5 |
3.7 |
3.8 |
3.6 |
3.7 |
3.5 |
|
17小时 |
0℃，0.49%CH4 |
3.3 |
3.3 |
3.2 |
3.4 |
3.5 |
3.3 |
3.3 |
3.3 |
|
17小时 |
0℃，0.77%CH4 |
3.5 |
3.47 |
3.36 |
3.59 |
3.66 |
3.48 |
3.56 |
3.47 |
|
17小时 |
0℃，0.15%C3H8 |
4.0 |
4.0 |
3.8 |
3.9 |
3.9 |
3.9 |
3.9 |
3.9 |
|
18小时 |
0℃，1%CH4 |
3.6 |
.6 |
3.5 |
3.7 |
3.7 |
3.6 |
3.7 |
3.5 |
|
25小时 |
0℃，0.6%CH4 |
3.4 |
3.5 |
3.4 |
3.5 |
3.5 |
3.6 |
3.6 |
3.3 |
|
36小时 |
-5℃，0.55%CH4 |
3.4 |
3.5 |
3.4 |
3.6 |
3.6 |
3.5 |
3.6 |
3.4 |
|
44小时 |
0℃，空气环境 |
1.5 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
1.7 |
1.4 |
|
60小时 |
-9℃，0.7%CH4 |
3.4 |
3.4 |
3.35 |
3.5 |
3.5 |
3.45 |
3.65 |
3.3 |
|
|
-12℃（传感器振荡） |
～ |
～ |
～ |
～ |
～ |
～ |
～ |
～ |
|
|
-12℃，通0.6%CH4 |
3.3 |
3.4 |
3.3 |
3.4 |
3.4 |
3.4 |
3.5 |
3.1 |
|
84小时 |
-8℃，通0.6%CH4 |
3.4 |
3.47 |
3.37 |
3.59 |
3.56 |
3.46 |
3.6 |
3.3 |
|
|
-8℃，通0.55 %CH4 |
3.4 |
3.4 |
3.36 |
3.54 |
3.55 |
3.45 |
3.63 |
3.29 |
|
100小时 |
-8℃，通1.1%CH4 |
3.6 |
3.6 |
3.51 |
3.66 |
3.7 |
3.6 |
3.8 |
3.45 |
|
回到22℃，75%RH，通0.6%CH4 |
3.5 |
3.5 |
3.3 |
3.5 |
3.6 |
3.5 |
3.6 |
3.45 | |
4) 高温高湿实验：70℃， 98%RH
|
|
0# |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
|
|
1.45 |
1.73 |
1.72 |
1.61 |
1.7 |
1.64 |
1.69 |
1.57 |
|
40℃ |
1.75 |
2.0 |
2.0 |
1.85 |
2.1 |
1.9 |
1.9 |
1.8 |
|
70℃ |
1.8 |
2.1 |
2.4 |
2.3 |
2.4 |
2.3 |
2.4 |
2.4 |
|
70℃ |
1.9 |
2.2 |
2.4 |
2.3 |
2.4 |
2.3 |
2.4 |
2.4 |
|
2小时后 |
1.9 |
2.1 |
2.4 |
2.2 |
2.3 |
2.3 |
2.4 |
2.3 |
|
空气 |
1.5 |
1.6 |
1.8 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
|
|
1.2 |
1.3 |
1.5 |
1.2 |
1.4 |
1.2 |
1.4 |
1.3 |
|
0.35%CH4 |
3.5 |
3.2 |
3.4 |
3.4 |
3.4 |
3.5 |
3.5 |
3.6 |
|
0.72%CH4 |
3.8 |
3.5 |
3.6 |
3.7 |
3.6 |
3.7 |
3.7 |
3.8 |
|
1.05%CH4 |
3.9 |
3.7 |
3.7 |
3.8 |
3.8 |
3.8 |
3.8 |
3.9 |
|
1.15%CH4 |
3.95 |
3.7 |
3.7 |
3.8 |
3.8 |
3.9 |
3.9 |
3.9 |
5) 高浓度甲烷实验：
将0~7#传感器置于10%的甲烷环境中2小时，放气前后的数据状态。
|
|
0# |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
|
空气 |
1.3 |
1.5 |
1.7 |
1.3 |
1.5 |
1.3 |
1.6 |
1.3 |
|
0.6%CH4 |
3.5 |
3.7 |
3.9 |
3.2 |
3.5 |
3.7 |
3.7 |
3.0 |
|
10.62%CH4 |
4.1 |
4.2 |
4.4 |
3.9 |
4.1 |
4.2 |
4.3 |
3.7 |
|
10%CH4(5小时后) |
3.9 |
4.1 |
4.1 |
3.6 |
3.9 |
4.1 |
4.1 |
3.4 |
|
空气中 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
1.4 |
1.6 |
1.4 |
1.6 |
1.5 |
|
0.68%CH4 |
3.6 |
3.8 |
3.8 |
3.3 |
3.6 |
3.7 |
3.8 |
3.0 |
6）油分子附着试验
方法：将传感器外壳打开，将食用油珠涂到传感珠外表，采用两种方式通电脱附。
一种是安装于报警器上按一下复位键，绿灯闪烁，大约24小时后，传感器进入工作状态，灵敏度如初。 6V
VO输出＜4V，将RL更换为51Ω，即可进入工作
状态，灵敏度如初。（如图7）
VO
RL
3、气体反应特性
图8表示传感器的输出VO在空气及2000ppm的甲烷空气中 图7
的变化情况，从图上可以看出，传感器的反应速度和恢复速度*快。
5 5.5
0.2%的CH4
3 ＜20s ≤30s
1.5
1 空气中 空气中 0.5~10小时
图8 HS-1.1A的反应特性 图9 长期储存后HS-1.1A通电后的特性
4、HS-1.1A的初始状态
图9表示长时间存放的传感器在上电后的VO输出状态。
大概通电后0.5~10小时后才能恢复到正常工作状态，给报警器设计增添了麻烦，但是若采用应用原理图中虚线部分的设计，3分钟内就能脱附。软件设计模式为：上电后检测LM393的第7脚OUTB是否有输出，若有输出则单片机输出CLR信号，使Q3导通，R4和R1形成并联(*了脱附电流)。待OUTB输出消失后，单片机使Q3关断，进入正常工作状态，若上电后OUTB没有输出，直接进入正常工作状态。（注：此种模式可*清除传感器表面油污，使传感器长期在设定的报警点内工作）。
注：1.传感器的底座凸突出端为具负*。
2.白色*护膜*请勿撕毁。
3.详细应用技术请参考线路图。