随着经济发展和人们生活水平的提高，空调的安装使用越来越普及，冷媒的使用量也越来越大。传统的R22冷媒会破环臭氧层，因此空调越来越多的空调系统使用R32和R290等环保冷媒。然而R290冷媒具有易燃易爆的特点，当空气中的冷媒成分达到一定浓度，遇到明火则有燃烧爆炸的危险。这一特点已经成为其在空调制冷系统上的推广的阻碍。
下面工采网小编为大家介绍一种基于TGS2610传感器的空调冷媒泄漏检测方法，可以快速实现可燃冷媒泄漏检测，确保可燃冷媒在空调上的安全应用。
1、爆炸极限
可燃气体与空气混合达到一定浓度范围的时候，遇到明火则会产生爆炸。这个能产生爆炸的浓度范围定义为爆炸极限，其中低的爆炸浓度称为爆炸下限LEL，高的爆炸浓度称为爆炸上限UEL。
2、报警设定值
为了确保空气中混合的可燃气体不会产生爆炸的危险，可燃气体检测装置需要在可燃气体浓度达到爆炸下限LEL之前就提前报警。根据国家标准规定:可燃气体的一级报警设定值小于或等于25%爆炸下限;二级报警设定值小于或等于50%爆炸下限。
实际应用时，考虑到传感器检测偏差和实际安装环境影响，通常报警设定值设置得更低，通常为5%~10%LEL。
3、半导体气体传感器
气体种类繁多，因此用于检测各种气体的传感器也各不一样，常用的技术有:电化学、催化燃烧、红外和半导体等。
其中半导体气体传感器是一种用金属氧化物制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化，通过检测该阻值变化即可检测出空气中的敏感气体浓度。
半导体式气体传感器在其问世以来，已经成为当前应用普遍、有利用价值的一种传感器。
4.TGS2610传感器
TGS2610是一种半导体式气体传感器，该传感器对丙烷即R290，具有很高的灵敏度，可以快速、准确地检测出空气中的丙烷成分。因此该传感器可以用于检测空调系统中可燃冷媒的泄漏情况。
该传感器采用标准的T0-5金属封装，不但体积小、应用电路简单，而且高性能、寿命长，同时也提供酒精过滤型号，可以过滤家用环境酒精等干扰气体的影响，尤其适用于对成本和体积要求特别高的家用空调产品。
一、硬件设计
由于半导体式传感器的生产工艺原因，每个生产出来的传感器的电阻Rs并不是一个固定值。因此气体传感器应用时，需要对每个传感器进行校准。本文针对两种不同的校准方式，描述气体传感器的硬件电路设计。
1.可调电阻校准
原理图如上图所示，其工作分析如下:
(1)、电阻R1和R2分压提供报警点基准电压VREF，通常这个电压值为2.5，因此R1和R2选择阻值相同的电阻，即R1=R2;
(2)、传感器1脚连接到+5V，2脚通过可调电阻RL连接到地，这样可以分压得到传感器采样电压VRL;
(3)、在正常情况下，传感器的电阻RS远远大于分压电阻RL，因此VRL小于VREF,比较器输出高电平;当检测到可燃冷媒后，RS阻值急剧下降，VRL上升，当可燃冷媒达到一定浓度之后VRL大于VREF，比较器输出低电平，即认为冷媒泄漏已经达到报警点;
(4)、传感器生产时，我们需要对该电路的RL进行校准:将传感器放入装有混合气体的测试箱子，该混合气体的浓度为我们需要的报警点浓度，比如5%LEL，然后调节可调电阻阻值，当VRL的电压为2.5V时，即认为校准完成。
2、根据传感器预分类进行校准
通过可调电阻的方式，我们可以在生产过程中对传感器进行校准，但是该校准方式较为麻烦，生产过程中也需要用到可燃冷媒，对生产安全会带来一定隐患。为了解决这个问题，我们可以采用一种更加简易的方法。
在传感器生产出厂时，工厂对生产出来的所有传感器进行预分类，根据RS阻值的大小不同，平均划分为24个档，并且在每个传感器本体上丝印对应的标号，我们在实际应用过程中只要根据不同的标号来选择对应的分压电阻RL即可。
例如我们将报警点设置为5%LEL，对应RL电阻如下:
通过这种方法，只要正确使用传感器的ID编码，其校正过程将会极大得以简化，避免了很长的预处理时间和校正气体的各种复杂操作。
二、软件设计
通过这种方法，只要正确使用传感器的ID编码，其校正过程将会极大得以简化，避免了很长的预处理时间和校正气体的各种复杂操作。
TGS2610传感器检测流程如下：
冷媒泄漏检测软件流程图
由于给传感器通电加热的前几秒时间里，传感器的电阻RS不管有没有冷媒泄漏都会突然下降，之后才会恢复到一个稳定的水平，在这段时间比较器会输出DO报警信号。因此MCU进入检测流程之后需要增加一个延时时间，以避免误报警，推荐时长为2.5分钟。
延时时间过后，即进入DO报警信号检测，当检测到比较器输出的低电平时，则认为冷媒泄漏达到报警点，立即停止空调运行，并执行冷媒回收动作把冷媒回收到室外机，确保室内冷媒浓度不会达到爆炸点。
五、结语
通过TGS2610气体传感器的应用，我们可以及时、准确的检测出冷媒泄漏的情况并且冷媒回收，确保可燃冷媒应用安全。而且该方法具有电路简单、生产便利、稳定可靠等特点，可以在使用可燃冷媒的空调系统上推广使用。
来源：《科学与技术》2020年28卷9期 作者：陈彩欢
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