Nissha FIS, Inc. je partnerem SOS electronic. Tato japonská společnost byla založená v roce 1992. Má silné výzkumně/vývojové oddělení s týmem specialistů na technologii výroby a kontrolu kvality. Výrobní kapacita společnosti Nissha FIS je 12 milionů senzorů ročně.

Princip činnosti senzoru

Senzor obsahuje snímací prvek vyrobený z polovodivého oxidu kovu, typicky Sn02, což je polovodič typu “n” a přísad pro zvýšení citlivosti na cílový plyn. Takové snímače se proto nazývají MOS senzory (metal oxide semiconductor sensors). Senzor dále obsahuje snímací elektrody a ohřívač. 
Snímací prvek se zahřeje na optimální teplotu pro detekci cílového plynu. Typická teplota leží v rozmezí 300 - 450°C. V přítomnosti redukčních plynů jako je H2, CO, NH3, CH4 atd. odpor snímacího prvku klesá, naopak v přítomnosti oxidačních plynů jako je NO2, kyslík, ozón, CO2 atd. se odpor snímacího prvku zvyšuje.

Vlastnosti MOS senzoru

MOS snímače potřebují pro svoji normální práci kyslík. Parametry v katalogovém listu platí pro standardní koncentraci kyslíku 21%, absolutně minimální potřebná koncentrace je 18%.

MOS senzory vynikají citlivostí, dobou odezvy, dlouhodobou stabilitou, cenou a integritou.

Nevýhodou je nízká selektivita. To znamená, že senzor je nejcitlivější na cílový plyn, ale má také určitý stupeň citlivosti na jiné plyny. Nízká selektivita je na druhé straně výhodou pro detektory kvality vzduchu, které měří koncentraci VOC, jež obsahuje stovky plynů.

Přítomnost siloxanů ve vzduchu ovlivňuje všechny MOS senzory, snižuje odpor senzoru v čistém vzduchu, snižuje citlivost na cílový plyn a zvyšuje čas odezvy.

Siloxany jsou široce používané chemikálie v mnoha výrobcích osobní péče, kosmetice a v silikonových polymerech používaných v průmyslu a lékařských přístrojích.

Senzory jsou do určité míry odolné vůči siloxanům, například EN 50194-1 (2009).
Elektrická zařízení pro detekci hořlavých plynů v domácích prostorách vyžadují, aby zařízení po 40 minutách vystavení účinkům 10 ppm HMDS (hexametyldisiloxánu) fungovalo správně.

Konstrukce senzorů

Série SP

Senzory série SP používají substrát ve formě plátku z oxidu hlinitého (alumina) s rozměry 2x2 mm. Snímací prvek je umístěn na horní straně substrátu a ohřívač na spodní straně. Ohřívač musí být trvale připojen na VH (zapnutý) = 5V, spotřeba energie je typicky 400mW.

Přehled série SP

Tabulka je dostupná i v PDF formátu.

Série SB

Snímací prvek má formu perličky velikosti 0,3x0,5mm, první senzory série SMB, SMB-95-00 (metan) a SMB- 15-00 (LPG) používají ještě menší snímací prvek, 0,12x0,15mm. Cívka ohřívače je vyrobena z platiny, což umožňuje měřit teplotu ohřívače, protože vztah teploty a odporu platiny je dobře známý. Ohřívač musí být trvale připojen na VH (zapnutý) = 0,9 V pro většinu senzorů. Spotřeba energie je typicky 120 mW.

U senzorů SB-500-12 (CO), SB-95-12 (metan/CO), SB-96-00 (CO/LPG) a SB-AQ9-00 (cigaretový dým), SB-12C-00, SMB-95 -00 (metan) a SMB-15-00 (LPG) je možné napájení ohřívače periodickými napěťovými impulsy, což přináší snížení průměrné spotřeby energie. Průměrná spotřeba energie závisí na střídě, může být v rozsahu desítek mW pro SB senzory a méně než 1 mW pro SMB senzory. 

Přehled série SB

Tabulka je dostupná i v PDF formátu.

Schémata zapojení

Stojí za zmínku

Senzory nejsou kalibrovány. Je na uživateli, aby kalibroval své zařízení.

Senzorové moduly

Hlavními produkty společnosti Nisha FIS jsou senzorové moduly. Mají know-how a potřebné vybavení pro návrh, výrobu a kalibraci modulů. Design s plynovými senzory MOS není triviální úkol.

Potřebujete znát:

• citlivost senzoru na cílový plyn a interferenční plyny
• vlivy prostředí, jako jsou koncentrace kyslíku, teplota, koncentrace siloxanů, vlhkost, náraz, vibrace atd. na parametry senzoru 
• dlouhodobá stabilita parametrů senzoru 
• bezpečnostní normy, které se vztahují na detektory plynů

Budete také potřebovat vybavení, jako jsou zdroje plynu, plynové komory, referenční měřiče koncentrace plynů, teplotní komoru atd.

Vlastnosti senzorových modulů

Hlavní aplikací modulů je detekce přítomnosti plynu. Pokud koncentrace cílového plynu překročí prahovou hodnotu alarmu, modul sepne alarmový výstup. Typická přesnost prahu je ± 20%. Například prahová hodnota pro alarm modulu FIS5084 je 0,5% chladiva R32. Výrobce uvádí, že modul by měl signalizovat alarm, pokud koncentrace R32 > 0,6% a koncentrace 0,4% by alarm spustit neměla.

Moduly zachovávají přesnost prahu ve stanoveném rozsahu po celou dobu životnosti modulu, což je obvykle více než 5 let. Samozřejmě za podmínky, že pracují v rozsahu koncentrace plynu, pro který byly navrženy. Moduly je možné objednat s výstupem UART, který poskytuje koncentraci plynu, statistiku alarmu atd. Moduly mají typickou přesnost měření ± 20%.

Přehled senzorových modulů

Tabulka je dostupná i v PDF formátu.

Snímač nebo modul? Který z nich si zvolit??

Technická podpora Nisha FIS pro plynové senzory je omezena a obvykle je dostupná pouze pro přímé zákazníky, proto vám doporučujeme použít modul.

Poměr mezi průměrnou cenou modulu a cenou snímače je 5 pro množství do 500 kusů, 4 pro 500 až 1 000 kusů, 2,7 pro 1 000 až 3 000 kusů a 2 pro 3 000 až 5 000 kusů.

Pokud máte zájem o další informace k produktům Nissha FIS, rádi vám poradíme na adrese fis@soselectronic.com.

Download a odkazy:

• Domovská stránka společnosti SOS electronic: http://www.soselectronic.cz/
• Plynové senzory a moduly pro inovativní technologie budoucnosti
•  SOS electronic na stránkách hw.cz
• Domovská stránka společnosti NISSHA: https://www.nissha.com/english/company/index.html