Пока звезды мерцают в небе высоко над домом, люди спят в своих кроватях. Это обычная ночь, и тем не менее, в эту ночь на карту поставлены жизни спящих: тлеет кабель, и ядовитый угарный газ незаметно распространяется по комнате. Детектор дыма не подает сигнал тревоги, потому что он реагирует только на дым, который не всегда образуется при тлеющем пожаре. Короче говоря, обитатели комнаты в большой опасности.
Надежно обнаруживает окись углеродаДатчики газа могут вовремя разбудить людей и спасти их жизни. Исследователи из Института физических методов измерения им. Фраунгофера IPM во Фрайбурге разработали именно такой датчик.
Он распознает огонь не по дыму, а по выделяемому им окиси углерода. Диоксид азота, который образуется немного позже в ходе пожара, также вызывает тревогу. Достаточно даже самого крошечного количества этих газов. «Датчики чрезвычайно чувствительны, поэтому они реагируют на очень ранние стадии развития пожара.
В конце концов, каждая секунда на счету», — объясняет доктор Кэролин Паннек, исследователь IPM.Подобные спасательные датчики угарного газа уже доступны сегодня, но для массового рынка они слишком дороги. Кроме того, они требуют обслуживания и потребляют много электроэнергии.
Коммерчески доступные полупроводниковые датчики газа дешевле, но они не могут различать разные газы. Это не относится к новому типу сенсора, созданному исследователями IPM. «Наши датчики реагируют только на окись углерода и двуокись азота — другие газы игнорируются. Используя рулонную обработку, мы можем производить датчики по очень низкой цене, что делает их доступными для потребителей», — подтверждает Паннек.
Это в первую очередь благодаря красителям в основе датчика. Подобно тому, как замок открывается только определенным ключом, каждый краситель реагирует только на определенный газ.
Таким образом, датчик содержит один краситель для окиси углерода, а другой — для двуокиси азота. Он работает за счет того, что маленький светодиод светит синим светом в волновод, покрытый полимером, в который были смешаны красители. Свет проходит зигзагообразным путем к другому концу волновода, где встречается с детектором.
Если воздух в комнате нормальный, покрытие светится фиолетовым, что означает, что оно поглощает лишь небольшое количество синего света и позволяет большей части синего света достигать детектора. Однако, если в воздухе присутствует окись углерода, краситель светится желтым.
Желтый краситель поглощает больше синего света, поэтому общее количество света, достигающего детектора, меньше. Ниже заданного порогового значения срабатывает сигнализация. Чтобы обнаружить оксид азота, исследователи включают второй волновод, покрытый другим красителем.Стоит немного больше, чем датчик дыма
Исследователи позаботились о том, чтобы датчик можно было экономично производить оптом — в конце концов, никто не хочет копаться в кармане намного глубже, чем при использовании обычного дымового извещателя, хотя газовые датчики обеспечивают значительно большую защиту. «При массовом производстве датчики будут стоить примерно столько же, сколько дымовые извещатели — и значительно меньше, чем существующие в настоящее время пожарные газовые извещатели», — считает Паннек.Для создания датчиков дымовых газов исследователи используют те же компоненты, что и дымовые извещатели, и дополняют их оптическими волноводами. Электроника определяет порог, при котором датчик должен подавать сигнал тревоги.
Чтобы произвести эти компоненты, исследователи совместно с отраслевым партнером разработали процесс рулон-рулон, аналогичный печати газет, который позволяет печатать 15 000 измерительных систем на непрерывном рулоне. Этот процесс подходит как для массового производства, так и рентабелен.
Но, безусловно, потребуется несколько лет, чтобы газовые датчики стали такими же повсеместными в жилых и спальнях, как детекторы дыма сейчас.
