Danas je nabavljen detektor i alarm povišene koncentracije eksplozivnih plinova, u prvom redu prirodnog zemnog plina koji se koristi u kućanstvima. Uređaj je vjerojatno proizvod jedne domaće elektroničke tvrtke koja se u drugoj polovici 1990-tih godina počela probijati na tržište uređajima iz domene kućne elektronike i automatike, izrađene vlastitim kapacitetima. Danas se ovakve domaće tvrtke uglavnom bave samo dobavljanjem, preprodajom i eventualno montažom gotovih uređaja stranih proizvođača.
Karakteristično za domaće uratke iz samogradnje namijenjene komercijalnoj prodaji, oznake sa svih ključnih elemenata su sastrugane. To se u našem slučaju odnosi na senzor, integrirani krug, regulator napona, termistor i blok kondenzatore. Time se proizvođač štitio od kopiranja i servisiranja svojeg proizvoda od strane neovlaštenih osoba. U današnje vrijeme pretragom interneta brzo i lako možemo iskopati nebrojene sheme različitih elektroničkih uređaja i tvorničke podatke za gotovo svaku elektroničku komponentu. No do 2000-tih godina to baš nije bilo tako. Elektroničke sheme i podaci o komponentama morali su se nabavljati i kupovati preko različitih knjiga, časopisa i kataloga ili pak tražiti izravno od proizvođača. Koliko god bili stručni u elektronici, jednostavno ne možete iz nekog potpuno nepoznatog senzora i integriranog kruga napraviti funkcionalni sklop, a da nemate baš nikakve tvorničke podatke o istima.
Osnovni element svakog detektora eksplozivnih plinova je senzor. U našem slučaju, s obzirom na dimenzije i oblik, gotovo sigurno je upotrijebljen senzor TGS 813 američke tvrtke Figaro USA, osnovane 1983. godine koja je i danas prisutna na tržištu. TGS 813 je senzor za eksplozivne plinove (metan, etanol, propan, isobutan, hidrogen), a reagirati će i na ugljik-monoksid. Osjetilni element mu je kositreni oksid (SnO₂) kojem se mijenja električni otpor u ovisnosti o koncentraciji određenih molekula plina ili para na njegovoj površini. Gotovo svi senzori za detekciju prirodnog zemnog plina imaju aktivni sloj baziran na kositrenom oksidu, elektrode su od zlata i platine, a grijači od slitine nikla i kroma. Grijačima se osiguravaju potrebni radni uvjeti za kemijske procese na osjetljivom sloju senzora. Grijač u senzoru TGS 813 napaja se istosmjernim ili izmjeničnim naponom od 5 V i snage je 835 mW. To znači da je potrošnja struje oko 167 mA pa je prikladan i za prijenosne baterijske detektore. Na senzorski sloj, čiji otpor je u granicama 5-15 kΩ, može se primijeniti istosmjerni napon od maksimalno 24 V, no zbog jednostavnosti izvedbe napajanja obično se i senzorski otpornik napaja sa 5 V.
S obzirom da sa senzora dobivamo izravnu električnu veličinu u obliku promjenjivog otpora koji je lako djeliteljem napona pretvoriti u promjenjivi napon, elektronika alarma je vrlo jednostavna i svodi se na neku elektroničku sklopku koja na određenom ulaznom električnom nivou uključuje željenu indikaciju (svjetlosnu, zvučnu, relej i slično). Vidi se da je u našem slučaju za indikaciju upotrijebljena mala piezo sirena, koja se sastoji od oscilatora audio tona i piezo zvučnika. Stoga integrirani krug u DIL8 kućištu nema biti što drugo nego neko operacijsko pojačalo u funkciji komparatora dva napona, jednog sa izlaza senzora i jednog referentnog. Komparator na svojem izlazu daje razliku između dva napona na ulazu. Izlazni napon će biti pozitivan ili negativan, ovisno koji je ulazni napon na ulazima veći, a koji manji. Najbolje da nacrtamo shemu ovog sklopa.
Mrežni ispravljač uključuje stabilizator napona za 5 V (7805) čime je osiguran nominalni napon za grijač senzora ali također i stabilan napon za djelitelje napona na ulazima komparatora. Na neinvertirajućem ulazu (pin 2) komparatora je djelitelj napona sa senzorskim otpornikom, a na invertirajućem ulazu je (pin 3) je djelitelj napona koji uključuje termistor i potenciometar za kalibraciju. Naime, karakteristika promjene otpora senzora ovisi i o vanjskoj temperaturi pa se to automatski kompenzira termistorom. Potenciometrom se naponi sa oba djelitelja napona (oba ulaza u komparator) podese tako da su jednaki (izlaz nula) ili ukoliko želimo manju osjetljivost tako da na izlazu iz komparatora dobijemo manji ili veći negativan napon koji neće uključiti tranzistor. Kada se poveća koncentracija eksplozivnog plina, otpor senzora se smanji te na izlazu iz djelitelja dobijemo veći napon. Veći napon na neinvertirajućem ulazu (pin 2) uzrokuje pojavu pozitivnog napona na izlazu iz komparatora (pin 7) koji preko tranzistorske sklopke uključuje zvučni alarm. Opcionalno je ostavljena mogućnost spajanja i drugih trošila (releja) na kolektoru tranzistorske sklopke. S obzirom na raspored pinova gotovo sigurno je upotrijebljen naponski komparator LM311.
Kućni alarm curenja plina se na testu pokazao ispravnim. Ovo i ne čudi jer je riječ o vrlo jednostavnom sklopu, a sam senzor kao najkritičniji element glede starenja je vizualno u dobrom stanju. Da bi se zadržala visoka osjetljivost i dugi životni vijek senzora on ne smije biti izložen vlazi i kondenziranoj vodenoj pari, organskim silicijskim parama, lužinama, solima alkalijskih metala, korozivnim plinovima, halogenom zagađenju i nečistoćama jer isto smanjuje osjetljivost ili potpuno blokira rad senzora. Također, senzor ne smije biti izložen višim ili nižim temperaturama od deklariranih, a treba ga čuvati i od kontinuiranih vibracija ili sličnih jačih mehaničkih utjecaja. Da je bilo kakve drastične izloženosti ovim utjecajima to bi se vjerojatno vidjelo na metalnoj mrežici senzora i unutrašnjosti uređaja općenito.
U zadnjih dvadesetak godina tržišta su preplavljena jeftinim senzorima i alarmima za plin koji se koristi u kućanstvu, jednako kao i za dim te ugljični monoksid. Svakako se investicija od 10-30 eura isplati kako bi na vrijeme bili upozoreni u slučaju curenja plina, pojave dima ili otrovnog ugljik-monoksida kao produkta lošeg izgaranja u pećima na kruta i tekuća goriva. Današnji senzori (alarmi) te vrste mogu biti zapakirani u lijepo dizajnirana kućišta koja su uz to opremljena i digitalnim termometrima, satovima i sličnim više ili manje korisnim kućnim napravicama pa nema nikakvog estetskog i funkcionalnog razloga da jedan takav uređaj stoji pored peći za grijanje, dimovoda i plinskih instalacija u svakom domu 🙂