일산화탄소 감지기

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배경

일산화탄소 감지기는 건물 내 일산화탄소(CO)의 존재를 감지하고 거주자에게 탈출을 경고하기 위해 경보를 울리는 전자 장치입니다. 일산화탄소는 무취의 유독 가스로, 가스 용광로 및 온수기, 레인지, 공간 히터 또는 장작 난로가 오작동하거나 환기가 제대로 되지 않을 경우 생성될 수 있습니다. 자동차, 이동식 발전기 및 가스 동력 원예 장비도 일산화탄소를 생성하며 밀폐된 공간이나 연결된 차고에서 작동하는 경우 문제를 일으킬 수 있습니다. 일단 흡입되면, 일산화탄소는 적혈구의 산소를 대체하여 산소 공급이 신체의 기관에 도달하는 것을 방지함으로써 혈액의 산소 운반 능력을 억제합니다. 이러한 산소 결핍은 노출 수준에 따라 다양한 손상을 유발할 수 있습니다. 낮은 수준의 노출은 숨가쁨, 가벼운 두통, 피로 및 메스꺼움을 포함한 독감과 유사한 증상을 유발할 수 있습니다. 더 높은 수준의 노출은 현기증, 정신 혼란, 심한 두통, 메스꺼움 및 실신을 유발할 수 있습니다. 장기간 높은 수준에 노출되면 사망에 이를 수 있습니다. 미국 소비자 제품 안전 위원회(Consumer Product Safety Commission)에 따르면 향후 10년 동안 일산화탄소로 인해 2,500명 이상이 사망하고 100,000명이 중상을 입을 것이라고 합니다.

일산화탄소를 감지하는 데 사용되는 기술은 원래 산업용으로 개발되었습니다. 예를 들어, 화학 산업은 분석 응용 분야에 여러 전자 가스 센서를 사용합니다. 초기 산업용 센서에는 일산화탄소를 산화시키고 테스트 챔버의 산화열을 기준 챔버와 비교하는 이중 챔버 센서가 포함되었습니다. 이러한 유형의 산화에는 일산화탄소를 태우기 위한 특별한 백금 산화물 촉매와 열원이 필요합니다. 이러한 시스템은 복잡한 운영, 비용 및 감도 부족으로 인해 가정에서 사용할 수 없었습니다. 그러나 지난 10여 년 동안 고급 가스 감지 기술의 향상을 통해 가정용 일산화탄소 감지기가 가능해졌습니다. 다른 주요 요인들도 CO 검출기의 인기도를 높이는 데 기여했습니다. 하나는 화재 경보기와 같은 다른 가정 안전 기기의 사용이 증가하고 있다는 점입니다. 또 다른 하나는 일산화탄소의 위험성에 대한 인식이 높아졌다는 것입니다. 오늘날 비교적 저렴한 CO 검출기는 $30-$80 정도에 구입할 수 있습니다. 실제로 많은 도시에서는 현재 모든 가정, 아파트 및 호텔에 하나 이상의 연기 감지기를 설치하도록 요구하고 있습니다.

디자인

CO 검출기의 가장 중요한 설계 요소는 사용하는 센서 유형입니다. 홈 감지기는 여러 유형의 센서로 설계될 수 있습니다. 가장 간단한 유형은 감지 카드로 알려져 있습니다. 일산화탄소에 노출되면 화학적으로 색이 변하는 점이 인쇄된 섬유판 카드입니다. 이 유형의 탐지기는 경보를 울리지 않으며 일산화탄소에 노출되었는지 여부를 확인하기 위해 정기적인 점검이 필요합니다. 저렴하지만($4-$18) 기본 탐지기로 사용하기에 충분한 보호 기능을 제공하지 않습니다. 생체 모방 젤 센서는 지속적으로 가스를 흡수하여 일산화탄소에 대한 신체의 반응을 모방하도록 설계된 보다 정교한 기술입니다. 그러나 이러한 유형의 센서는 지속적으로 일산화탄소를 흡수하기 때문에 스스로를 0으로 적절하게 재설정할 수 없으므로 잘못된 경보가 발생하기 쉽습니다. 또한 생체 모방 젤 센서는 노출 후 재설정되는 데 최대 48시간이 소요될 수 있으며 이 시간 동안 집에 있는 사람들은 보호되지 않습니다. 금속 산화물 센서는 더 정확하며 가정용 모델에 사용되는 일반적인 유형의 센서입니다. 이 유형의 센서는 고체 상태의 이산화주석 회로를 사용하여 일산화탄소가 있는지 공기를 빠르고 지속적으로 모니터링합니다. 이 기술로 제작된 검출기는 CO 농도를 디지털 판독값으로 표시할 수 있습니다. 특정 CO 수준에 도달하면 감지기가 경보를 울립니다. 그러나 이러한 감지기는 센서의 효율성이나 작동 조건을 결정하기 위한 자가 진단 기능이 제한적입니다. 또한 헤어 스프레이 추진제와 같이 가정에서 발견되는 일산화탄소 이외의 가스에 민감할 수 있습니다. 마지막으로, 이러한 유형의 센서의 정확도는 6개월 사용 후 최대 40%까지 떨어질 수 있습니다. 특정 제조업체에서 사용하는 또 다른 유형의 센서는 가장 효과적인 감지 방법이라고 주장되는 IDR(즉시 감지 및 응답) 전기화학 감지 기술입니다. IDR 기술은 전문 감지 장비의 산업 표준으로 사용되며 일산화탄소의 존재를 즉시 감지합니다. 이 기술로 제작된 감지기는 다른 가스에 반응하지 않으며 ±3% 이내의 정확도를 보입니다.

또 다른 중요한 설계 요소는 감지기의 전원 유형입니다. 배터리 전원 및 AC 전원 감지기를 모두 사용할 수 있습니다. 배터리로 작동되는 감지기는 설치가 쉽고 이동이 쉬우며 비상 난방 시스템을 사용할 수 있는 정전 시에도 계속 작동합니다. 그러나 배터리는 최소한 2년마다 교체해야 합니다. 반면 AC 전원 플러그-인 감지기는 배터리 교체가 필요하지 않습니다. 이 전기 구동 장치는 몇 분 안에 잘못된 판독 값을 지울 수 있습니다. 백업 배터리가 있는 플러그인 감지기도 약간 더 높은 비용으로 제공됩니다. 배터리 및 플러그인 모델 외에도 제자리에 배선할 수 있는 일부 모델을 사용할 수 있습니다. 이 스타일을 사용하면 여러 감지기를 함께 연결하여 감지기 중 하나에서 일산화탄소가 감지될 때 모두 경보를 울리도록 할 수 있습니다.

구성 요소

일산화탄소 감지기는 다음 구성 요소로 조립됩니다. 가스 농도를 측정하고 일산화탄소 농도가 미리 결정된 수준에 도달하면 신호를 보낼 수 있는 센서; 센서로부터 전기 신호를 수신할 수 있고 경보 경적 및 제어 패널에 신호를 보낼 수 있는 마이크로프로세서; CO 수준 및 기타 작동 정보를 전달하는 시각적 디스플레이(일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display) 패널); 감지기에 인접한 지역에서 잠자는 사람들을 깨울 만큼 큰 소리를 발생시킬 수 있는 경보 회로; 전원 연결(AC 플러그, 배터리 연결 또는 둘 다) 전자 부품의 베이스 역할을 하는 회로 기판; 모든 구성 요소를 함께 고정하는 플라스틱 하우징.

제조
프로세스

일산화탄소 감지기의 생산에는 세 가지 주요 단계가 포함됩니다. 첫 번째 단계는 개별 전자 부품을 제작하고 이러한 부품을 회로 기판에 부착하는 것입니다. 두 번째는 플라스틱 하우징의 제작입니다. 세 번째 단계는 모든 구성 요소의 조립, 성능 확인을 위한 테스트 및 선적을 위한 포장을 포함합니다.

구성 요소 구성

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1 회로 기판은 기판 표면에 원하는 패턴으로 구리를 도금(또는 추가)하여 개략도에서 조립됩니다. 다양한 다이오드와 회로 부품이 기판의 구멍에 삽입되고 제자리에 납땜됩니다. 센서 챔버, 알람 혼, LCD 디스플레이 패널과 같은 주요 감지기 부품은 일반적으로 전자 부품 전문 회사에서 별도로 제조됩니다. 이들은 종종 연기 감지기 제조업체에서 구입합니다.

플라스틱 하우징 제작

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2 플라스틱 하우징은 플라스틱 수지 및 기타 첨가제를 함께 혼합, 용융 및 2피스 몰드에 주입하는 사출 성형 공정으로 만들어집니다. 제작 일산화탄소 감지기는 세 가지 주요 단계를 포함합니다. 첫 번째 단계는 개별 전자 부품을 제작하고 이러한 부품을 회로 기판에 부착하는 것입니다. 두 번째는 플라스틱 하우징의 제작입니다. 세 번째 단계는 모든 구성 요소의 조립, 성능 확인을 위한 테스트 및 선적을 위한 포장을 포함합니다. 압력을 받고 있습니다. 플라스틱이 냉각된 후 금형이 열리고 플라스틱 하우징이 배출됩니다. 조각은 플라스틱의 작은 결함이나 버를 부드럽게 하기 위해 수동 브러싱이 필요할 수 있습니다.

최종 조립 및 포장

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3 회로 기판이 하우징에 설치되고 적절한 연결이 이루어집니다. 테스트 버튼이 설치되고 마운팅 브래킷이 추가되고 덮개가 제자리에 설치되어 조립이 완료됩니다. 적절한 식별 및 경고 라벨은 감압 접착제로 부착됩니다. 대표적인 제품 수는 포장 전에 성능 테스트를 거쳤습니다. 마지막으로 장치는 포장되어 유통업체로 배송됩니다.

품질 관리

CO 검출기 제조의 주요 품질 관리 기능은 센서 보정입니다. 고품질 CO 검출기는 내부 표준과 비교하여 CO의 국소 농도를 지속적으로 평가하는 실제 가스 모니터입니다. 이 보정 프로세스를 통해 센서는 정상적인 배경 수준의 CO와 위험할 정도로 높은 농도를 구별할 수 있습니다. 정상적인 조건에서 허용 가능한 배경 수준은 25-35ppm(백만분율)만큼 높을 수 있습니다. 농도가 75-100ppm 범위에 도달하면 유해한 노출이 발생할 수 있습니다. CO 검출기에 대한 Underwriter Laboratory 표준은 100ppm CO에 노출된 후 90분 이내에 경보를 울리도록 요구합니다. 200ppm에 노출되었을 때 35분 이내; 400ppm에 노출되면 15분 이내에. 초기 CO 검출기는 CO 농도가 알려진 환경에 기기를 놓고 결과를 측정하여 수동으로 보정해야 했습니다. 그러나 이 공정은 비용과 시간이 많이 소요되어 고가의 산업용 장비에만 사용되었습니다. 가정용 장치의 인기가 높아짐에 따라 보다 효율적인 보정 방법이 필요했습니다. 고품질의 최신 감지기는 내부 교정 기능을 갖추고 있어 정기적으로 낮은 수준의 가스 배출 진단 테스트를 수행하여 센서의 정확도와 작동 상태를 확인할 수 있습니다. 감지기가 센서에 문제를 발견하면 센서에 결함이 있음을 거주자에게 알리기 위해 특별한 사운드 패턴을 방출합니다. 또한 각 감지기에는 경보 회로를 수동으로 평가할 수 있는 테스트 버튼이 장착되어 있습니다.

Underwriters Laboratory(UL)는 CO 검출기 업계에서 채택한 품질 표준을 발표했습니다. 1995년 10월 1일부로 현재의 안전 및 품질 표준을 준수하는 경우 감지기에 "UL 2034"라는 번호가 표시되어야 합니다.

미래

가스 감지 전자 장치가 개선됨에 따라 일산화탄소 감지기의 미래는 끊임없이 진화하고 있습니다. 앞서 설명한 IDR 기술은 이러한 최첨단 기술의 한 예입니다. 미래의 감지기 또한 유사한 고급 기능을 통합할 것입니다. 컴퓨터 제어 인터페이스가 제공하는 향상된 제어 기능은 미래의 장치를 더욱 사용자 친화적으로 만들 것입니다. 이는 결합된 안전 장치에서 소비자에게 이익을 제공합니다. 예를 들어, 미래 세대의 컴퓨터 제어 감지기는 가스 용광로 또는 온수 히터와 같이 일산화탄소를 생성할 가능성이 가장 높은 가전 제품과 연결될 수 있습니다. 장치가 허용할 수 없을 정도로 높은 CO 수준을 감지하면 연소 과정을 종료하고 더 이상 일산화탄소가 방출되지 않도록 가스 흐름을 차단하라는 신호를 기기에 보냅니다. 향상된 감도 및 기타 부가 가치 기능을 갖춘 새 모델이 출시됨에 따라 CO 감지기는 더욱 사용자 친화적으로 만들어지고 인명 구조 장치로 더욱 유용할 것입니다.