1. أجهزة الاستشعار المسخنة تحفيزيًا (GX-SE، GX-CFC، GX-B...)

يُشكّل صفيحة أكسيد القصدير، المُسخّنة إلى ما يزيد قليلاً عن 300 درجة مئوية، الجزء العلوي من مُقسّم الجهد. عند اصطدام جزيئات الغاز بها، تنخفض المقاومة ويرتفع جهد المستشعر. خلال مرحلة التسخين، يتذبذب جهد المستشعر بشكل كبير، ولذلك تتجاهل أجهزة الإنذار جميع الجهدات الواردة خلال أول 3-5 دقائق. كما يتطلب الأمر تيارًا أعلى خلال هذه الفترة. تُظهر الأجهزة المُزوّدة بشاشة "التسخين المُسبق".

2. أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء NDIR (إشارات المرور CO2، GX-D...)
يكتشف مستشعر الأشعة تحت الحمراء غير المشتت ثاني أكسيد الكربون (CO2) بطريقة بصرية. يتميز ثاني أكسيد الكربون بخاصية تخفيف ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول موجي محدد للغاية (~4 ميكرومتر). داخل المستشعر، يضيء مصباح LED بالأشعة تحت الحمراء عبر مرشح زجاجي، ثم يُوجَّه هذا الضوء عبر حجرة القياس إلى مستشعر سطوع الأشعة تحت الحمراء. كلما قلّ الضوء الواصل إلى هذا المستشعر، زادت نسبة ثاني أكسيد الكربون في حجرة القياس، المتصلة بالهواء الخارجي عبر غشاء مقاوم للرطوبة. تقيس مستشعرات الشعاع المزدوج التي تستخدمها شركة Schabus أيضًا خرج ضوء مصباح LED بالأشعة تحت الحمراء لتعويض أخطاء القياس الناتجة عن مصادر الضوء القديمة. يتحكم متحكم دقيق قوي في العملية ويُخرِج إما جهد مستشعر يتوافق مع تركيز ثاني أكسيد الكربون، أو تعديل عرض النبضة (GX-D250)، أو UART مباشر، والذي تقوم أجهزة التحذير المختلفة بتقييمه وعرضه والاستجابة له بإنذار صوتي و/أو تبديل مرحل.

3. أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية (GX-C1pro، GX-C...)
يكتشف المستشعر الكهروكيميائي أول أكسيد الكربون (CO) من خلال تفاعل كيميائي مع الماء النقي. يتكون المستشعر بشكل أساسي من خزان الماء الخاص به، والذي يتصل بالهواء الخارجي عبر قرص كربون نشط وثقب صغير. ينتج عن تفاعل CO مع H₂O ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين وإلكترونين حرين. وبالتالي يوفر عدد الإلكترونات مقياسًا مباشرًا لتركيز CO ويمكن قياسه أمبيريًا. يقع تيار الإلكترون في نطاق النانو أمبير السفلي، أي حوالي 1.5 نانو أمبير/جزء في المليون من CO. لذلك، لا يمكن توصيل مثل هذا المستشعر مباشرة بجهاز تحذير؛ بدلاً من ذلك، يجب وضع إلكترونيات القياس بالقرب من المستشعر وأن تكون حساسة ودقيقة للغاية. تحول مكبرات التشغيل الإشارة إلى جهد معايرة، والذي تتم معالجته بعد ذلك عبر محول تناظري إلى رقمي (ADC) في متحكم دقيق 32 بت. حققت شركة Elektrotechnik Schabus نجاحًا في هذا التطوير المتقن لخلية القياس التي اختبرتها TÜV Süd وفقًا لـ DIN 50291؛ وقد تم اعتماد النظام من حيث الاستقرار والدقة، وتستخدم جميع أجهزة تحذير أول أكسيد الكربون المقدمة خلية القياس هذه مع المستشعر الكهروكيميائي.

لنبدأ بغاز المدن، الذي لم يعد موجودًا بهذا الشكل. كان يُنتج من تغويز الفحم، وكان يحتوي على نسبة عالية نسبيًا من أول أكسيد الكربون السام (انظر الصفحة 74). كان غاز المدن متاحًا حتى أواخر سبعينيات القرن الماضي تقريبًا، وفي برلين الغربية حتى منتصف تسعينياته. ثم استُبدل تدريجيًا بالغاز الطبيعي الأقل سمية. تطلب هذا تعديلات على محطات الاحتراق، بما في ذلك استخدام أختام وصمامات مختلفة. لا يزال اسم "غاز المدن" شائع الاستخدام، ولهذا السبب لا نزال نشير إلى مستشعر الغازات القابلة للاشتعال لدينا باسم "مستشعر الغازات المدينة والطبيعية" (SE). الغاز الطبيعي، وهو الغاز الذي توفره مرافقنا البلدية وموردو الغاز اليوم للتدفئة وتسخين المياه والطهي، هو غاز طبيعي، وهو في الأساس ناتج ثانوي لإنتاج النفط، ولكنه ينشأ أيضًا من حقول الغاز الطبيعي النقية التي لا تنتج النفط. المكون الرئيسي للغاز الطبيعي هو غاز الميثان شديد الاشتعال، والذي يشكل ما يصل إلى 90% من حجمه. تشمل المواد الأخرى، إلى جانب البيوتان والبروبان، آثارًا مختلفة من مركبات الكبريت، والإيثان، وثاني أكسيد الكربون، والغازات النبيلة، والنيتروجين، وبخار الماء. بعد استخلاصه، يُنقى الغاز الطبيعي من المواد السامة وغير الصالحة للاستخدام، مثل الماء، وكبريتيد الهيدروجين، وثاني أكسيد الكربون، قبل تغذيته في نظام إمداد الغاز. ومع ذلك، لا يُنقى الغاز إلا بعد خلطه بمركبات الكبريت، مثل الثيوإيثرات أو الألكانيثيول، لإعطائه رائحته المميزة، والتي نستشعرها طبيعيًا كرائحة الغاز. بدون هذه الإضافات، سيكون الغاز الطبيعي عديم الرائحة. يجب خلط كل غاز قابل للاشتعال يُباع بهذه المواد لتكوين رائحته. لذلك، نحمل بالفعل أفضل مستشعر للغاز أمام وجوهنا: أنوفنا. لحسن الحظ، لا تقع أنوفنا دائمًا في مكان دقيق يمكن أن يتسرب منه الغاز دون قصد. هذا ينطبق بشكل خاص على مختلف توصيلات خط الغاز، ونقطة النقل، وصمام الغاز، والعداد، ومباشرةً على نظام التدفئة، أو الموقد، أو المرجل. هنا، عادةً في ما يُسمى بغرف المرافق (HWR)، ولكن أيضًا في المطبخ مباشرةً عند موقد الغاز، تعمل "كاشفات تحذير المدينة والغاز الطبيعي" من شركة Elektrotechnik Schabus. تكتشف هذه الكاشفات تسربات الغاز فورًا وتُنذر بوجود عيب في الأنابيب بإنذار عالٍ وثاقب. عند الضرورة، تُغلق صمام إغلاق مغناطيسي متصل بها لمنع تدفق المزيد من الغاز. بما أن الغاز الطبيعي يتكون في معظمه من غاز الميثان الخفيف جدًا، فهو أخف من الهواء ويرتفع فورًا عند تسربه. لذلك، يجب تركيب مستشعر GX-SE في مكان مرتفع في الغرفة للكشف الفوري عن الغاز. مع ذلك، لا ينبغي وضعه في الأعلى تمامًا، بل على بُعد حوالي 30 سم أسفل السقف، نظرًا لوجود ما يُسمى بالفراغ الميت في الزوايا. الهواء المحبوس في زوايا وحواف السقف لا يستطيع التسرب، مما يُؤدي إلى إزاحة الغاز. غاز الأسطوانات (البيوتان/البروبان) أثقل من الهواء، لذلك يُوضع المستشعر على بُعد 15-30 سم فوق الأرض.

هناك مصطلح يُسمى "الحد الأدنى للانفجار"، ويُختصر بـ LEL ويُعبَّر عنه كنسبة مئوية. لا يصبح خليط الغاز والهواء متفجرًا إلا عند وصوله إلى 100%. من المهم إدراك أن الكمية النقية للغاز المنبعث ليست العامل الحاسم، كما هو الحال مع ثاني أكسيد الكربون، والذي يُعبَّر عنه بسهولة بالجزء في المليون. تلعب عوامل أخرى دورًا أيضًا، منها درجة الحرارة والرطوبة ومحتوى الأكسجين، لأن الاحتراق يتطلب الأكسجين بالضرورة؛ وإلا فلن يحترق. ارتفاع الرطوبة يعني وجود كمية أقل من الأكسجين، وارتفاع درجة الحرارة يعني وجود جزيئات أقل في الغرفة يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض. تأخذ مستشعرات SE هذه العوامل الثلاثة في الاعتبار وتحولها إلى جهد كهربائي تكتشفه أجهزة الإنذار. الآن، إذا تم اكتشاف جزيء واحد فقط، أو بشكل أكثر واقعية، إذا... z.Bيُطلق تحذيرًا (أي إنذارًا) عند 3% فقط من الحد الأدنى للانفجار (LEL)، ولكن لن يقبل أي عميل هذا السلوك على المدى البعيد. حتى 5% من الحد الأدنى للانفجار، يُفترض أن يحدث إنذار كاذب أكثر مما هو متوقع من عيب في خط الغاز. أجهزة الاستشعار قادرة تقنيًا على اكتشاف هذه المستويات، ولكن من يريد تحذيرًا عند انبعاث غازات من علب الطلاء والورنيش المفتوحة أو مرور شخص ما أمام جهاز الاستشعار بأظافر مطلية حديثًا أو عطر حديث الاستخدام؟ تُشبه المذيبات، من بين العديد من المواد المنزلية الشائعة الأخرى، الهيدروكربونات الموجودة في غاز المدن والغاز الطبيعي، ويمكن لأجهزة الاستشعار اكتشافها بنفس الفعالية. توصي العديد من معايير DIN العديدة المتعلقة بكشف الغاز الطبيعي في المناطق السكنية بإصدار تحذير على أبعد تقدير عند الوصول إلى حد 20% من الحد الأدنى للانفجار. ونظرًا لأن أجهزة الاستشعار لدينا تكتشف أيضًا غاز البترول المسال (غاز البترول المسال الذي يحتوي على نسبة عالية من البيوتان والبروبان)، فقد اتفقنا على مستوى إنذار مبكر قدره 12% من الحد الأدنى للانفجار. دائمًا في الوقت المناسب لمنع الخطر، ولكن بتسامح كافٍ لتجنب الإنذارات الكاذبة المتكررة. وبالطبع، ضمن المعايير.

من أين يأتي أول أكسيد الكربون؟ من مزجه بالغاز؟ ماذا يحدث في أجسامنا عند استنشاق أول أكسيد الكربون؟

لا يُزوَّد بأول أكسيد الكربون. يُنتَج في أي عملية احتراق لا يتوفر فيها الأكسجين الكافي. كل جزيء غاز (z.Bيتطلب الميثان (CH4) جزيئين من الأكسجين (O2) للاحتراق الكامل. ينتج عن ذلك جزيئين من الماء (H2O) وجزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وهو ليس بنفس خطورة جزيء أول أكسيد الكربون (CO). يتميز الغاز بقوة الاشتعال وسهولة الاحتراق. في حال عدم توفر كمية كافية من الأكسجين، يتشارك جزيئين من الغاز جزيء أكسجين واحد، منتجين أول أكسيد الكربون مع الهيدروجين.

CH4 + 2 O2 -----> CO2 + 2 H2O (كامل)
أو
2 CH4 + O2 -----> 2 CO + 4 H2 (غير مكتمل)

يجب توافر كمية كافية من الأكسجين عند نقطة الاحتراق، وليس فقط منتشرًا في جميع أنحاء الغرفة. وهذا يُفسر بسهولة إنتاج أول أكسيد الكربون في جميع أجهزة الاحتراق تقريبًا (كالغلاية ونظام التدفئة، إلخ). يكفي انسداد فوهة بالغبار للتسبب في ذلك، أو حتى في منزل مُجدد بعزل سميك. يُمكن تمييز ذلك بسهولة أثناء الفحص البصري للاحتراق إذا رأيتَ مكونًا أصفر اللون في اللهب. يبدو الاحتراق الكامل بوجود كمية كافية من الأكسجين أزرق اللون دائمًا، مع أن اكتشاف المكون الأصفر ليس بالأمر السهل دائمًا. يُمثل غاز الميثان مثالًا واحدًا فقط؛ وينطبق هذا أيضًا على جميع عمليات الاحتراق الأخرى، مثل البيوتان والبروبان والزيت والورق والكرتون والخشب والكريات. تتطلب جميع عمليات الاحتراق كمية كافية من الأكسجين!

تستخدم كل خلية في أجسامنا الأكسجين أيضًا للعمل بشكل صحيح. نستنشق الأكسجين، الذي يرتبط بالهيموجلوبين (خلايا الدم الحمراء) في الحويصلات الهوائية بالرئتين وينتقل إلى الخلايا عبر مجرى الدم. هنا، تحدث عملية الاحتراق: تتم إزالة جزيء الأكسجين من خلايا الدم الحمراء، ويعاد ربط جزيء ثاني أكسيد الكربون (CO2) الناتج عن هذا الاحتراق (الكامل) بخلية الدم الحمراء لنقله إلى الرئتين للزفير. ومع ذلك، عندما نستنشق ثاني أكسيد الكربون في خليط الهواء، يصبح الأمر مشكلة. يتعرف الهيموجلوبين فقط على ذرة الأكسجين (O) في ثاني أكسيد الكربون ويرتبط بها بقوة أكبر بحوالي 300 مرة من الأكسجين النقي. لا يمكن للخلية استخدام ثاني أكسيد الكربون وترسله مرة أخرى إلى الرئتين للزفير. ومع ذلك، لا يحدث أي تبادل هناك لأن ذرة الأكسجين (O) مرتبطة بقوة بالفعل بالهيموجلوبين؛ ببساطة لا نزفر ثاني أكسيد الكربون. يحدث هذا عادةً بعد حوالي 20 دقيقة؛ يتراكم أول أكسيد الكربون في الدم مع كل نفس، وفي الوقت نفسه، يتناقص عدد خلايا الدم الحمراء القادرة على امتصاص الأكسجين. وهذا ما يجعل أول أكسيد الكربون سامًا. فنقص الأكسجين يعيق الخلايا عن العمل. v.a...يتأثر الجهاز العصبي المركزي والقلب والدماغ؛ فيشعر الشخص بالتعب، وينام، وفي أسوأ الأحوال، يموت اختناقًا رغم التنفس. في حالات التسمم الحاد بأول أكسيد الكربون، لا يُساعد إلا الأكسجين النقي، ويُفضل إعطاؤه في غرفة الضغط العالي.