1. Katalyticky vyhřívané senzory (GX-SE, GX-CFC, GX-B...)

Destička z oxidu cínu zahřátá na něco málo přes 300 °C tvoří horní část děliče napětí. Když se s ní srazí molekuly plynu, odpor se sníží a napětí senzoru se zvýší. Během fáze ohřevu napětí senzoru výrazně kolísá, a proto výstražná zařízení prvních 3–5 minut ignorují všechna vstupní napětí. Během této doby je také vyžadován vyšší proud. Zařízení s displejem zobrazují „předehřívání“.

2. Infračervené senzory NDIR (semafory CO2, GX-D...)
Nedisperzní infračervený senzor detekuje oxid uhličitý (CO2) pomocí optické metody. CO2 má vlastnost zeslabovat infračervené světlo o velmi specifické vlnové délce (~4 μm). Uvnitř senzoru svítí infračervená LED dioda skrz skleněný filtr a toto světlo je poté směrováno přes měřicí komoru na infračervený senzor jasu. Čím méně světla dopadá na tento senzor, tím více CO2 je přítomno v měřicí komoře, která je s venkovním vzduchem spojena přes membránu odolnou proti vlhkosti. Dvoupaprskové senzory používané společností Schabus navíc měří světelný výkon infračervené LED diody, aby kompenzovaly chyby měření způsobené stárnutím světelných zdrojů. Výkonný mikrokontrolér řídí proces a vydává buď napětí senzoru odpovídající koncentraci CO2, pulzně šířkovou modulaci (GX-D250) nebo přímý UART, který různá výstražná zařízení vyhodnocují, zobrazují a reagují zvukovým alarmem a/nebo přepínáním relé.

3. Elektrochemické senzory (GX-C1pro, GX-C...)
Elektrochemický senzor detekuje oxid uhelnatý (CO) chemickou reakcí s čistou vodou. Senzor se skládá především z vodní nádrže, která je s venkovním vzduchem spojena pomocí kotouče z aktivního uhlí a malého otvoru. Reakcí CO s H₂O vzniká CO₂, vodík a dva volné elektrony. Počet elektronů tak poskytuje přímé měření koncentrace CO a lze jej měřit amperometricky. Elektronový proud je v dolním rozsahu nanoampérů, přibližně 1,5 nA/ppm CO. Takový senzor proto nelze přímo připojit k výstražnému zařízení; měřicí elektronika musí být umístěna velmi blízko senzoru a musí být extrémně citlivá a přesná. Operační zesilovače převádějí signál na kalibrované napětí, které je poté zpracováváno analogově-digitálním převodníkem (ADC) v 32bitovém mikrokontroléru. Společnost Elektrotechnik Schabus měla tento propracovaný vývoj měřicího článku úspěšný a testovaný společností TÜV Süd podle normy DIN 50291; systém byl certifikován pro stabilitu a přesnost a všechna nabízená výstražná zařízení CO používají tento měřicí článek s elektrochemickým senzorem.

Začněme svítiplynem, který v této formě již neexistuje. Vyráběl se zplyňováním uhlí a obsahoval relativně vysoký podíl toxického oxidu uhelnatého (viz strana 74). Svítiplyn byl k dispozici přibližně do konce 70. let a v Západním Berlíně až do poloviny 90. let. Postupně byl nahrazen méně toxickým zemním plynem. To vyžadovalo úpravy spalovacích zařízení, včetně použití různých těsnění a ventilů. Název „svítiplyn“ se stále běžně používá, a proto náš senzor pro hořlavé plyny stále označujeme jako senzor svítiplynu a zemního plynu (SE). Zemní plyn, plyn, který dnes naše městské energetické společnosti a dodavatelé plynu dodávají k vytápění, ohřevu vody a vaření, je přírodní plyn, který je primárně vedlejším produktem těžby ropy, ale pochází také z čistých ložisek zemního plynu, která ropu neprodukují. Hlavní složkou zemního plynu je vysoce hořlavý plyn metan, který tvoří až 90 % jeho objemu. Mezi další látky kromě butanu a propanu patří různé stopy sloučenin síry, ethan, CO2, vzácné plyny, dusík a vodní pára. Po extrakci se zemní plyn před vstupem do našeho plynového systému čistí od toxických a nepoužitelných látek, jako je voda, sirovodík a oxid uhličitý. Není to však dříve, než se smíchá se sloučeninami síry thioethery nebo alkanthioly, čímž plyn získává charakteristický zápach, který přirozeně vnímáme jako zápach plynu. Bez těchto přísad by zemní plyn byl bez zápachu. Každý prodávaný hořlavý plyn musí být s těmito látkami smíchán, aby vytvořil svůj zápach. Proto již máme přímo před sebou nejlepší senzor plynu: v nose. Naštěstí se náš nos nenachází vždy přesně tam, kde by mohl plyn neúmyslně unikat. To platí zejména pro různé spoje v našem plynovodu, v předávacím místě, u plynového ventilu, u měřiče a přímo u topného systému, sporáku nebo kotle. Zde, obvykle v tzv. technických místnostech (HWR), ale také v kuchyni přímo u plynového sporáku, přicházejí na řadu „detektory varování před únikem plynu z města a zemního plynu“ od společnosti Elektrotechnik Schabus. Okamžitě detekují úniky plynu a varují před vadou potrubí hlasitým, pronikavým alarmem. V případě potřeby uzavřou připojený magnetický uzavírací ventil, aby zabránily dalšímu průtoku plynu. Protože zemní plyn se skládá převážně z velmi lehkého metanu, je lehčí než vzduch a při úniku okamžitě stoupá nahoru. Proto musí být senzor GX-SE instalován vysoko v místnosti, aby plyn okamžitě detekoval. Neměl by však být umístěn úplně nahoře, ale asi 30 cm pod stropem, protože v rozích je tzv. mrtvý prostor. Vzduch zachycený v rozích a na okrajích stropu nemůže unikat a vytlačuje plyn. Plyn z lahví (butan/propan) je těžší než vzduch, proto se senzor umisťuje 15–30 cm nad podlahou.

Existuje termín zvaný „dolní mez výbušnosti“, zkráceně LEL, vyjadřovaný v procentech. Směs plynu a vzduchu se stává výbušnou až po dosažení 100 %. Je důležité si uvědomit, že čisté množství uvolněného plynu není rozhodujícím faktorem, jako je tomu u CO, který se snadno vyjadřuje v ppm. Roli hrají i další faktory. Patří mezi ně teplota, vlhkost a obsah kyslíku, protože spalování nezbytně vyžaduje kyslík; jinak nehoří. Vyšší vlhkost znamená méně kyslíku a vyšší teplota znamená méně částic v místnosti, které mohou vzájemně reagovat. Naše SE senzory berou tyto tři faktory v úvahu a převádějí je na napětí, které detekují výstražná zařízení. Pokud je detekována byť jen jediná molekula, nebo realističtěji, pokud... z.BPouze 3 % LEL (dolní mez výbušnosti) spustí varování, tj. poplach, ale žádný zákazník by takové chování dlouhodobě neakceptoval. Až do 5 % LEL dochází k údajnému falešnému poplachu častěji, než by se dalo očekávat u závady na plynovém potrubí. Senzory jsou technicky schopny tyto úrovně detekovat, ale kdo chce varování, když z otevřených plechovek s barvami a laky unikají plyny nebo když kolem senzoru projde někdo s čerstvě nalakovanými nehty nebo čerstvě naneseným parfémem? Rozpouštědla, kromě mnoha dalších běžných látek v domácnosti, jsou velmi podobná uhlovodíkům ve svítiplynu a zemním plynu a senzory je detekují stejně účinně. Několik z četných norem DIN týkajících se detekce zemního plynu v obytných oblastech doporučuje varování nejpozději při dosažení limitu 20 % LEL. Protože naše senzory detekují také zkapalněný ropný plyn (LPG s vysokým podílem butanu a propanu), dohodli jsme se na úrovni včasného varování 12 % LEL. Vždy včas, aby se zabránilo nebezpečí, ale dostatečně tolerantní, aby se zabránilo častým falešným poplachům. A samozřejmě v rámci normy.

Odkud se oxid uhelnatý bere? Kdo ho přimíchal do mého plynu? Co se děje v našem těle, když vdechujeme CO (oxid uhelnatý)?

Oxid uhelnatý se nedodává. Vzniká v jakémkoli procesu spalování, kde není k dispozici dostatek kyslíku. Každá molekula plynu (z.BMetan (CH4) vyžaduje pro úplné spalování dvě molekuly kyslíku (O2). Vzniknou tak dvě molekuly vody (H2O) a jedna molekula oxidu uhličitého (CO2), která není zdaleka tak nebezpečná jako molekula oxidu uhelnatého (CO). Plyn je silný a snadno se vznítí. Pokud není k dispozici dostatek kyslíku, dvě molekuly plynu sdílejí jednu molekulu kyslíku, čímž vzniká oxid uhelnatý spolu s vodíkem.

CH4 + 2O2 -----> CO2 + 2 H2O (kompletní)
nebo
2 CH4 + O2 -----> 2 CO + 4 H2 (neúplné)

V místě spalování musí být přítomno dostatečné množství kyslíku, ne jen rozptýlené po místnosti. To snadno vysvětluje, proč se CO produkuje prakticky v každém spalovacím zařízení (kotel, topný systém atd.). K tomu stačí tryska ucpaná prachem. Nebo dům, který byl dodatečně vybaven silnou izolací. To lze snadno rozpoznat při vizuální kontrole spalování, pokud v plameni uvidíte žlutou složku. Úplné spalování s dostatečným množstvím kyslíku se vždy jeví modře, i když žlutou složku není vždy snadné rozpoznat. Mimochodem, metan je zde jen jedním příkladem; to platí i pro všechny ostatní spalovací procesy, jako je butan, propan, olej, papír, karton, dřevo a pelety. Veškeré spalování vyžaduje dostatek kyslíku!

Každá buňka v našem těle také využívá kyslík ke správnému fungování. Vdechujeme kyslík, který se váže na hemoglobin (červené krvinky) v plicních sklípcích a je do buněk transportován krevním řečištěm. Zde probíhá proces spalování: molekula kyslíku je z červené krvinky odstraněna a molekula oxidu uhličitého (CO2), která vznikne tímto (úplným) spalováním, se znovu připojí k červené krvince pro transport do plic k výdechu. Když však vdechujeme CO2 ve směsi se vzduchem, stává se to problematickým. Hemoglobin rozpoznává pouze atom kyslíku (O) v CO2 a váže se na něj přibližně 300krát silněji než čistý kyslík. Buňka nemůže CO2 využít a posílá ho zpět do plic k výdechu. Tam však nedochází k žádné výměně, protože atom kyslíku (O) je již silně vázán na hemoglobin; CO2 jednoduše nevydechujeme. To se obvykle děje po přibližně 20 minutách; CO se hromadí v krvi s každým nádechem, zatímco zároveň je stále méně a méně červených krvinek, které mohou absorbovat kyslík. To je to, co činí oxid uhelnatý toxickým. Nedostatek kyslíku brání fungování buněk. v.a...je postižena centrální nervová soustava, srdce a mozek; člověk se unaví, usne a v nejhorším případě zemře udušením i přes dýchání. V případech akutní otravy oxidem uhelnatým pomáhá pouze čistý kyslík, ideálně podávaný v hyperbarické komoře.