كاشف أول أكسيد الكربون

استخدمت التصميمات المبكرة كاشفًا كيميائيًا يتكون من لوحة بيضاء تتحول إلى لون بني أو أسود عند وجود أول أكسيد الكربون. هذه الكاشفات رخيصة الثمن ولكنها لا تعطي سوى تحذير مرئي. ومع زيادة الوفيات المرتبطة بأول أكسيد الكربون خلال تسعينيات القرن العشرين، أصبحت أجهزة الإنذار الصوتية قياسية.
لا تعد نقاط الإنذار في أجهزة الكشف عن أول أكسيد الكربون مجرد مستوى إنذار بسيط (كما هو الحال في أجهزة الكشف عن الدخان)، بل هي دالة تركيز ووقت. فعند تركيزات أقل، مثل 100 جزء في المليون (PPM)، لا يصدر جهاز الكشف إنذارًا لعدة عشرات من الدقائق. وعند تركيزات 400 جزء في المليون، يصدر الإنذار في غضون بضع دقائق. وتهدف وظيفة التركيز والوقت هذه إلى محاكاة امتصاص أول أكسيد الكربون في الجسم مع منع الإنذارات الكاذبة بسبب رشقات قصيرة من أول أكسيد الكربون من مصادر شائعة نسبيًا مثل دخان السجائر.
تتوفر أربعة أنواع من أجهزة الاستشعار، تختلف في التكلفة والدقة وسرعة الاستجابة. ومعظم أجهزة الكشف لا تحتوي على أجهزة استشعار قابلة للاستبدال.

يتكون الكاشف من لوحة من مادة كيميائية ملونة يتغير لونها عند تفاعلها مع أول أكسيد الكربون. ومع ذلك، فإنها لا توفر سوى تحذير نوعي من الغاز. الميزة الرئيسية لهذه الكاشفات هي أنها الأقل تكلفة، ولكن الجانب السلبي هو أنها توفر أيضًا أدنى مستوى من الحماية.
أحد التفاعلات المستخدمة في الكشف عن أول أكسيد الكربون هو الأكسدة التحفيزية لثنائي سلفيتوبالادات البوتاسيوم (II):
CO + K2Pd(SO3)2 ->بالاديوم + CO2SO3
ومع تقدم التفاعل، يؤدي إطلاق البلاديوم الذري إلى تغير اللون من الأصفر إلى البني ثم إلى الأسود.

يعمل المستشعر الحيوي بطريقة مشابهة للهيموجلوبين الذي يغمق في وجود أول أكسيد الكربون بما يتناسب مع كمية أول أكسيد الكربون في البيئة المحيطة. ويستخدم السيكلوديكسترين، والكروموفور، وعدد من أملاح المعادن. ويمكن رؤية ذلك إما بشكل مباشر أو متصلاً بمصدر الأشعة تحت الحمراء للفوتونات مثل مصباح LED بالأشعة تحت الحمراء ثم مراقبته باستخدام الصمام الثنائي الضوئي. وعادة ما يكون عمر البطارية من عامين إلى ثلاثة أعوام مع البطاريات القلوية التقليدية، ولكن بطارية الليثيوم تدوم طوال عمر المنتج. تتمتع أجهزة الاستشعار القائمة على التكنولوجيا الحيوية بعمر تشغيلي مفيد يصل إلى ست سنوات. كانت هذه المنتجات هي الأولى التي دخلت السوق الشامل، ولكن نظرًا لأنها تكلف أكثر من أجهزة الاستشعار الأخرى، فإنها تُستخدم في الغالب في المناطق الراقية والمركبات الترفيهية. وقد تم تحسين التكنولوجيا وهي التكنولوجيا الأكثر موثوقية، وفقًا لتقرير من مختبر لورانس بيركلي الوطني.

أجهزة استشعار أول أكسيد الكربون الكهروكيميائية. كل من أجهزة الاستشعار وأجهزة الإنذار من شركات مختلفة.
الأسطوانة المعدنية مع الشريط الأصفر عليها.
الأسطوانة البنية التي تحتوي على نص عليها.
يستخدم الكاشف الكهروكيميائي مبدأ خلية الوقود لتوليد تيار كهربائي عندما يخضع الغاز المراد اكتشافه لتفاعل كيميائي. يرتبط التيار الناتج بدقة بكمية أول أكسيد الكربون في البيئة المباشرة القريبة من المستشعر. تتكون الخلية الكهروكيميائية بشكل أساسي من حاوية وقطبين كهربائيين وأسلاك توصيل وإلكتروليت، عادةً حمض الكبريتيك. يتأكسد أول أكسيد الكربون عند أحد القطبين إلى ثاني أكسيد الكربون بينما يستهلك الأكسجين عند القطب الآخر. بالنسبة لكشف أول أكسيد الكربون، تتمتع الخلية الكهروكيميائية بمزايا على التقنيات الأخرى من حيث أنها تتمتع بإخراج دقيق وخطي للغاية لتركيز أول أكسيد الكربون، وتتطلب الحد الأدنى من الطاقة حيث يتم تشغيلها في درجة حرارة الغرفة، ولها عمر طويل، والذي يتراوح عادةً من خمس سنوات إلى عشر سنوات. أصبحت هذه التكنولوجيا هي التكنولوجيا السائدة في الولايات المتحدة وأوروبا. تشير أزرار الاختبار فقط إلى الفعالية التشغيلية للبطارية والدائرة والجرس. الطريقة الوحيدة لاختبار تشغيل جهاز إنذار أول أكسيد الكربون بالكامل باستخدام خلية كهروكيميائية هي باستخدام مصدر معروف لغاز الاختبار المعاير الذي يتم تسليمه في كفن للحفاظ على مستوى التركيز لفترة الاختبار.

توفر الأسلاك الرفيعة من أكسيد القصدير شبه الموصل على قاعدة سيراميكية عازلة مستشعرًا يتم مراقبته بواسطة دائرة متكاملة. يجب تسخين عنصر الاستشعار هذا إلى حوالي 400 درجة للتشغيل. يزيد الأكسجين من مقاومة أكسيد القصدير بينما يقلل أول أكسيد الكربون منها. تراقب الدائرة المتكاملة مقاومة عنصر الاستشعار. تبلغ أعمار الأجهزة خمس سنوات تقريبًا وتحتاج أجهزة الإنذار إلى الاختبار عند التركيب وسنويًا على الأقل باستخدام غاز اختبار.
نظرًا للطلب الكبير على الطاقة الذي يتطلبه هذا المستشعر، فإنه عادةً ما يتم تشغيله من التيار الكهربائي. يتوفر مستشعر نبضي يعمل بالبطارية ويدوم عمره عدة أشهر.
تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في اليابان وأماكن أخرى في الشرق الأقصى، مع انتشارها إلى حد ما في السوق في الولايات المتحدة. ومع ذلك، فإن الأداء المتفوق لتقنية الخلايا الكهروكيميائية بدأ يحل محل هذه التقنية.