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随着环保意识的增强,人们关心自己生活、工作环境中的空
气质量,对于空气中的PM2.5以及甲醛是否超标尤为重视。近期,TB上一款售价19.9元(包邮)的甲醛检测仪比较火爆,到底靠不靠谱呢?拍了一只,中秋到手后,拆机一探究竟。
一、外貌(避免广告嫌疑,抹去品牌)
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该仪器测量范围:甲醛0.001~3.888;总挥发性有机化合物(TVOC)0.001~9.999
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正面,便携手持式。TB上此相同样式甚多,各家颜色字体不一,应该是公模:
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背面:
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使用两节5号电池:
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左侧,电源开关:
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右侧,校正按钮:
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机背,通气栅内部是气体传感器:
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开机,有200秒预热时间,机器自动倒读秒,预热结束后,才能进入检测程序:
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二、拆机
全卡扣结构,用大指甲抠开:
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内部很简单,上部一块电路板,下部是电池仓:
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电路板上的主要元件:
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电源电路是3V升压5V的DC-DC转换电路:
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MCU型号被隐去,右边的IC是ATMEL公司的24C02串行电可擦除只读存储器:
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拆下电路板固定螺丝:
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取下电路板,背面,固定有蜂鸣器和传感器:
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三、电路原理分析
1、甲醛和TVOC传感器采用半导体气体传感器,从外形看,分不清是韩国MS1100还是国产MP503(二者参数接近),没有标示:
MS1100技术参数如下:加热电压:5V ±2%(AC·DC)
工作电流:100mA(max)
回路电压:≤DC12V
负载电阻:1K(可调)
检测浓度范围:0-1000ppm(不同气体范围不同)
清洁空气中电压:≤1V
灵敏度:≥3%
响应时间:≤5S(预热3-5分钟)
回复时间:>10S
元件功耗:≤430mW
工作温度:-10~60℃(标称温度20℃)
工作湿度:90%RH(标称湿度65%RH)
使用寿命:5年
尺寸大小:35mm×21mm×15mm
MS1100气体传感器由加热电阻RH和气敏电阻Rs组成,其结构及测量电路见下图(根据厂家资料编辑):
气体传感器工作原理: 开始工作的前几分钟,电路给加热电阻RH通电加热,待内部温度高达200~300℃的时,污染源气体和空气中的氧气会在高温中发生氧化反应,这时半导体气敏元件RS中的游离子会捕捉反应中的离子形成电子,并形成电流,相对应的就是RS的电阻值会降低,污染越大,反应中离子越多,捕捉形成电流越大,RS其阻值相对越小;负载电阻RL两端的输出电压Vout变化与污染浓度成正相关关系。
工作时,传感器发热的情况:
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该仪器测量工作电流高达160mA,比较费电,又由于仪器需要200秒预热时间,相对于使用5号干电池,是比较耗能的,采用大容量镍氢充电电池是首选。
2、根据拆机情况,绘出仪器电路框图如下:
工作原理:开机后,电源对传感器预热200秒,然后MCU对传感器与空气接触产生的电信号强弱进行分析,数值传给数码管显示;不超标时,LED绿灯亮,当超标后,LED红灯亮;当甲醛浓度严重超标(大于0.3 mg/立方米)后,蜂鸣器报警。
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四、干扰气体的影响
目前,半导体气体传感器的一个弱点,干扰气体的影响较多,只能靠软件修正和使用时避免接触。
看看本仪器对酒精气体干扰的情况,一瓶75%医用酒精,未开瓶,没有影响:
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揭开酒精瓶塞,瓶口附近,显示甲醛和TVOC超标:
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在瓶口测量,直接爆表,这是一只酒精浓度检测仪?哈哈,应该可以滴,只是需要改一下软件(这是厂家的事,多开发一项功能吧):
拆后语:随着半导体气体传感器技术日臻完善,成本降低,组模标准化,为家用检测仪表的普及发挥了积极作用。通用过拆解,看到本仪器电路十分简单,缺乏有关补偿电路(例如温度、湿度),算法也就不完善,显得很粗糙,仅仅作为指标判断(国家室内空
气质量标准,甲醛0.1mg/立方米,TVOC为0.6mg/立方米)是否超标使用,对连续监测指标的准确性大打折扣。使用时要注意避免干扰气体(厂家有提示),有时测量数值不一定就是甲醛浓度。商家称仪器亏本销售,是真的,但拍一只玩玩就行了。