Detektor Karbon Monoksida

Latar Belakang

Detektor karbon monoksida adalah perangkat elektronik yang mendeteksi keberadaan karbon monoksida (CO) di dalam gedung dan membunyikan alarm untuk memperingatkan penghuni agar melarikan diri. Karbon monoksida adalah gas beracun yang tidak berbau, yang dapat dihasilkan oleh tungku gas dan pemanas air, pemanas ruangan, atau tungku kayu jika tidak berfungsi atau tidak diberi ventilasi dengan benar. Mobil, generator portabel, dan peralatan berkebun bertenaga gas juga menghasilkan karbon monoksida dan dapat menyebabkan masalah jika dioperasikan di area tertutup atau garasi yang terhubung. Setelah dihirup, karbon monoksida menghambat kemampuan darah untuk membawa oksigen dengan mengganti oksigen dalam sel darah merah, mencegah suplai oksigen mencapai organ-organ dalam tubuh. Kekurangan oksigen ini dapat menyebabkan jumlah kerusakan yang bervariasi tergantung pada tingkat paparan. Paparan tingkat rendah dapat menyebabkan gejala seperti flu termasuk sesak napas, sakit kepala ringan, kelelahan, dan mual. Paparan tingkat yang lebih tinggi dapat menyebabkan pusing, kebingungan mental, sakit kepala parah, mual, dan pingsan. Paparan tingkat tinggi yang berkepanjangan dapat menyebabkan kematian. Menurut Komisi Keamanan Produk Konsumen AS, lebih dari 2.500 orang akan meninggal dan 100.000 akan terluka parah oleh karbon monoksida selama 10 tahun ke depan.

Teknologi yang digunakan untuk mendeteksi karbon monoksida pada awalnya dikembangkan untuk aplikasi industri. Misalnya, industri kimia menggunakan sejumlah sensor gas elektronik untuk aplikasi analitik. Sensor industri awal melibatkan sensor bilik ganda, yang mengoksidasi karbon monoksida dan membandingkan panas oksidasi dari ruang uji ke ruang referensi. Jenis oksidasi ini membutuhkan katalis oksida platinum khusus dan sumber panas untuk membakar karbon monoksida. Sistem ini tidak dapat diterima untuk digunakan di rumah karena kerumitan pengoperasian, biaya, dan kurangnya kepekaan. Namun, dalam dekade terakhir ini, detektor karbon monoksida rumah menjadi mungkin melalui peningkatan teknologi penginderaan gas canggih. Faktor kunci lainnya juga berkontribusi pada peningkatan popularitas detektor CO. Salah satunya adalah meningkatnya penggunaan peralatan keamanan rumah lainnya, seperti alarm asap. Hal lainnya adalah meningkatnya kesadaran akan bahaya karbon monoksida. Saat ini, detektor CO yang relatif murah dapat dibeli hanya dengan $30-$80. Faktanya, banyak kota sekarang mewajibkan setidaknya satu detektor asap dipasang di setiap rumah, apartemen, dan hotel.

Desain

Faktor desain yang paling penting untuk detektor CO adalah jenis sensor yang digunakannya. Detektor rumah dapat dirancang dengan beberapa jenis sensor yang berbeda. Jenis yang paling sederhana dikenal sebagai kartu deteksi. Ini adalah kartu papan serat yang dicetak dengan titik yang berubah warna secara kimiawi saat terkena karbon monoksida. Detektor jenis ini tidak membunyikan alarm dan memerlukan pemeriksaan rutin untuk menentukan apakah telah terpapar karbon monoksida. Meskipun tidak mahal ($4-$18), mereka tidak menawarkan perlindungan yang cukup untuk digunakan sebagai detektor utama. Sensor gel bio-mimetik adalah teknologi yang lebih canggih, yang dirancang untuk meniru respons tubuh terhadap karbon monoksida dengan terus menyerap gas. Namun, karena jenis sensor ini terus-menerus menyerap karbon monoksida, sensor ini tidak dapat mengatur ulang dirinya sendiri ke nol dengan benar dan oleh karena itu lebih rentan terhadap alarm palsu. Selanjutnya, sensor gel bio-mimetik dapat memerlukan waktu hingga 48 jam untuk diatur ulang setelah terpapar selama waktu tersebut penghuni rumah tidak terlindungi. Sensor oksida logam lebih akurat dan merupakan jenis sensor yang umum digunakan pada model rumah. Jenis sensor ini menggunakan sirkuit timah-dioksida solid state, yang membersihkan dengan cepat dan terus-menerus memantau udara untuk keberadaan karbon monoksida. Detektor yang dibangun dengan teknologi ini dapat menampilkan konsentrasi CO sebagai pembacaan digital. Ketika tingkat CO tertentu tercapai, detektor membunyikan alarm. Namun, detektor ini memiliki kemampuan diagnostik mandiri yang terbatas untuk menentukan efisiensi atau kondisi kerja sensor. Selain itu, mereka mungkin sensitif terhadap gas selain karbon monoksida yang ditemukan di rumah seperti propelan semprotan rambut. Terakhir, akurasi sensor jenis ini dapat melayang hingga 40% setelah enam bulan penggunaan. Jenis sensor lain yang digunakan oleh produsen tertentu adalah teknologi penginderaan elektrokimia Instant Detection and Response (IDR), yang diklaim sebagai metode pendeteksian yang paling efektif. Teknologi IDR digunakan sebagai standar industri untuk peralatan penginderaan profesional dan akan langsung mendeteksi keberadaan karbon monoksida. Detektor yang dibuat dengan teknologi ini tidak akan bereaksi terhadap gas lain dan akurat hingga plus atau minus 3%.

Faktor desain penting lainnya adalah jenis sumber daya untuk detektor. Detektor bertenaga baterai dan bertenaga AC tersedia. Detektor yang dioperasikan dengan baterai mudah dipasang, mudah dipindahkan, dan terus beroperasi selama pemadaman listrik saat sistem pemanas darurat mungkin digunakan. Namun, baterai harus diganti setidaknya setiap dua tahun. Di sisi lain, detektor plug-in bertenaga AC tidak memerlukan penggantian baterai. Unit bertenaga listrik ini mampu menghapus pembacaan yang salah dalam beberapa menit. Detektor plug-in dengan baterai cadangan juga tersedia dengan biaya yang sedikit lebih tinggi. Selain model baterai dan colokan, tersedia beberapa model yang dapat dipasang di tempatnya. Gaya ini memungkinkan beberapa detektor dihubungkan bersama sehingga semuanya membunyikan alarm saat karbon monoksida terdeteksi oleh salah satu detektor.

Komponen

Detektor karbon monoksida dirakit dari komponen berikut:sensor, yang mampu mengukur konsentrasi gas dan mengirimkan sinyal ketika konsentrasi karbon monoksida mencapai tingkat yang telah ditentukan; mikroprosesor, yang dapat menerima sinyal listrik dari sensor dan dapat mengirim sinyal ke klakson alarm dan panel kontrol; tampilan visual (biasanya panel Liquid Crystal Display (LCD), yang mengomunikasikan tingkat CO dan informasi pengoperasian lainnya; sirkuit alarm yang mampu menghasilkan suara yang cukup keras untuk membangunkan orang yang tidur di area yang berdekatan dengan detektor; sambungan listrik (baik steker AC, sambungan baterai, atau keduanya); papan sirkuit, yang berfungsi sebagai dasar untuk komponen elektronik; dan rumah plastik yang menyatukan semua komponen.

Manufaktur
Proses

Produksi detektor karbon monoksida melibatkan tiga langkah utama. Langkah pertama adalah fabrikasi komponen elektronik individu dan pemasangan komponen ini ke papan sirkuit. Yang kedua adalah fabrikasi perumahan plastik. Langkah ketiga melibatkan perakitan semua komponen, pengujian untuk mengkonfirmasi kinerja, dan pengemasan untuk pengiriman.

Konstruksi komponen

• 1 Papan sirkuit dirakit dari rencana skematik dengan melapisi (atau menambahkan) tembaga ke permukaan substrat dalam pola yang diinginkan. Berbagai dioda dan komponen sirkuit dimasukkan ke dalam lubang di papan dan disolder ke tempatnya. Komponen detektor utama seperti ruang sensor, klakson alarm, dan panel layar LCD biasanya diproduksi secara terpisah oleh perusahaan yang mengkhususkan diri dalam komponen elektronik. Ini sering dibeli oleh produsen detektor asap.

Fabrikasi rumah plastik

• 2 Rumah plastik dibuat dengan proses injection molding dimana resin plastik dan aditif lainnya dicampur bersama, dilebur, dan disuntikkan ke dalam cetakan dua bagian Produksi a detektor karbon monoksida melibatkan tiga langkah utama. Langkah pertama adalah fabrikasi komponen elektronik individu dan pemasangan komponen ini ke papan sirkuit. Yang kedua adalah fabrikasi perumahan plastik. Langkah ketiga melibatkan perakitan semua komponen, pengujian untuk mengkonfirmasi kinerja, dan pengemasan untuk pengiriman. di bawah tekanan. Setelah plastik dingin, cetakan dibuka dan wadah plastik dikeluarkan. Potongan mungkin memerlukan penyikatan manual untuk menghaluskan ketidaksempurnaan kecil atau gerinda pada plastik.

Perakitan dan pengemasan akhir

• 3 Papan sirkuit dipasang di rumah dan sambungan yang sesuai dibuat. Tombol uji dipasang, braket pemasangan ditambahkan, dan penutup dipasang untuk menyelesaikan perakitan. Identifikasi yang sesuai dan label peringatan diterapkan dengan perekat sensitif tekanan. Sejumlah unit yang representatif diuji kinerjanya sebelum pengemasan. Akhirnya, unit dikemas dan dikirim ke distributor.

Kontrol Kualitas

Fitur kontrol kualitas utama dari pembuatan detektor CO adalah kalibrasi sensor. Detektor CO kualitas yang lebih tinggi benar-benar monitor gas, yang terus-menerus menilai konsentrasi lokal CO dibandingkan dengan standar internal. Proses kalibrasi ini memungkinkan sensor untuk membedakan antara tingkat latar belakang normal CO2 dan konsentrasi tinggi yang berbahaya. Dalam kondisi normal, tingkat latar belakang yang dapat diterima mungkin setinggi 25-35 bagian per juta (ppm). Paparan berbahaya dapat terjadi jika konsentrasi mencapai kisaran 75-100 ppm. Standar Laboratorium Penjamin Emisi untuk detektor CO mengharuskan mereka membunyikan alarm dalam waktu 90 menit setelah terpapar 100 ppm CO; dalam 35 menit bila terkena 200 ppm; dan dalam waktu 15 menit bila terkena 400 ppm. Detektor CO awal harus dikalibrasi secara manual dengan menempatkan instrumen di lingkungan dengan konsentrasi CO yang diketahui dan mengukur hasilnya. Namun, proses ini mahal dan memakan waktu dan karena itu hanya digunakan untuk peralatan industri yang mahal. Dengan semakin populernya unit rumah, diperlukan metode kalibrasi yang lebih efisien. Detektor modern berkualitas tinggi dilengkapi dengan fitur kalibrasi internal, yang dapat melakukan uji diagnostik emisi gas tingkat rendah secara teratur untuk mengonfirmasi keakuratan dan status pengoperasian sensor. Jika detektor menemukan masalah dengan sensor, detektor akan mengeluarkan pola suara khusus untuk memperingatkan penghuni bahwa sensor rusak. Selain itu, setiap detektor dilengkapi dengan tombol uji untuk memungkinkan rangkaian alarm dievaluasi secara manual.

Underwriters Laboratory (UL) telah mengeluarkan standar kualitas yang telah diadopsi oleh industri detektor CO. Mulai 1 Oktober 1995, detektor harus mencantumkan nomor "UL 2034" jika memenuhi standar keselamatan dan kualitas saat ini.

Masa Depan

Masa depan detektor karbon monoksida terus berkembang seiring dengan peningkatan yang dilakukan dalam elektronik penginderaan gas. Teknologi IDR yang telah dijelaskan sebelumnya adalah salah satu contoh dari teknologi mutakhir ini. Detektor masa depan juga akan menggabungkan fitur-fitur canggih yang serupa. Peningkatan pengendalian yang ditawarkan oleh antarmuka yang dikendalikan komputer akan membuat perangkat masa depan lebih ramah pengguna. Ini menawarkan keuntungan konsumen dalam perangkat keamanan gabungan. Misalnya, generasi mendatang dari detektor yang dikendalikan komputer dapat dihubungkan dengan peralatan rumah tangga, yang kemungkinan besar menghasilkan karbon monoksida, seperti tungku gas atau pemanas air panas. Ketika unit merasakan tingkat CO yang sangat tinggi, itu akan mengirim sinyal ke alat untuk menghentikan proses pembakaran dan mematikan aliran gas sehingga tidak ada karbon monoksida yang dilepaskan lebih lanjut. Saat model baru tersedia dengan sensitivitas yang ditingkatkan dan fitur nilai tambah lainnya, detektor CO akan dibuat lebih ramah pengguna dan akan lebih berguna sebagai perangkat penyelamat.