2024年5月20日发(作者：实易)
一种基于 TGS2610的空调冷媒泄露检测
方法
1.
背景概述
随着经济发展和人们生活水平的提高，空调的安装使用越来越普及，冷媒的
使用量也越来越大。传统的R22冷媒会破环臭氧层，因此空调越来越多的空调系
统使用R32和R290等环保冷媒。然而R290冷媒具有易燃易爆的特点，当空气中
的冷媒成分达到一定浓度，遇到明火则有燃烧爆炸的危险。这一特点已经成为其
在空调制冷系统上的推广的阻碍。
本文介绍一种基于费加罗TGS2610传感器的空调冷媒泄露检测方法，可以快
速实现可燃冷媒泄露检测，确保可燃冷媒在空调上的安全应用。
1.
名词解释
1.
爆炸极限
可燃气体与空气混合达到一定浓度范围的时候，遇到明火则会产生爆炸。这
个能产生爆炸的浓度范围定义为爆炸极限，其中最低的爆炸浓度称为爆炸下限
LEL，最高的爆炸浓度称为爆炸上限UEL。
1.
报警设定值
为了确保空气中混合的可燃气体不会产生爆炸的危险，可燃气体检测装置需
要在可燃气体浓度达到爆炸下限LEL之前就提前报警。根据国家标准规定：可燃
气体的一级报警设定值小于或等于25%爆炸下限；二级报警设定值小于或等于50%
爆炸下限。
实际应用时，考虑到传感器检测偏差和实际安装环境影响，通常报警设定值
设置得更低，通常为5%~10%LEL。
1.
半导体式气体传感器
气体种类繁多，因此用于检测各种气体的传感器也各不一样，常用的技术有：
电化学、催化燃烧、红外和半导体等。
其中半导体气体传感器是一种用金属氧化物制成的阻抗器件，其电阻随着气
体含量不同而变化，通过检测该阻值变化即可检测出空气中的敏感气体浓度。
半导体式气体传感器在其问世以来，已经成为当前应用最普遍、最有利用价
值的一种传感器。
1.
TGS2610传感器
TGS2610是日本费加罗推出的一种半导体式气体传感器，该传感器对丙烷即
R290，具有很高的灵敏度，可以快速、准确地检测出空气中的丙烷成分。因此该
传感器可以用于检测空调系统中可燃冷媒的泄露情况。
该传感器采用标准的TO-5金属封装，不但体积小、应用电路简单，而且高
性能、寿命长，同时也提供酒精过滤型号，可以过滤家用环境酒精等干扰气体的
影响，尤其适用于对成本和体积要求特别高的家用空调产品。
1.
硬件设计
由于半导体式传感器的生产工艺原因，每个生产出来的传感器的电阻Rs并
不是一个固定值。因此气体传感器应用时，需要对每个传感器进行校准。本文针
对两种不同的校准方式，描述气体传感器的硬件电路设计。
1.
可调电阻校准
图1 气体传感器检测电路
原理图如上图所示，其工作分析如下：
（1）、电阻R1和R2分压提供报警点基准电压VREF，通常这个电压值为
2.5V，因此R1和R2选择阻值相同的电阻，即R1=R2；
（2）、传感器1脚连接到+5V，2脚通过可调电阻RL连接到地，这样可以分
压得到传感器采样电压VRL；
（3）、在正常情况下，传感器的电阻RS远远大于分压电阻RL，因此VRL小
于VREF，比较器输出高电平；当检测到可燃冷媒后，RS阻值急剧下降，VRL上升，
当可燃冷媒达到一定浓度之后VRL大于VREF，比较器输出低电平，即认为冷媒泄
露已经达到报警点；
（4）、传感器生产时，我们需要对该电路的RL进行校准：将传感器放入装
有混合气体的测试箱子，该混合气体的浓度为我们需要的报警点浓度，比如
5%LEL，然后调节可调电阻阻值，当VRL的电压为2.5V时，即认为校准完成。
1.
根据传感器预分类进行校准
通过可调电阻的方式，我们可以在生产过程中对传感器进行校准，但是该校
准方式较为麻烦，生产过程中也需要用到可燃冷媒，对生产安全会带来一定隐患。
为了解决这个问题，我们可以采用一种更加简易的方法。
在传感器生产出厂时，工厂对生产出来的所有传感器进行预分类，根据RS
阻值的大小不同，平均划分为24个档，并且在每个传感器本体上丝印对应的标
号，我们在实际应用过程中只要根据不同的标号来选择对应的分压电阻RL即可。
例如我们将报警点设置为5%LEL，对应RL电阻如下：
传感器
标号
RL阻值
kΩ
传感器
标号
RL阻值
kΩ
1
1.00
13
3.16
2
1.1
14
3.48
3
1.21
15
3.83
4
1.33
16
4.22
5
1.47
17
4.64
6
1.62
18
5.11
7
1.78
19
5.62
8
1.96
20
6.19
9
2.15
21
6.81
10
2.37
22
7.5
11
2.61
23
8.25
12
2.87
24
9.09
表1 传感器ID对应的所推荐的RL
通过这种方法，只要正确使用传感器的ID编码，其校正过程将会极大得以
简化，避免了很长的预处理时间和校正气体的各种复杂操作。
1.
软件设计
TGS2610检测流程如下：
图3 冷媒泄露检测软件流程图
由于给传感器通电加热的前几秒时间里，传感器的电阻RS不管有没有冷媒
泄露都会突然下降，之后才会恢复到一个稳定的水平，在这段时间比较器会输出
DO报警信号。因此MCU进入检测流程之后需要增加一个延时时间，以避免误报警，
推荐时长为2.5分钟。
延时时间过后，即进入DO报警信号检测，当检测到比较器输出的低电平时，
则认为冷媒泄露达到报警点，立即停止空调运行，并执行冷媒回收动作把冷媒回
收到室外机，确保室内冷媒浓度不会达到爆炸点。
1.
结语
通过TGS2610气体传感器的应用，我们可以及时、准确的检测出冷媒泄露的
情况并且冷媒回收，确保可燃冷媒应用安全。而且该方法具有电路简单、生产便
利、稳定可靠等特点，可以在使用可燃冷媒的空调系统上推广使用。
2024年5月20日发(作者：实易)
一种基于 TGS2610的空调冷媒泄露检测
方法
1.
背景概述
随着经济发展和人们生活水平的提高，空调的安装使用越来越普及，冷媒的
使用量也越来越大。传统的R22冷媒会破环臭氧层，因此空调越来越多的空调系
统使用R32和R290等环保冷媒。然而R290冷媒具有易燃易爆的特点，当空气中
的冷媒成分达到一定浓度，遇到明火则有燃烧爆炸的危险。这一特点已经成为其
在空调制冷系统上的推广的阻碍。
本文介绍一种基于费加罗TGS2610传感器的空调冷媒泄露检测方法，可以快
速实现可燃冷媒泄露检测，确保可燃冷媒在空调上的安全应用。
1.
名词解释
1.
爆炸极限
可燃气体与空气混合达到一定浓度范围的时候，遇到明火则会产生爆炸。这
个能产生爆炸的浓度范围定义为爆炸极限，其中最低的爆炸浓度称为爆炸下限
LEL，最高的爆炸浓度称为爆炸上限UEL。
1.
报警设定值
为了确保空气中混合的可燃气体不会产生爆炸的危险，可燃气体检测装置需
要在可燃气体浓度达到爆炸下限LEL之前就提前报警。根据国家标准规定：可燃
气体的一级报警设定值小于或等于25%爆炸下限；二级报警设定值小于或等于50%
爆炸下限。
实际应用时，考虑到传感器检测偏差和实际安装环境影响，通常报警设定值
设置得更低，通常为5%~10%LEL。
1.
半导体式气体传感器
气体种类繁多，因此用于检测各种气体的传感器也各不一样，常用的技术有：
电化学、催化燃烧、红外和半导体等。
其中半导体气体传感器是一种用金属氧化物制成的阻抗器件，其电阻随着气
体含量不同而变化，通过检测该阻值变化即可检测出空气中的敏感气体浓度。
半导体式气体传感器在其问世以来，已经成为当前应用最普遍、最有利用价
值的一种传感器。
1.
TGS2610传感器
TGS2610是日本费加罗推出的一种半导体式气体传感器，该传感器对丙烷即
R290，具有很高的灵敏度，可以快速、准确地检测出空气中的丙烷成分。因此该
传感器可以用于检测空调系统中可燃冷媒的泄露情况。
该传感器采用标准的TO-5金属封装，不但体积小、应用电路简单，而且高
性能、寿命长，同时也提供酒精过滤型号，可以过滤家用环境酒精等干扰气体的
影响，尤其适用于对成本和体积要求特别高的家用空调产品。
1.
硬件设计
由于半导体式传感器的生产工艺原因，每个生产出来的传感器的电阻Rs并
不是一个固定值。因此气体传感器应用时，需要对每个传感器进行校准。本文针
对两种不同的校准方式，描述气体传感器的硬件电路设计。
1.
可调电阻校准
图1 气体传感器检测电路
原理图如上图所示，其工作分析如下：
（1）、电阻R1和R2分压提供报警点基准电压VREF，通常这个电压值为
2.5V，因此R1和R2选择阻值相同的电阻，即R1=R2；
（2）、传感器1脚连接到+5V，2脚通过可调电阻RL连接到地，这样可以分
压得到传感器采样电压VRL；
（3）、在正常情况下，传感器的电阻RS远远大于分压电阻RL，因此VRL小
于VREF，比较器输出高电平；当检测到可燃冷媒后，RS阻值急剧下降，VRL上升，
当可燃冷媒达到一定浓度之后VRL大于VREF，比较器输出低电平，即认为冷媒泄
露已经达到报警点；
（4）、传感器生产时，我们需要对该电路的RL进行校准：将传感器放入装
有混合气体的测试箱子，该混合气体的浓度为我们需要的报警点浓度，比如
5%LEL，然后调节可调电阻阻值，当VRL的电压为2.5V时，即认为校准完成。
1.
根据传感器预分类进行校准
通过可调电阻的方式，我们可以在生产过程中对传感器进行校准，但是该校
准方式较为麻烦，生产过程中也需要用到可燃冷媒，对生产安全会带来一定隐患。
为了解决这个问题，我们可以采用一种更加简易的方法。
在传感器生产出厂时，工厂对生产出来的所有传感器进行预分类，根据RS
阻值的大小不同，平均划分为24个档，并且在每个传感器本体上丝印对应的标
号，我们在实际应用过程中只要根据不同的标号来选择对应的分压电阻RL即可。
例如我们将报警点设置为5%LEL，对应RL电阻如下：
传感器
标号
RL阻值
kΩ
传感器
标号
RL阻值
kΩ
1
1.00
13
3.16
2
1.1
14
3.48
3
1.21
15
3.83
4
1.33
16
4.22
5
1.47
17
4.64
6
1.62
18
5.11
7
1.78
19
5.62
8
1.96
20
6.19
9
2.15
21
6.81
10
2.37
22
7.5
11
2.61
23
8.25
12
2.87
24
9.09
表1 传感器ID对应的所推荐的RL
通过这种方法，只要正确使用传感器的ID编码，其校正过程将会极大得以
简化，避免了很长的预处理时间和校正气体的各种复杂操作。
1.
软件设计
TGS2610检测流程如下：
图3 冷媒泄露检测软件流程图
由于给传感器通电加热的前几秒时间里，传感器的电阻RS不管有没有冷媒
泄露都会突然下降，之后才会恢复到一个稳定的水平，在这段时间比较器会输出
DO报警信号。因此MCU进入检测流程之后需要增加一个延时时间，以避免误报警，
推荐时长为2.5分钟。
延时时间过后，即进入DO报警信号检测，当检测到比较器输出的低电平时，
则认为冷媒泄露达到报警点，立即停止空调运行，并执行冷媒回收动作把冷媒回
收到室外机，确保室内冷媒浓度不会达到爆炸点。
1.
结语
通过TGS2610气体传感器的应用，我们可以及时、准确的检测出冷媒泄露的
情况并且冷媒回收，确保可燃冷媒应用安全。而且该方法具有电路简单、生产便
利、稳定可靠等特点，可以在使用可燃冷媒的空调系统上推广使用。