以鋅空氣電池製作低成本高準確度的氧氣感測器
有天看到日本的國立科學博物館舉辦一個活動,是手作氧氣感測器(手作り酸素センサ),點下連結一看,似乎是一種低成本就可以製作的氧氣感測器,這讓我好訝異。市售的氧氣感測器,價格都是數千甚至上萬,怎麼有可能可以用低成本就作出一個呢? 經過一番搜尋後,我也跟著做出來了,算一算成本真的很低,一個甚至不到100元!這是怎麼做到的? 以下是相關的連結,有興趣的可以先自己看看,發明者是東京工業高等専門学校的高橋三男老師。 這是他的專利文件 酸素センサ及び計測装置 , 這部影片說明了製作方法 https://www.youtube.com/watch?v=FDW8GDlpOo8 書籍 「酸素が見える! 」楽しい理科授業 這個氧氣感測器的感測原理很簡單,就是測量鋅空氣電池的電壓而已,對!就這樣而已。 一般人對鋅空氣電池應該很陌生,我也是做了這個東西才知道有這種電池,這種電池的陽極使用了鋅合金。而陰極是空氣中的氧,最常使用的地方是用在助聽器內,所以你搜尋網路賣場找助聽器電池就可以找得到了,在線上購物網站買的話,一卡是6顆,售價大約是180元上下,所以單顆價格大約30元。 使用前的電池外有貼紙貼著,撕開貼紙後,氧氣進入電池,電池開始進行化學反應而放電。當電池周圍氧氣越少,產生的電壓就會越低。而其電壓和氧氣的濃度是呈現線性關係的(這在專利文件中可以看到有實驗的數據) 電池的電壓怎麼測?不是拿三用電表直接測量,那樣測量的電壓是開路電壓,你應該加上數個電阻並聯和串聯組成負載電阻來測量電阻兩端的電壓,這個負載電阻內還有一個是可變電阻,這樣你就可以調整負載電阻的電阻值,使電壓調整到 20.9 mV之間,這個數字恰好對應環境中的氧氣值。隨後進行實驗時就可以直接觀察三用電表上的電壓值來得知現在的氧氣濃度。 這張電路圖來自 專利說明書 ,最左邊就是感測器的核心-一枚鋅空電池,規格是PR44,不過實際去醫材行買時,你要說規格是675才可以。 圖上電阻的規格如下 R1 4.7Ω 的電阻器 R2 和 R3都是 1Ω的電阻器 Rv是 10Ω 的可變電阻 由電阻的串並聯公式來計算,這三個電阻器產生的電阻值在0.45Ω~3.25Ω之間,適合使用般的1.4的鋅空電池。但有些鋅空電池的放電電流比較大,那麼在這樣的