Современная электроника №3/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2019 Датчики газа от GSS, или Как стартапу попасть на МКС Рис. 1. Персональный мониторинг состояния астронавта с датчиком GSS Рис. 2. Принцип действия датчика типа NDIR В статье представлены особенности инновационных датчиков углекислого газа и история успеха компании GSS, которая за 10 лет прошла путь от стартапа до поставщика электронных компонентов для работы на международной космической станции. Александр Бекмачев (bae@favorit-ec.ru ) В ВЕДЕНИЕ Компания Gas Sensing Solutions Ltd (GSS) являет собой пример успешного и интенсивно развивающегося пред- приятия нового типа. Компания начи- нала свою деятельность с чистого листа и поначалу имела в своём активе только идею продукта, который оказался вос- требован сразу в нескольких отраслях. GSS ведёт свою историю со старта- па, созданного в Шотландии (Велико- британия) в 2006 году. В отличие от других соискателей, команда иннова- торов смогла убедить экспертов инве- стиционного фонда в состоятельно- сти и перспективности своего проекта и получила средства на опытно-кон- структорские работы и коммерциали- зацию их результатов. Вторым инве- стором выступило национальное агентство экономического развития при правительстве Шотландии, соз- данное для поощрения предприни- мательства, инноваций и инвести- ций в бизнес. За счёт полученных инвестиций к 2008 году было организовано произ- водство и получен патент на первое поколение новаторских бездисперс- ных датчиков углекислого газа на базе светодиодов среднего инфракрасного диапазона. Через два года компания уже располагала собственным сборочным производством, что позволило нала- дить серийный выпуск датчиков второ- го поколения – линейки CozIR ® с пони- женным в 50 раз энергопотреблением по сравнению с аналогичными инфра- красными датчиками CO 2 . К 2011 году продукция GSS поставлялась в 46 стран, а официальная дистрибьюторская сеть охватывала наиболее ёмкие рынки – США, Японию, Китай. Следующим шагом стала организа- ция полного производственного цик- ла на территории предприятия. Для этого год спустя было профинанси- ровано создание собственного полу- проводникового производства для изготовления ключевого элемента датчика – инфракрасного светодио- да с заданными характеристиками. После запуска полный производствен- ный комплекс получил сертифи- кат ISO 9001:2015. Результатом техни- ческого перевооружения предприятия стал выпуск в 2013 году датчиков тре- тьего поколения, лучших в своём клас- се: с максимальной скоростью реакции на изменение концентрации анализи- руемого газа, с минимальным энерго- потреблением и c длительным жиз- ненным циклом. Потребителям были предложены быстродействующие дат- чики линейки SprintIR ® и стойкие к механическим воздействиям датчи- ки ExplorIR ® . Кроме множества национальных и международных наград за передовые технические решения и успехи в пред- принимательстве, в 2016 году компа- ния к своему 10-летию получила совер- шенно особенный подарок. Космиче- ское агентство NASA приняло решение о применении датчиков GSS в порта- тивных индивидуальных приборах контроля состояния здоровья и пара- метров жизнедеятельности астронав- тов на борту МКС (см. рис. 1). П РИНЦИП ДЕЙСТВИЯ , КОНСТРУКЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ ДАТЧИКОВ Установлено, что молекулы CO 2 характеризуются специфическим по- глощением инфракрасного излучения с длиной волны 4,2–4,4 нм. По степе- ни поглощения излучения с нормиро- ванной мощностью (интенсивностью) можно судить о концентрации газа в анализируемом объёме. Таким образом, по изменениюмощности сигнала, реги- стрируемого фотоприёмником, опре- деляются как присутствие, так и объ- ёмная доля молекул контролируемо- го вещества (см. рис. 2). Этот принцип анализа называется недисперсионным поглощением инфракрасного излуче- ния – NDIR. Использование в чувствительном эле- менте инфракрасного светодиода вме- сто традиционной миниатюрной лам- пы накаливания даёт целый ряд преи- Источник ИК-излучения Приёмник ИК-излучения Оптическая фокусирующая система Интерфейс Формирователь и преобразователь электрического сигнала