CN102866177B

CN102866177B - 一种气敏式烟雾传感器

Info

Publication number: CN102866177B
Application number: CN201210316985.XA
Authority: CN
Inventors: 王雪华; 陈小峰; 陈新锋
Original assignee: CHANGSHU DEYU MINE MECHANICAL CO LTD
Current assignee: CHANGSHU DEYU MINE MECHANICAL CO LTD
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: CN102866177A

Abstract

一种气敏式烟雾传感器，属于电子元器件技术领域。包括电源模块电路、加热延时与报警输出电路和烟雾传感器模块电路，加热延时与报警输出电路与烟雾传感器模块电路连接，电源模块电路与加热延时与报警输出电路以及烟雾传感器模块电路连接，且对加热延时与报警输出电路以及烟雾传感器模块电路进行供电，电源模块电路包括二极管 D7 、 D8 、电容 C1 、 C2 、电感 L1 和降压稳压器 U8 ，加热延时与报警输出电路包括电阻 R3 ～ R13 、 R16 ～ R18 、变阻器 R19 、电容 C3 ～ C5 、二极管 D1 ～ D6 、运算放大器 U1A 、 U1B 、 U2A 、 U2B 、 U3A 、 U3B 、三极管 Q1 和双色发光二极管 LED1 ，烟雾传感器模块电路包括电阻 R14 、 R15 、轻触开关 S1 和烟雾探头 B 。优点：损耗功率小、发热量低，增加了使用稳定性。

Description

一种气敏式烟雾传感器

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及一种气敏式烟雾传感器。

背景技术

烟雾传感器主要用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险及火灾危险的场所，能对橡胶、塑料、煤等燃烧产生的烟雾进行检测、遥测和集中监视。具有抗腐蚀能力强、高灵敏度、结构简单、功耗小、成本低和维护简便等特点。现在市场上存在的烟雾传感器主要有利用物理化学性质的烟雾传感器、利用物理性质的烟雾传感器和利用电化学性质的烟雾传感器三种，其中以电化学性质的烟雾传感器最为广泛，例如电流型烟雾传感器和电势型气体传感器等。所述的电化学性质的烟雾传感器一般都设有电源模块电路，传统地是利用三端稳压块稳压后为其他电路供电，如中国实用新型专利授权公告号为CN201837576U公开的“矿用烟雾传感器”，三端稳压块的发热量大、功率损耗高、稳定性较差，容易损坏，增加了使用成本。

因此，有必要对现有的气敏式烟雾传感器进行改进，降低电源模块电路的发热量，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路设计简单、发热量小、工作性能稳定的气敏式烟雾传感器。

本发明的目的是这样来达到的，一种气敏式烟雾传感器，包括电源模块电路、用于输出报警电压Vout的加热延时与报警输出电路和用于输出信号电压Vout1的烟雾传感器模块电路，加热延时与报警输出电路与烟雾传感器模块电路连接，电源模块电路与加热延时与报警输出电路以及烟雾传感器模块电路连接，并且对加热延时与报警输出电路以及烟雾传感器模块电路进行供电，所述的电源模块电路包括二极管D7、D8、电容C1、C2、电感L1和降压稳压器U8，二极管D7的正极接直流电源+12V，二极管D7的负极接电容C1的正极和降压稳压器U8的1脚，降压稳压器U8的2脚接二极管D8的负极和电感L1的一端，电感L1的另一端接电容C2的正极和降压稳压器U8的4脚并输出直流电源VCC，电容C1的负极、降压稳压器U8的3、5脚、二极管D8的正极和电容C2的负极共同接地，所述的加热延时与报警输出电路包括电阻R3～R13、R16～R18、变阻器R19、电容C3～C5、二极管D1～D6、运算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、三极管Q1和双色发光二极管LED1，电阻R3的一端接双色发光二极管LED1的1脚，双色发光二极管LED1的2脚接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接运算放大器U1B的7脚和二极管D1的负极，运算放大器U1B的6脚与运算放大器U1A的2脚、电阻R5的一端、运算放大器U2B的6脚、运算放大器U2A的2脚以及电阻R6的一端连接，运算放大器U1A的1脚接电阻R18的一端和双色发光二极管LED1的3脚，电阻R18的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R17的一端并输出所述报警电压Vout，用于连接下一级控制装置，运算放大器U1A的3脚与电容C3的一端、电阻R4的一端、电阻R9的一端以及二极管D1的正极连接，电阻R9的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的正极接运算放大器U3B的7脚，运算放大器U3B的6脚接电阻R13的一端和电阻R12的一端，电阻R13的另一端与变阻器R19的1、2脚以及运算放大器U3A的3脚连接，运算放大器U3A的1脚接二极管D5的负极，二极管D5的正极与电阻R8的一端、电阻R7的一端以及二极管D4的正极连接，电阻R8的另一端接二极管D3的负极和运算放大器U2B的5脚，二极管D3的正极接运算放大器U1B的5脚和运算放大器U2B的7脚，二极管D4的负极接运算放大器U2A的1脚，运算放大器U2A的3脚与电阻R10的一端、二极管D6的正极以及电容C4的正极连接，运算放大器U3A的2脚与运算放大器U3B的5脚、电容C5的一端以及电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接所述的烟雾传感器模块电路3输出的信号电压Vout1,电阻R17的另一端、运算放大器U1A的8脚、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端、运算放大器U3A的8脚、运算放大器U2A的8脚、电阻R10的另一端、二极管D6的负极和电阻R12的另一端共同接直流电源VCC，电阻R3的另一端、三极管Q1的发射极、运算放大器U1A的4脚、电容C3的另一端、电阻R4的另一端、电阻R6的另一端、运算放大器U3A的4脚、电容C5的另一端、电容C4的负极、变阻器R19的3脚和运算放大器U2A的4脚共同接地，所述的烟雾传感器模块电路包括电阻R14、R15、轻触开关S1和烟雾探头B，电阻R14的一端连接轻触开关S1的一端和烟雾探头B的4、6脚并输出所述信号电压Vout1，烟雾探头B的5脚接电阻R15的一端，烟雾探头B的1、2、3脚、轻触开关S1的另一端共同接直流电源VCC，电阻R14的另一端和电阻R15的另一端共同接地。

本发明由于采用了上述结构，具有的优点是：电源模块电路中采用了开关型降压稳压器，相对于传统的三端稳压集成电路具有损耗功率小、发热量低等特点，从而增加了烟雾传感器的使用稳定性。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为图1所示的电源模块电路的电原理图。

图3为图1所示的加热延时与报警输出电路的电原理图。

图4为图1所示的烟雾传感器模块电路的电原理图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

请参阅图1，一种气敏式烟雾传感器，包括电源模块电路1、加热延时与报警输出电路2、烟雾传感器模块电路3，加热延时与报警输出电路2与烟雾传感器模块电路3连接。所述的烟雾传感器模块电路3用于采集当前环境下的烟雾情况，发送信号给加热延时与报警输出电路2。所述的加热延时与报警输出电路2对烟雾传感器模块电路3送达的信号进行比较判断处理，并输出报警信号给下一级控制装置。电源模块电路1将主电路提供的直流电源通过变换分别供给加热延时与报警输出电路2和烟雾传感器模块电路3。

请参阅图2，所述的电源模块电路1包括二极管D7、D8、电容C1、C2、电感L1和降压稳压器U8，所述的降压稳压器U8为开关型降压稳压器，具体为LM2576。主电路提供的直流电源通过二极管D7接入降压稳压器U8后变换为直流电源VCC，电容C1为输入端滤波电容，二极管D8为反向续流二极管，电容C2和电感L1组成LC滤波电路。

请参阅图3，所述的加热延时与报警输出电路2包括电阻R3～R13、R16～R18、变阻器R19、电容C3～C5、二极管D1～D6、运算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、三极管Q1和双色发光二极管LED1，此处双色发光二极管LED1采用红绿双色。主电路通电后，直流电源VCC接入电路，通过电阻R5给运算放大器U1A、U1B、U2A、U2B提供反相比较电压，同时给电容C4充电。当电容C4刚开始充电时，运算放大器U2A的正相电压小于反相电压，输出低电平，从而通过二极管D4下拉电阻R7、R8之间的电压；当电容C4充电一段时间后，运算放大器U2A的正相电压大于反相电压，输出高电平，从而使电阻R7、R8之间的电压不能通过二极管D4下拉。运算放大器U3A的正相电压由电阻R13与变阻器R19提供，且随变阻器R19阻值的变化而变化。运算放大器U3A的反相电压由烟雾传感器模块电路3输出的信号电压Vout1经过电阻R11提供。当运算放大器U3A的正相电压小于反相电压时，输出低电平，从而通过二极管D5下拉电阻R7、R8之间的电压；当运算放大器U3A的正相电压大于反相电压时，输出高电平，从而使电阻R7、R8之间的电压不能通过二极管D5下拉。只有当运算放大器U2A、U3A的输出均为高电平时，才能使加在运算放大器U2B的正相电压高于反相电压，通过比较输出高电平，再进一步与运算放大器U1B比较输出高电平，使双色发光二极管LED1的1、2脚导通，发出绿光，表示电路电源接通可正常工作，二极管D3起单向反馈作用。运算放大器U3B的反相电压由电阻R12、R13提供，且可通过变阻器R19进行调节，正相电压由烟雾传感器模块电路3输出的信号电压Vout1经过电阻R11提供。当运算放大器U3B的正相电压大于反相电压时，输出高电平，触发二极管D2导通并将电压加到运算放大器U1A的正相，经过比较输出高电平，使双色发光二极管LED1的1、3脚导通，发出红光，同时触发三极管Q1，使报警输出电压Vout由高电平变为低电平，下一级控制装置工作，控制喷雾装置等启动。在此过程中，电容C4充电完成后，只要电源供电正常，运算放大器U2A的正相电压一直大于反相电压，根据上述分析可知，运算放大器U1B就会输出高电平。如果运算放大器U1B输出低电平，会通过二极管D1进行单向下拉，使运算放大器U1A的输出无变化。

请参阅图4并结合图3，所述的烟雾传感器模块电路3包括电阻R14、R15、轻触开关S1和烟雾探头B,在本实施例中，烟雾探头B采用MQ2气敏式烟雾探头。主电路通电后，直流电源VCC接入电路供烟雾探头B的加热丝H-H工作，加热丝H-H预热一定时间后，烟雾探头B才能正常检测烟雾。当检测到有烟时，烟雾探头B的4、6脚电压随烟雾浓度的升高而增大，输出的信号电压Vout1升高。此时，调节加热延时与报警输出电路2中的变阻器R19的阻值，使运算放大器U3B的正相电压大于反相电压，输出高电平，触发二极管D2导通并将电压加到运算放大器U1A的正相端，运算放大器U1A输出高电平，使双色发光二极管LED1的1、3脚导通，发出红光。同时使报警输出电压Vout由高电平变为低电平，启动下一级控制电路作出相应指示，例如启动喷雾装置等。当烟雾逐渐减少，输出的信号电压Vout1变小，当运算放大器U3B的正相电压小于反相电压时，运算放大器U3B输出低电平,二极管D2截止，运算放大器U1A的正相电压小于反相电压，输出低电平，使双色发光二极管LED1的1、3脚截止，红光熄灭只亮绿光。同时使报警输出电压Vout由低电平变为高电平，启动下一级控制电路作出相应指示，例如使喷雾装置停止工作。另外，轻触开关S1为试验按钮，按下轻触开关S1，烟雾探头B的4、6脚电压升高，输出的信号电压Vout1升高，从而可以试验加热延时与报警输出电路2是否能够正常工作。

本发明的电源模块电路1中采用了开关型降压稳压器，相对于传统的三端稳压集成电路具有损耗功率小、发热量低等特点；另外，加热延时与报警输出电路2采用了全比较电路，简单实用、性能可靠、故障易于排除；烟雾传感器模块电路3能针对不同的环境特性、不同的探测要求采用不同的烟雾探头，从而使得本电路工作稳定性好、抗干扰能力强以及采集数据准确，达到了发明目的。

Claims

1.一种气敏式烟雾传感器，包括电源模块电路(1)、用于输出报警电压Vout的加热延时与报警输出电路(2)和用于输出信号电压Vout1的烟雾传感器模块电路(3)，加热延时与报警输出电路(2)与烟雾传感器模块电路(3)连接，电源模块电路(1)与加热延时与报警输出电路(2)以及烟雾传感器模块电路(3)连接，并且对加热延时与报警输出电路(2)以及烟雾传感器模块电路(3)进行供电，所述的电源模块电路(1)包括二极管D7、D8、电容C1、C2、电感L1和降压稳压器U8，二极管D7的正极接直流电源+12V，二极管D7的负极接电容C1的正极和降压稳压器U8的1脚，降压稳压器U8的2脚接二极管D8的负极和电感L1的一端，电感L1的另一端接电容C2的正极和降压稳压器U8的4脚并输出直流电源VCC，电容C1的负极、降压稳压器U8的3、5脚、二极管D8的正极和电容C2的负极共同接地，所述的加热延时与报警输出电路(2)包括电阻R3～R13、R16～R18、变阻器R19、电容C3～C5、二极管D1～D6、运算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、三极管Q1和双色发光二极管LED1，电阻R3的一端接双色发光二极管LED1的1脚，双色发光二极管LED1的2脚接电阻R16的一端，电阻R16的另一端接运算放大器U1B的7脚和二极管D1的负极，运算放大器U1B的6脚与运算放大器U1A的2脚、电阻R5的一端、运算放大器U2B的6脚、运算放大器U2A的2脚以及电阻R6的一端连接，运算放大器U1A的1脚接电阻R18的一端和双色发光二极管LED1的3脚，电阻R18的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电阻R17的一端并输出所述报警电压Vout，用于连接下一级控制装置，运算放大器U1A的3脚与电容C3的一端、电阻R4的一端、电阻R9的一端以及二极管D1的正极连接，电阻R9的另一端接二极管D2的负极，二极管D2的正极接运算放大器U3B的7脚，运算放大器U3B的6脚接电阻R13的一端和电阻R12的一端，电阻R13的另一端与变阻器R19的1、2脚以及运算放大器U3A的3脚连接，运算放大器U3A的1脚接二极管D5的负极，二极管D5的正极与电阻R8的一端、电阻R7的一端以及二极管D4的正极连接，电阻R8的另一端接二极管D3的负极和运算放大器U2B的5脚，二极管D3的正极接运算放大器U1B的5脚和运算放大器U2B的7脚，二极管D4的负极接运算放大器U2A的1脚，运算放大器U2A的3脚与电阻R10的一端、二极管D6的正极以及电容C4的正极连接，运算放大器U3A的2脚与运算放大器U3B的5脚、电容C5的一端以及电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接所述的烟雾传感器模块电路（3）输出的信号电压Vout1,电阻R17的另一端、运算放大器U1A的8脚、电阻R5的另一端、电阻R7的另一端、运算放大器U3A的8脚、运算放大器U2A的8脚、电阻R10的另一端、二极管D6的负极和电阻R12的另一端共同接直流电源VCC，电阻R3的另一端、三极管Q1的发射极、运算放大器U1A的4脚、电容C3的另一端、电阻R4的另一端、电阻R6的另一端、运算放大器U3A的4脚、电容C5的另一端、电容C4的负极、变阻器R19的3脚和运算放大器U2A的4脚共同接地，所述的烟雾传感器模块电路(3)包括电阻R14、R15、轻触开关S1和烟雾探头B，电阻R14的一端连接轻触开关S1的一端和烟雾探头B的4、6脚并输出所述信号电压Vout1，烟雾探头B的5脚接电阻R15的一端，烟雾探头B的1、2、3脚、轻触开关S1的另一端共同接直流电源VCC，电阻R14的另一端和电阻R15的另一端共同接地。