基于傳感器的低成本可燃性氣體泄漏報警器設(shè)計

3.2 初始報警電路

圖1所示的基本報警電路的不足：一開始加電時，傳感器尚未達(dá)到穩(wěn)態(tài)，其電阻值較小，VR1較大，導(dǎo)致蜂鳴器HA誤報警。為了解決這一問題，采用一個數(shù)字信號控制的模擬開關(guān)，其控制信號采用簡單的電容充電延時電路，原理圖如圖2所示。圖1中比較器B的輸出V0加到模擬開關(guān)4066的輸入端，開關(guān)的輸出端接蜂鳴器HA。初始加電時，電容C上的電壓VC為0，4066不導(dǎo)通，無論V0值為多高，HA都不會報警。隨著電容充電，VC不斷升高，當(dāng)達(dá)到4066的控制門限閾值時，4066才導(dǎo)通，即能進(jìn)入報警狀態(tài)。電容充電使其電壓達(dá)到4066的控制門限閾值時間即為延時時間。電容C和電阻R的取值可根據(jù)延時要求確定。為可靠起見，取RC=1/2T，T為傳感器初始穩(wěn)定時間。本裝置取R=l MΩ，C=100μF，即能實現(xiàn)可靠的延時。

3.3 整機(jī)硬件電路設(shè)計及調(diào)試

將上述兩個電路合起來即構(gòu)成了整機(jī)電路，如圖3所示。為了使V-穩(wěn)定不變，R1、R2應(yīng)采用精密金屬膜電阻。裝置開機(jī)預(yù)熱3 min后，用萬用表測R1上的電壓VR1，測得為1.7 V。若要想讓裝置的報警濃度為x%，有條件時，可將傳感器置于濃度為x%的可燃氣體中(可用氣體成分分析儀監(jiān)測)，lO s后再測R1上的電壓得到VR1。調(diào)整RW，將V-調(diào)到略小于VR1。正常使用時，當(dāng)可燃氣體泄漏濃度達(dá)到標(biāo)定濃度x%時，裝置就會報警，若增加了控制裝置，可控制開啟風(fēng)扇或關(guān)閉閥門等。在沒有條件時，調(diào)整RW，將V-調(diào)到略大于VE1，保證在正?？諝猸h(huán)境不報警。再將裝置于可燃氣灶具旁，打開灶具開關(guān)，吹熄火焰，有少量可燃?xì)怏w泄漏，裝置應(yīng)報警。若要提高報警濃度，可調(diào)RW加大V-，反之應(yīng)減小V-。

3.4 電源設(shè)計

本裝置的電源供電總電流小于20 mA，因此可使用9 V的電池供電。樣機(jī)選用交流220 V供電，使用一個7809三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓。

4 試用實驗及結(jié)果

4.1 試用結(jié)果

將該裝置置于廚房，開機(jī)預(yù)熱3 min，裝置無初始報警。關(guān)閉廚房門，放出適量煤氣，幾秒鐘后裝置開始報警，再將裝置移離現(xiàn)場到，約30 s后報警停止。在正?？諝獾膹N房中，將裝置開機(jī)預(yù)熱3min后置于可燃?xì)庠钸?，打開灶具開關(guān)，吹熄火焰，幾秒鐘后裝置開始報警，當(dāng)廚房中仍散有煤氣時，它將持續(xù)報警，將它置于窗外，它才能較快恢復(fù)并停止報警。

4.2 應(yīng)用與安裝

本裝置不僅可用于工礦企業(yè)的可燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/泄漏">泄漏報警，由于其成本特低，因此，也可推廣到普通家庭，作為燃?xì)庀丛柩b置和廚房可燃?xì)獾男孤?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/報警器">報警器。只要將其安裝在燃?xì)庋b置附近(相距1 m以內(nèi)效果最好)即可實現(xiàn)自動泄漏報警。安裝時，應(yīng)注意不要將裝置安放在通風(fēng)口處。

5 結(jié)束語

本裝置采用一塊數(shù)字控制的集成模擬開關(guān)和阻容充電電路解決了可燃性氣體報警裝置的初始誤報警問題，用一個單電源供電的雙集成運放實現(xiàn)信號取出、比較和報警驅(qū)動，并使裝置報警靈敏度在傳感器性能范圍內(nèi)任意可調(diào)。實現(xiàn)如下性能：功耗小于0.3W;靈敏度V1/V0>2;響應(yīng)時間小于lO s：恢復(fù)時間小于30 s。該可燃性氣體報警裝置采用數(shù)字和模擬集成電路相結(jié)合的技術(shù)，大大減少了元器件數(shù)量，從而提高了裝置的穩(wěn)定性和可靠性，且使得主電路的元件成本不到3元。使其具有較高的性價比，還可以根據(jù)用戶需要和具體情況進(jìn)一步改進(jìn)該報警裝置。加一級控制電路，只要在比較器B的輸出加一級繼電器驅(qū)動即可實現(xiàn)。