低成本可燃性氣體泄漏報(bào)警器
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R1、R2和RW的取值不宜過小，以降低電源供電電流。其值可由式(1)估算，在估算時(shí)，RW可暫不考慮。
令V-=VR1，取R3=2 kΩ，已知Vcc=9 V，即可求出R2。本裝置R2=10 kΩ，RW=lO kΩ。
3．2 初始報(bào)警電路
圖1所示的基本報(bào)警電路的不足：一開始加電時(shí)，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(bào)警。為了解決這一問題，采用一個(gè)數(shù)字信號(hào)控制的模擬開關(guān)，其控制信號(hào)采用簡(jiǎn)單的電容充電延時(shí)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(shí)，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(huì)報(bào)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(shí)，4066才導(dǎo)通，即能進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。電容充電使其電壓達(dá)到4066的控制門限閾值時(shí)間即為延時(shí)時(shí)間。電容C和電阻R的取值可根據(jù)延時(shí)要求確定。為可靠起見，取RC=1／2T，T為傳感器初始穩(wěn)定時(shí)間。本裝置取R=l MΩ，C=100μF，即能實(shí)現(xiàn)可靠的延時(shí)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/166626.htm
3．3 整機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)及調(diào)試
將上述兩個(gè)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(wàn)用表測(cè)R1上的電壓VR1，測(cè)得為1．7 V。若要想讓裝置的報(bào)警濃度為x％，有條件時(shí)，可將傳感器置于濃度為x％的可燃?xì)怏w中(可用氣體成分分析儀監(jiān)測(cè))，lO s后再測(cè)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(shí)，當(dāng)可燃?xì)怏w泄漏濃度達(dá)到標(biāo)定濃度x％時(shí)，裝置就會(huì)報(bào)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(shí)，調(diào)整RW，將V-調(diào)到略大于VE1，保證在正常空氣環(huán)境不報(bào)警。再將裝置于可燃?xì)庠罹吲?，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(bào)警。若要提高報(bào)警濃度，可調(diào)RW加大V-，反之應(yīng)減小V-。
3．4 電源設(shè)計(jì)
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(gè)7809三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓。
4 試用實(shí)驗(yàn)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(bào)警。關(guān)閉廚房門，放出適量煤氣，幾秒鐘后裝置開始報(bào)警，再將裝置移離現(xiàn)場(chǎng)到，約30 s后報(bào)警停止。在正常空氣的廚房中，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(bào)警，當(dāng)廚房中仍散有煤氣時(shí)，它將持續(xù)報(bào)警，將它置于窗外，它才能較快恢復(fù)并停止報(bào)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)庑孤﹫?bào)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﹫?bào)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)泄漏報(bào)警。安裝時(shí)，應(yīng)注意不要將裝置安放在通風(fēng)口處。
5 結(jié)束語(yǔ)
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(bào)警裝置的初始誤報(bào)警問題，用一個(gè)單電源供電的雙集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號(hào)取出、比較和報(bào)警驅(qū)動(dòng)，并使裝置報(bào)警靈敏度在傳感器性能范圍內(nèi)任意可調(diào)。實(shí)現(xiàn)如下性能：功耗小于0．3W；靈敏度V1／V0>2；響應(yīng)時(shí)間小于lO s：恢復(fù)時(shí)間小于30 s。該可燃性氣體報(bào)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(jià)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(bào)警裝置。加一級(jí)控制電路，只要在比較器B的輸出加一級(jí)繼電器驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)。
評(píng)論