常見氣體傳感器及其應用

會計學1常見氣體傳感器及其應用QM—N5型氣敏傳感器的極間電壓為10V，加熱電壓為5±0.5V，負載電阻為2k，適用環(huán)境溫度為-20~40℃。適用于檢測煤氣、液化石油氣、煤油、汽油、乙炔、乙醇、酒精、氫氣、硫化氫、一氧化碳、烷類氣體、烯類氣體、氨類氣體及煙霧等。圖5-3列出QM—N5外形和符號。其中A、B為信號電極（電極），H為加熱絲極（絲極）。

圖5-3QM—N5外形和符號第1頁/共18頁（1）一氧化碳報警器圖5-4CO檢測換氣報警自動控制電路第2頁/共18頁（2）集成可燃性氣體檢測器圖5-6可燃性氣體檢測器電路第3頁/共18頁工作原理如下：9V直流電源經(jīng)電阻RP1限流，為QM—N5的絲極h-h提供了110mA左右的電流；將A-A與B-B測量極預熱；在清潔的空氣中，兩測量極間的電阻較大，B-B端對地電位較低，氣敏元件無信號輸出，1IC為SL322型發(fā)光顯示電平指示驅動電路，其①腳為第一組的輸入端，無信號輸入時③~⑦、?~?腳均為低電位，因此，2IC、3IC均不工作,無報警信號；可燃性氣體檢測器電路第4頁/共18頁當氣敏元件的檢測到一定濃度的可燃氣體時，B-B端對地電位上升，使1IC的①腳的電壓也上升，當電壓升高到0.2V時，1IC的③腳立即由低電位變?yōu)楦唠娢?，這時2IC、3IC相繼工作。2IC、3IC均為5G1555組成的自激多諧振蕩器，不過2IC工作在超低頻，而3IC工作在音頻范圍內。適當調整R1或R2，使2IC工作頻率為1Hz，這時作指示燈用的發(fā)光二極管LED將閃爍發(fā)光，電壓蜂鳴器YD便發(fā)出“嘀、嘀”的報警聲?？扇夹詺怏w檢測器電路第5頁/共18頁（3）礦燈瓦斯報警器圖5-8礦燈瓦斯報警器電路第6頁/共18頁工作原理如下：而當瓦斯?jié)舛容^低時，由于電位器RP的輸出電壓較低，VT1截止，所以VT2、VT3也截止，礦燈不閃爍報警；當?shù)V內瓦斯?jié)舛瘸^設定濃度時，電位器RP的輸出信號通過二極管VD加到三極管VT1的基極，使VT1導通，從而使VT2、VT3得到供電而開始工作，由VT2、VT3、R2、R3、C1和C2組成的是一個互補式自激多諧振蕩器驅動繼電器開關K不斷地斷開和閉合，使礦燈形成閃光，說明瓦斯?jié)舛纫殉^了設定值。第7頁/共18頁調試過程：該報警器的調試方法為：通電15min后，先將電位器RP調到輸出為零的一端，再將礦燈瓦斯報警器置于設定濃度的瓦斯氣樣中，緩慢調節(jié)電位器RP，使報警器剛好產生報警即可。第8頁/共18頁2．TGS系列氣敏傳感器及應用TGS系列氣敏傳感器是日本費加羅公司生產的半導體氣敏傳感器。當吸附還原性氣體（例如液化氣、天然氣、氫氣、一氧化碳、有機溶劑及蒸汽等）時，電導率上升。當恢復到清潔空氣中時，電導率恢復。TGS傳感器就是將這種電導率變化，以輸出電壓的方式取出，從而檢測出氣體的濃度。圖5-9幾款TGS氣敏傳感器實物及結構圖第9頁/共18頁（1）火災煙霧報警器利用TGS—109氣敏器件對煙霧的敏感，設計出火災煙霧報警器。在火災初期，總要產生可燃性氣體和煙霧，因此可以利用SnO2氣敏器材作煙霧報警器，在火災釀成之前進行預報?；馂膱缶骶哂须p重報警機構：當火災發(fā)生時，溫度升高，達到一定溫度時熱傳感器動作，蜂鳴器鳴響報警；當煙霧或可燃氣體達到預定報警濃度時，氣敏器件發(fā)生作用時報警電路動作，蜂鳴器也鳴響報警。第10頁/共18頁（2）實用酒精測試儀圖5-10為酒精測試儀電路。該測試儀只要被試者向傳感器吹一口氣，便可顯示出醉酒的程度，確定被試者是否還適宜駕駛車輛。氣體傳感器選用二氧化錫器敏元件。此類儀器目前已在國內一些大城市投入使用，并成為交警的必備標準裝備。圖5-10酒精測試儀電路第11頁/共18頁當氣體傳感器探測不到酒精時，加在A5腳的電平為低電平；當氣體傳感器探測到酒精時，其內阻變低，從而使A5腳電平變高。圖5-10中A為顯示驅動器，它共有十個輸出端，每個輸出端可以驅動一個發(fā)光二極管，顯示驅動器A根據(jù)第⑤腳電平高低來確定依次點亮發(fā)光二極管的級數(shù)，酒精含量越高則點亮二極管的級數(shù)越大。上五個發(fā)光二極管為紅色，表示超過安全水平。下五個發(fā)光二極管為綠色，表示安全水平（酒精含量不超過0.5%）。工作原理如下：第12頁/共18頁自動控制排氣扇和聲光報警電路的設計具有自動控制排氣扇和聲光報警功能的報警電路，設計時可根據(jù)情況分別對待，有害氣體濃度達到0.15%時，排氣扇首先自動開啟，使有害氣體排出，且發(fā)光二極管LED2發(fā)光?？諝鉂崈艉?，排氣扇自動關閉。只有當有害氣體泄漏嚴重，排氣無效，濃度達到0.2%時，報警電路才發(fā)出聲光報警。任務要求：第13頁/共18頁任務實施：圖5-13電路中，A1、A2和A3構成比較器，調節(jié)RP1可設定排氣扇啟動點，調節(jié)RP2可設定報警點，調節(jié)RP3可使LED1平時熄滅，當MQK—2氣敏傳感器的加熱絲燒斷時，A3翻轉輸出高電平，VT3導通，LED1發(fā)光，表示MQK—2氣敏傳感器失效。VD3為溫度補償二極管。R2、VD1、VD2、C3組成開機延時電路，可避免初期特性造成的開機誤報警，R2阻值可根據(jù)延時時間長短選擇，報警電路采用KD9561發(fā)出警車聲。電路圖第14頁/共18頁任務實現(xiàn)：該電路有四個明顯的特點，使用時應注意。①通電數(shù)秒鐘等MQK—2型氣敏傳感器加熱線圈穩(wěn)定后，再進行測試工作。②使用時嚴密觀察發(fā)光二極管LED1的狀態(tài)，因為MQK—2正常工作時，R1兩端的電壓，即運放A3的反相輸入端的電位高于同相輸入端的電位，LED1熄滅，一旦MQK—2的加熱線圈被燒斷，即運放A3的反相輸入端的電位低于同相輸入端的電位，LED1發(fā)光。所以，LED1是監(jiān)測MQK—2加熱線圈的指示燈。電路圖第15頁/共18頁③該電路設計是有害氣體濃度達到0.15%時，排氣扇首先自動開啟，當有害氣體排出，空氣潔凈后，排氣扇自動關閉。只有當有害氣體泄漏嚴重，排氣無效，濃度達到0.2%時，報警電路才發(fā)出聲光報警。所以RP1、RP2兩個電位器電阻數(shù)值工廠出廠前已調好，不要隨便改動。④電風扇啟動與關閉是由繼電器J通電和斷電而控制的，有關繼電器的工作原理請參考其他有關書籍。第16頁/共18頁階段小結本模塊講述了