常見氣體傳感器及其應(yīng)用

會(huì)計(jì)學(xué)1常見氣體傳感器及其應(yīng)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(fù)載電阻為2k，適用環(huán)境溫度為-20~40℃。適用于檢測(cè)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(hào)。其中A、B為信號(hào)電極（電極），H為加熱絲極（絲極）。

圖5-3QM—N5外形和符號(hào)第1頁/共18頁（1）一氧化碳報(bào)警器圖5-4CO檢測(cè)換氣報(bào)警自動(dòng)控制電路第2頁/共18頁（2）集成可燃性氣體檢測(cè)器圖5-6可燃性氣體檢測(cè)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(cè)量極預(yù)熱；在清潔的空氣中，兩測(cè)量極間的電阻較大，B-B端對(duì)地電位較低，氣敏元件無信號(hào)輸出，1IC為SL322型發(fā)光顯示電平指示驅(qū)動(dòng)電路，其①腳為第一組的輸入端，無信號(hào)輸入時(shí)③~⑦、?~?腳均為低電位，因此，2IC、3IC均不工作,無報(bào)警信號(hào)；可燃性氣體檢測(cè)器電路第4頁/共18頁當(dāng)氣敏元件的檢測(cè)到一定濃度的可燃?xì)怏w時(shí)，B-B端對(duì)地電位上升，使1IC的①腳的電壓也上升，當(dāng)電壓升高到0.2V時(shí)，1IC的③腳立即由低電位變?yōu)楦唠娢?，這時(shí)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(nèi)。適當(dāng)調(diào)整R1或R2，使2IC工作頻率為1Hz，這時(shí)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(bào)警聲。可燃性氣體檢測(cè)器電路第5頁/共18頁（3）礦燈瓦斯報(bào)警器圖5-8礦燈瓦斯報(bào)警器電路第6頁/共18頁工作原理如下：而當(dāng)瓦斯?jié)舛容^低時(shí)，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(bào)警；當(dāng)?shù)V內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸^設(shè)定濃度時(shí)，電位器RP的輸出信號(hào)通過二極管VD加到三極管VT1的基極，使VT1導(dǎo)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(gè)互補(bǔ)式自激多諧振蕩器驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)K不斷地?cái)嚅_和閉合，使礦燈形成閃光，說明瓦斯?jié)舛纫殉^了設(shè)定值。第7頁/共18頁調(diào)試過程：該報(bào)警器的調(diào)試方法為：通電15min后，先將電位器RP調(diào)到輸出為零的一端，再將礦燈瓦斯報(bào)警器置于設(shè)定濃度的瓦斯氣樣中，緩慢調(diào)節(jié)電位器RP，使報(bào)警器剛好產(chǎn)生報(bào)警即可。第8頁/共18頁2．TGS系列氣敏傳感器及應(yīng)用TGS系列氣敏傳感器是日本費(fèi)加羅公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體氣敏傳感器。當(dāng)吸附還原性氣體（例如液化氣、天然氣、氫氣、一氧化碳、有機(jī)溶劑及蒸汽等）時(shí)，電導(dǎo)率上升。當(dāng)恢復(fù)到清潔空氣中時(shí)，電導(dǎo)率恢復(fù)。TGS傳感器就是將這種電導(dǎo)率變化，以輸出電壓的方式取出，從而檢測(cè)出氣體的濃度。圖5-9幾款TGS氣敏傳感器實(shí)物及結(jié)構(gòu)圖第9頁/共18頁（1）火災(zāi)煙霧報(bào)警器利用TGS—109氣敏器件對(duì)煙霧的敏感，設(shè)計(jì)出火災(zāi)煙霧報(bào)警器。在火災(zāi)初期，總要產(chǎn)生可燃性氣體和煙霧，因此可以利用SnO2氣敏器材作煙霧報(bào)警器，在火災(zāi)釀成之前進(jìn)行預(yù)報(bào)?；馂?zāi)報(bào)警器具有雙重報(bào)警機(jī)構(gòu)：當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度升高，達(dá)到一定溫度時(shí)熱傳感器動(dòng)作，蜂鳴器鳴響報(bào)警；當(dāng)煙霧或可燃?xì)怏w達(dá)到預(yù)定報(bào)警濃度時(shí)，氣敏器件發(fā)生作用時(shí)報(bào)警電路動(dòng)作，蜂鳴器也鳴響報(bào)警。第10頁/共18頁（2）實(shí)用酒精測(cè)試儀圖5-10為酒精測(cè)試儀電路。該測(cè)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(nèi)一些大城市投入使用，并成為交警的必備標(biāo)準(zhǔn)裝備。圖5-10酒精測(cè)試儀電路第11頁/共18頁當(dāng)氣體傳感器探測(cè)不到酒精時(shí)，加在A5腳的電平為低電平；當(dāng)氣體傳感器探測(cè)到酒精時(shí)，其內(nèi)阻變低，從而使A5腳電平變高。圖5-10中A為顯示驅(qū)動(dòng)器，它共有十個(gè)輸出端，每個(gè)輸出端可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管，顯示驅(qū)動(dòng)器A根據(jù)第⑤腳電平高低來確定依次點(diǎn)亮發(fā)光二極管的級(jí)數(shù)，酒精含量越高則點(diǎn)亮二極管的級(jí)數(shù)越大。上五個(gè)發(fā)光二極管為紅色，表示超過安全水平。下五個(gè)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(dòng)控制排氣扇和聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)具有自動(dòng)控制排氣扇和聲光報(bào)警功能的報(bào)警電路，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)情況分別對(duì)待，有害氣體濃度達(dá)到0.15%時(shí)，排氣扇首先自動(dòng)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(dòng)關(guān)閉。只有當(dāng)有害氣體泄漏嚴(yán)重，排氣無效，濃度達(dá)到0.2%時(shí)，報(bào)警電路才發(fā)出聲光報(bào)警。任務(wù)要求：第13頁/共18頁任務(wù)實(shí)施：圖5-13電路中，A1、A2和A3構(gòu)成比較器，調(diào)節(jié)RP1可設(shè)定排氣扇啟動(dòng)點(diǎn)，調(diào)節(jié)RP2可設(shè)定報(bào)警點(diǎn)，調(diào)節(jié)RP3可使LED1平時(shí)熄滅，當(dāng)MQK—2氣敏傳感器的加熱絲燒斷時(shí)，A3翻轉(zhuǎn)輸出高電平，VT3導(dǎo)通，LED1發(fā)光，表示MQK—2氣敏傳感器失效。VD3為溫度補(bǔ)償二極管。R2、VD1、VD2、C3組成開機(jī)延時(shí)電路，可避免初期特性造成的開機(jī)誤報(bào)警，R2阻值可根據(jù)延時(shí)時(shí)間長短選擇，報(bào)警電路采用KD9561發(fā)出警車聲。電路圖第14頁/共18頁任務(wù)實(shí)現(xiàn)：該電路有四個(gè)明顯的特點(diǎn)，使用時(shí)應(yīng)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(jìn)行測(cè)試工作。②使用時(shí)嚴(yán)密觀察發(fā)光二極管LED1的狀態(tài)，因?yàn)镸QK—2正常工作時(shí)，R1兩端的電壓，即運(yùn)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(yùn)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(cè)MQK—2加熱線圈的指示燈。電路圖第15頁/共18頁③該電路設(shè)計(jì)是有害氣體濃度達(dá)到0.15%時(shí)，排氣扇首先自動(dòng)開啟，當(dāng)有害氣體排出，空氣潔凈后，排氣扇自動(dòng)關(guān)閉。只有當(dāng)有害氣體泄漏嚴(yán)重，排氣無效，濃度達(dá)到0.2%時(shí)，報(bào)警電路才發(fā)出聲光報(bào)警。所以RP1、RP2兩個(gè)電位器電阻數(shù)值工廠出廠前已調(diào)好，不要隨便改動(dòng)。④電風(fēng)扇啟動(dòng)與關(guān)閉是由繼電器J通電和斷電而控制的，有關(guān)繼電器的工作原理請(qǐng)參考其他有關(guān)書籍。第16頁/共18頁階段小結(jié)本模塊講述了