專利名稱：帶傳感器過濃度保護(hù)的氣體檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用電、電化學(xué)的方法，借助于測定材料的化學(xué)或物理性質(zhì) 來測試或分析材料的裝置，特別是涉及一種使用依賴于與流體發(fā)生反應(yīng)的電阻 的氣體探測器。
背景技術(shù)：
為保證生產(chǎn)和生活的安全，在有可能發(fā)生可燃性氣體泄漏的場所通常會安 裝有氣體探測器，以在可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度時進(jìn)行報警。但是，當(dāng)有大量可 燃?xì)怏w泄漏的事件發(fā)生時，這種高濃度的可燃?xì)怏w，會令該范圍內(nèi)的氣體探測 器受到損壞，甚至使探測器失靈，從而給周圍的人員和設(shè)備構(gòu)成很大威脅。例 如，在煤礦等礦山中使用的瓦斯監(jiān)測傳感器，如果在發(fā)生瓦斯嚴(yán)重泄漏時由于
CH4濃度過高而使傳感器失靈，使監(jiān)測裝置不能發(fā)揮正常的作用，則會導(dǎo)致瓦斯 爆炸等嚴(yán)重的后果，給人民生命和財產(chǎn)帶來巨大損失。
氣體濃度過高會導(dǎo)致傳感器失靈或性能下降的原因在于，可燃?xì)怏w探測器 一般為采用催化元件的接觸燃燒式傳感器，探測器里的氣體傳感器在高濃度下， 其內(nèi)含的催化劑加速消耗，使其靈敏度和響應(yīng)速度等性能急劇惡化，而且這種 現(xiàn)象是不可逆轉(zhuǎn)的。同時，過高的氣體濃度，也會產(chǎn)生過高的溫度，進(jìn)而使含 催化劑的敏感材料中的催化劑遭到破壞，使其失去催化作用，造成傳感器性能 下降，縮短傳感器的使用壽命。
因此保護(hù)探測器在高濃度下不受損壞，成為了氣體檢測領(lǐng)域的一個重要而 迫切的課題。但是，數(shù)年來現(xiàn)有技術(shù)中對于此問題卻并無改善。當(dāng)前市售的可施。
例如，申請?zhí)枮?9209343.9,公告號為CN2052902U,名為"接觸燃燒式氣 敏傳感器"的中國實用新型專利公開了 一種使用恒流源為一氣敏元件提供工作 電流，當(dāng)環(huán)境中存在欲報警的氣體時，氣敏元件的電阻發(fā)生變化從而致使其所
5在的惠斯通電橋失去平衡并產(chǎn)生輸出的氣體探測器。其電路原理如附圖l所示， 由橋式檢測電路、恒流源電路、輸出控制電路組成。其中橋式檢測電路由氣敏 元件Sp溫度補償元件S2 ,電阻R^， R2o組成。溫度補償元件S2用來維持橋路
隨溫度變化的平衡。當(dāng)有欲報警的氣體(如曱烷等)時，氣敏元件Si的阻值發(fā)生 變化，破壞了橋路的平衡，產(chǎn)生電信號輸出；恒流源電路由高精度穩(wěn)壓源WY (W723 )、高頻大功率管T！ (3CAIE)、電阻R廣Ru、電容(32,穩(wěn)壓管D!,電感 L組成。其輸入為直流24V電壓，調(diào)整電阻R2,使穩(wěn)壓源WY的5腳電位與取 樣電阻Rs上的電壓降相等，則穩(wěn)壓源WY的輸出達(dá)到穩(wěn)定，由此來控制高頗大 功率管T!的輸出。而這個輸出大小是由氣敏元件Si的加熱電流決定的，也就是 說，根據(jù)所選用的氣敏元件Si來調(diào)整電阻R2使恒流源達(dá)到所需的電流。其中的 電感L和電容Q、 <32構(gòu)成平滑電路。穩(wěn)壓管D根據(jù)輸出電壓選定。電阻Rp-Ru組成調(diào)平衡電路。調(diào)整電阻R1(),使橋路在零狀態(tài)下平衡；輸出控制電路由 電容Q、 C4,電阻1112-R18、運算放大器F (F741 )、三極管T2 ( 3CG120C)組 成。由橋式檢測電路檢測到的信號，經(jīng)電容C3、 C4，電阻1118濾波，加到運算 放大器F的輸入端，運算放大器F的輸出端經(jīng)電阻R13,與三極管丁2的基極相 連，三極管丁2的發(fā)射極經(jīng)電阻R^與直流電壓12V正極相連，丁2的發(fā)射極與運 算放大器F的負(fù)相輸入端之間設(shè)有可調(diào)電阻R14,三極管丁2的集電極為電流輸 出端，運算放大器輸出的電壓信號經(jīng)三極管T2變換為電流信號，其輸出電流信 號的大小通過調(diào)整電Rw來實現(xiàn)，輸出電流的調(diào)整范圍在4-20mA。符合工業(yè)上 通用的標(biāo)準(zhǔn)。
該專利的公告日期為1990年2月14日，但時至今日，業(yè)界接觸燃燒式氣 敏傳感器所使用的工作原理和應(yīng)用技術(shù)仍是大體如此。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決當(dāng)前使用的氣體探測器在環(huán)境中待測氣體濃度 過高時會導(dǎo)致傳感器失靈或受到損壞靈敏度下降的問題。
為此，發(fā)明人提供了一種帶傳感器過濃度保護(hù)的氣體探測器，包括一氣體 濃度傳感器，其特征在于，所述氣體探測器還包括一控制電路，所述控制電路 包括
一微控制器，其具有一存儲單元，用于存儲用以控制探測器運行的應(yīng)用程
序；與所述微控制器電性連接的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
一可控電源，其控制端通過所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊與所述微控制器連接，其輸 出端和所述氣體濃度傳感器的輸入端電性連接，根據(jù)所述微控制器的控制信號
給所述微氣體濃度傳感器提供相應(yīng)的電力供應(yīng)；
且所述氣體濃度傳感器的檢測輸出端通過所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接到所述 微控制器。
本實實用新型的有益效果在于，可通過控制電路控制傳感器的輸入電壓(或 電流)，并且該傳感器的輸出經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后反饋到控制電路的微控制器，從而 形成了閉環(huán)控制。當(dāng)MCU檢測到超高氣體濃度信號時，它可以通過此控制環(huán)改 變或關(guān)斷傳感器的供電電壓，降低了傳感器的加熱能源，使氧化反應(yīng)的速率降 低，進(jìn)而保護(hù)了傳感器免受損壞。


圖1為現(xiàn)有的使用接觸燃燒式氣敏傳感器的檢測器的電路示意圖2A、2B為本實用新型的一實施例所使用的催化燃燒式傳感器的原理示意
圖3為本實用新型傳感器過濃度保護(hù)電路的原理示意圖4是本實用新型的控制電路電路信號輸出部分的一實施例示意圖5是本實用新型使用恒壓式傳感器的實施例結(jié)構(gòu)方框圖6是本實用新型使用恒流式傳感器的實施例結(jié)構(gòu)方框圖7是本實用新型一實施例控制電路電路信號輸出部分電路圖8是本實用新型一實施例恒壓式傳感器及控制電路圖9是本實用新型另一實施例恒流式傳感器及控制電路圖IOA、 IOB是本實用新型的過濃度保護(hù)流程示意圖。
具體實施方式
氣體檢測器包括傳感器和外圍電路。傳感器可使用現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品，例 如從市面購買或依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的原理制造。圖2A為本實用新型的一實施例所使 用的催化燃燒式傳感器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。該傳感器為現(xiàn)有技術(shù)中的成熟內(nèi)容， 在此僅加以簡要說明。 一般來說，催化燃燒式傳感器包括一半封閉的殼體201 及一蓋體202,所述蓋體和所述殼體以一密封圈203密封。在所述蓋體上設(shè)有傳感頭204以令環(huán)境中的氣體進(jìn)入， 一端引出兩根引線205與外部電路連接，在 兩根引線之間是傳感球206。所述傳感球206如圖2B所示，其外層為多孔催化 層207，內(nèi)部是巻繞的鉑絲208構(gòu)成的電阻。當(dāng)有帶檢測氣體進(jìn)入殼體內(nèi)部并在 多孔催化層207上的催化物質(zhì)作用下發(fā)生催化反應(yīng)時，會產(chǎn)生熱量，從而使鉑 絲208的溫度升高，電阻變大，通過對鈾絲208電阻變化的檢測來計算待檢測 氣體的濃度。
圖3為本實用新型帶傳感器過濃度保護(hù)的氣體探測器的電路原理示意圖。 其中，圖2A所示的傳感器相當(dāng)于圖3中的測量元件301。在具體實施中，根據(jù) 傳感器的不同，也可以將補償元件與測量元件甚至是整個惠斯通電橋均做入傳 感器產(chǎn)品之中，而構(gòu)成以節(jié)點A, B作為輸出引腳的整體產(chǎn)品。這些變化均是本 領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)很容易想到的，將不會影響本實用新型的保護(hù)范圍。 圖3僅是為了對本實用新型的電路原理進(jìn)行說明，其中，測量元件、補償元件 和電壓檢測電路可視為抽象的元件，其可為單獨的元件也可為多個元件的組合， 只要是能實現(xiàn)相應(yīng)的功能的現(xiàn)有技術(shù)均可應(yīng)用于此。該測量元件301可以是如 圖2A所示的催化燃燒式傳感器，也可以是任何其他現(xiàn)有的催化燃燒式或其它氣 體傳感器，只要能檢測到待測氣體的濃度變化，并將之轉(zhuǎn)化為測量元件的等效 電阻值的變化即可。所述補償元件302用于進(jìn)行溫度補償，其阻值應(yīng)具有與測 量元件相同的溫度變化率，以避免環(huán)境溫度的變化給測量結(jié)果帶來干擾。例如 補償元件選用在結(jié)構(gòu)上與測量元件相同的構(gòu)成方式，只是不含有催化劑和氧化 材料，不能參與氧化反應(yīng)。而所述檢測電路303則是用于對電橋的非平衡狀態(tài) 進(jìn)行檢測， 一般是對節(jié)點A、 B之間的電壓進(jìn)行檢測，并通過信號轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生與 氣體濃度呈線性正向相關(guān)的輸出信號，例如，可由檢測電路303產(chǎn)生符合現(xiàn)有 技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4-20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號；也可以檢測電路303只產(chǎn)生一電 壓信號，并將之送入控制電路，而由控制電路將之轉(zhuǎn)化為4-20mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流 信號或其它輸出信號。而上述測量元件301、補償元件302和檢測電路303的具 體實現(xiàn)形式則可以能實現(xiàn)上述功能的現(xiàn)有技術(shù)的任何元件或電路實現(xiàn)，例如圖1 所示的電路。
根據(jù)圖3的本實用新型帶傳感器過濃度保護(hù)的氣體探測器的電路原理圖， 帶傳感器過濃度保護(hù)的氣體探測器包括一惠斯通電橋，在電橋的兩個端點C、 D 之間包括兩個支路；其第一支路包括串聯(lián)連接的第一固定電阻304和第二固定 電阻305，兩個電阻之間形成第一節(jié)點A;其第二支路包括串聯(lián)連接的補償元件302和測量元件301, 二者之間形成節(jié)點B;檢測電路303的兩個輸入端連接在 節(jié)點A和節(jié)點B之間，其輸出端可以作為氣體探測器的輸出與外部的其它設(shè)備 進(jìn)行信號傳輸，同時，4全測電路303的輸出還反饋到控制電路306,控制電路 306連接在氣體探測器的供電電源307和惠斯通電橋的端點C、 D之間，用以根 據(jù)斗全測電路303的輸出來控制C、 D兩點間的輸入電壓或電流；所述供電電源 307可依實際需要，選擇恒壓源或恒流源。
圖4是本實用新型的一實施例控制電路的信號輸出部分原理方框圖。該實 施例是濃度傳感器的檢測電路303只產(chǎn)生一電壓信號，并將之送入控制電路， 而由控制電路將之轉(zhuǎn)化為4-20mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號或其它輸出信號的情況。此 時，濃度傳感器產(chǎn)生的測量輸出直接或通過A/D轉(zhuǎn)換之后輸入到微控制器 MCU401,微控制器401將濃度傳感器的信號處理之后通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器402送 至電壓-電流轉(zhuǎn)換單元403,電壓-電流轉(zhuǎn)換單元403將轉(zhuǎn)換后的電流送至4-20mA 電流發(fā)生器，以生成適于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。同時，該生成的 4-20mA標(biāo)準(zhǔn)輸出信號還通過A/D(模/數(shù)轉(zhuǎn)換)模塊405之后反饋給微控制器401 。
圖5是本實用新型使用恒壓式傳感器的實施例傳感器控制部分結(jié)構(gòu)方框圖。 這里所謂恒壓式傳感器，是指傳感器處于一定工作狀態(tài)時在所述惠斯通電橋的 兩個端點C、 D之間加以恒定的電壓。整個氣體探測器包括微控制器501、必要 的A/D (模/數(shù)轉(zhuǎn)換)模塊505和D/A (數(shù)/模轉(zhuǎn)換)模塊502、電壓控制電壓源 503以及恒壓傳感器504。
而在本實施例中，"恒壓式傳感器504"是包括圖3所示的整個惠斯通電橋 和斗全測電路303。該恒壓式傳感器504具有兩個電壓輸入端，分別對應(yīng)惠斯通電 橋的端點C和D,用以控制補償元件302和測量元件301之上的電壓和；以及 一個檢測輸出端，該檢測輸出端相當(dāng)于檢測電路303的輸出端。
其中，所述恒壓式傳感器504的輸出端通過一 A/D (模/數(shù)轉(zhuǎn)換)模塊505 連接到微控制器501的輸入端口 ，將傳感器的輸出信號傳送到微控制器501;微 控制器501根據(jù)傳感器的檢測結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，微控制器501的數(shù)字 輸出端口通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊502連接到電壓控制電壓源503的電壓控制端，電 壓控制電壓源503的電壓輸出端連接到恒壓式傳感器504的兩個電壓輸入端。
圖6是本實用新型使用恒流式傳感器的實施例傳感器控制部分結(jié)構(gòu)方框圖。 其與圖5的結(jié)構(gòu)類似，這里所謂恒流傳感器，是指傳感器處于一定工作狀態(tài)時 在所述惠斯通電橋的兩個端點C、 D之間加以恒定的電流。整個氣體探測器包括微控制器601 、必要的A/D (模/數(shù)轉(zhuǎn)換)模塊605和D/A (數(shù)/模轉(zhuǎn)換)模塊602、 電壓控制電流源603以及恒流傳感器604。
在本實施例中，"恒流式傳感器604"是包括圖3所示的整個惠斯通電橋和 檢測電路303。該恒流式傳感器604具有兩個流輸入端，分別對應(yīng)惠斯通電橋的 端點C和D，用以控制補償元件302和測量元件301之上的電壓；以及一個檢 測輸出端，該片全測輸出端相當(dāng)于4全測電路303的輸出端。
其中，所述恒流式傳感器604的輸出端通過一模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊605連接到微 控制器601的輸入端口，將傳感器的輸出信號傳送到微控制器601;微控制器 601根據(jù)傳感器的檢測結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，微控制器601的數(shù)字輸出端口 通過D/A (數(shù)/模轉(zhuǎn)換)模塊602連接到電壓控制電流源603的電壓控制端，電 壓控制電流源603的電流輸出端連接到恒流式傳感器604的兩個電壓輸入端。
其中微控制器501、 601可根據(jù)實際運用中對反應(yīng)速度、精度和成本等的考 慮而選用諸如單片;f幾、PLC、 CPLD、 FPGA、 DSP等任何具有數(shù)據(jù)處理能力的 元件，并且，根據(jù)元件選型的不同，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊505和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊502 也可以直接為集成在微控制器501之內(nèi)。這些變化均將屬于本實用新型的保護(hù) 范圍。根據(jù)本實用新型的一實施例，所述微控制器501、 601使用MSP430F1232 單片機。
關(guān)于圖4、圖5、圖6所示的實施例，其中控制電路的信號輸出部分和傳感 器控制部分可同時連接到微控制器而構(gòu)成本實用新型氣體探測器的整體方案。 例如，可以是圖4和圖5組合，也可以是圖4和圖6的組合。
下面結(jié)合圖7-圖9到本實用新型的具體電路實現(xiàn)進(jìn)行說明。
圖7是如圖4所示的方框圖的一種具體實施方式
，其中微控制器CPU為自 帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換。
本實施例控制電路的信號輸出部分主要用以根據(jù)檢測電路的檢測電壓產(chǎn)生 4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)輸出，該檢測電壓通過CPU的另外模擬量輸入端口輸入，在圖 中未示出。該部分包括第一比較器U2A和第二比較器U2B,以及雙極性晶體 管Nl,其中，所述CPU的模擬輸出端口 DAC連接到第二比較器U2B的反向輸 入端，第二比較器U2B的輸出端通過一電阻R76連接到雙極性晶體管Nl的基 極；在第二比較器U2B的輸出端和反向輸入端之間連接有第一濾波電容C73; 雙極性晶體管Nl的集電極接高電壓，晶體管Nl的發(fā)射極則通過輸出電阻R75 輸出4-20mA的電流信號；同時，為對輸出的4-20mA的電流信號進(jìn)行采樣，在
10所述輸出電阻的兩端分別連接到運算放大電路701的兩個輸入端。所述運算放
大電路701由第一比較器U2A和相應(yīng)的輸入電阻R71、 R72、 R70、以及反饋電 阻R79構(gòu)成。所述運算放大電路701的輸出端反饋連接到CPU的模擬信號輸入 端。
圖8是圖5所示的方框圖的一種具體實施方式
，其中微控制器CPU為自帶 A/D和D/A轉(zhuǎn)換。本實施例中，CPU的模擬電壓輸出端DAC經(jīng)線性穩(wěn)壓器LDO 穩(wěn)壓后連接到傳感器的一個電壓輸入端，傳感器另一電壓輸入端接地。同時， 傳感器的非零電壓輸入端還反饋連接到CPU的模擬電壓輸入端ADC,以便于 CPU對傳感器的兩端電壓實施精確反饋控制。較佳地，在傳感器的兩個電壓輸 入端之間并聯(lián)連接一電容SMD—CAP,本實施例中，使用一表貼電容。而傳感器 的檢測輸出電壓則通過CPU的另 一模擬量輸入端口輸入到CPU,在本圖中并未 示出。
圖9是是圖6所示的方框圖的一種具體實施方式
，其中微控制器CPU為自 帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換。而傳感器的CPU的模擬量輸出端DAC連接到第三比較器 U2C的反向輸入端，第三比較器U2C的輸出端通過一電容C93反饋到其反向輸 入端；同時還通過一電阻R95連接到三極管N2的基極，而三極管N2的集電極 c連接到恒流傳感器的一輸入端，恒流式氣體濃度傳感器的另一輸入端接工作電 路標(biāo)準(zhǔn)高電壓Vcc。三極管N2的發(fā)射極通過并聯(lián)連接的電容C92和電阻R94 接地，同時，該集電極端還反饋連接到該第三比較器U2C的正向輸入端，同時 連接到CPU的一模擬輸入端ADC。以保證恒式氣體流濃度傳感器可根據(jù)CPU 的模擬輸出獲得相應(yīng)的穩(wěn)定電流輸入。檢測輸出信號則通過CPU的另 一模擬量 輸入端口輸入到CPU，在本圖中并未示出。
下面結(jié)合圖IOA、 IOB對本實用新型的過濃度保護(hù)工作流程進(jìn)行說明。為保 護(hù)傳感器不受損壞，本實用新型的發(fā)明人設(shè)計希望當(dāng)環(huán)境中待檢測的氣體濃度 超過其測量范圍或達(dá)到一定預(yù)訂限度時，通過關(guān)斷傳感器的電源使傳感器自動 進(jìn)入休眠狀態(tài)，在休眠狀態(tài)下，傳感器的輸入電壓或電流降低到一個比正常工 作水平低的程度，并周期性的檢測氣體濃度，當(dāng)檢測到氣體濃度恢復(fù)到其測量 范圍之內(nèi)時，探測器自動進(jìn)入正常的檢測狀態(tài)，從而保護(hù)傳感器在高濃度時不 受到損壞。同時，由千可燃性氣體的探測器通常會結(jié)合報警裝置配套使用，本實用新 型的優(yōu)選實施例為微控制器電性連接有顯示器、各種有線或無線通信接口以及 報警器中的一種或一種以上，亦可連接其全部。
根據(jù)上述方法，本實用新型的過濃度保護(hù)工作流程為由微控制器501 (或
601 ) 4空制,以存'儲在樣史4空制器的巧冬儲單元內(nèi)的預(yù)定牙呈序，4空制其護(hù)ii行以下步驟,
如圖IOA所示:
首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，令探測器工作在正常的檢測狀態(tài)； 然后進(jìn)入一個循環(huán)程序，在循環(huán)體中順序執(zhí)行 對檢測電路的輸出進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，獲得待測氣體濃度的檢測值； 執(zhí)行超濃度判斷，判斷該氣體濃度的檢測值是否超過一預(yù)定閾值； 當(dāng)其未超過預(yù)定閾值時，執(zhí)行正常的檢測處理程序，包括報警處理，數(shù)據(jù)
顯示和通訊處理；
當(dāng)該氣體濃度的檢測值是否超過一預(yù)定閾值，依次執(zhí)行關(guān)斷傳感器電源， 開啟定時器中斷，并進(jìn)行過濃度報警；
其中，在定時器中斷程序中，如圖10B所示，系統(tǒng)按定時周期依次執(zhí)行以 下步驟降低傳感器的輸入電壓(對恒壓式傳感器)，讀入當(dāng)前氣體濃度的檢 測值，判斷其是否小于預(yù)定閾值，如果小于預(yù)定閾值，則關(guān)閉定時器中斷，中 斷返回，進(jìn)入正常檢測。
綜上所述，本實用新型可通過控制電路控制傳感器的輸入電壓(或電流)， 并且該傳感器的輸出經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后反饋到控制電路的微控制器，從而形成了閉 環(huán)控制。當(dāng)MCU檢測到超高氣體濃度信號時，它可以通過此控制環(huán)改變或關(guān)斷 傳感器的供電電壓，降低了傳感器的加熱能源，使氧化反應(yīng)的速率降低，進(jìn)而 保護(hù)了傳感器免受損壞。
權(quán)利要求1、一種帶傳感器過濃度保護(hù)的氣體探測器，包括一氣體濃度傳感器，其特征在于，所述氣體探測器還包括一控制電路，所述控制電路包括一微控制器，且其具有一存儲單元，用于存儲用以控制探測器運行的應(yīng)用程序；與所述微控制器電性連接的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；一可控電源，其控制端通過所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊與所述微控制器連接，其輸出端和所述氣體濃度傳感器的輸入端電性連接，根據(jù)所述微控制器的控制信號給所述微氣體濃度傳感器提供相應(yīng)的電力供應(yīng)；且所述氣體濃度傳感器的檢測輸出端通過所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接到所述微控制器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體探測器，其特征在于，所述氣體濃度傳感器 包括一惠斯通電橋，在電橋的兩個輸入端點C、 D之間包括兩個支路；其第一支 路包括串聯(lián)連接的第一固定電阻和第二固定電阻，兩個電阻之間形成第一節(jié)點 A;其第二支路包括串聯(lián)連接的補償元件和測量元件，二者之間形成節(jié)點B;檢 測電路的兩個輸入端連接在節(jié)點A和節(jié)點B之間，其輸出端作為氣體濃度傳感 器的輸出端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體探測器，其特征在于，所迷測量元件為催化 燃燒式傳感器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體探測器，其特征在于，所述氣體濃度傳感器 為恒壓式氣體濃度傳感器，且所述電源為電壓控制電壓源；所述氣體濃度傳感 器的輸出端通過一模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接到微控制器的輸入端口 ，將傳感器的輸出 信號傳送到微控制器；微控制器用于根據(jù)傳感器的檢測結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的控制信 號，微控制器的數(shù)字輸出端口通過一數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊連接到一電壓控制電壓源的 電壓控制端，電壓控制電壓源的電壓輸出端連接到氣體濃度傳感器的兩個電壓 輸入端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體探測器，其特征在于，所述氣體濃度傳感器 為恒流式氣體濃度傳感器，且所述電源為電壓控制電流源；所述氣體濃度傳感器的輸出端通過一模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接到微控制器的輸入端口 ，將傳感器的輸出 信號傳送到微控制器；微控制器用于根據(jù)傳感器的檢測結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的控制信 號，微控制器的數(shù)字輸出端口通過一數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊連接到該電壓控制電流源的 電壓控制端，電壓控制電流源的電流輸出端連接到氣體濃度傳感器的兩個電壓 輸入端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體探測器，其特征在于，所述控制電路的微控 制器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為用一集成的CPU實現(xiàn)，且該控制電路 還包括4-20mA信號生成電路，其包括第一比較器(U2A)和第二比較器(U2B), 以及雙極性晶體管(Nl)，其中，所述CPU的模擬輸出端口連接到第二比較器 (U2B)的反向輸入端，第二比較器(U2B)的輸出端通過一電阻(R76)連接 到雙極性晶體管(Nl)的基極；在所述第二放大器(U2B)的輸出端和反向輸 入端之間連接有第 一 濾波電容(C73 );雙極性晶體管(N1 )的集電極接高電壓， 雙極性晶體管(Nl )的發(fā)射極則通過輸出電阻(R75 )輸出4-20mA的電流信號； 所述輸出電阻(R75)的兩端分別連接到一運算放大電路(701)的兩個輸入端， 所述運算放大電路(701)的輸出端反饋連接到CPU的一模擬信號輸入端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體探測器，其特征在于，所述控制電路的微控 制器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為用一集成的CPU實現(xiàn)，且該控制電路 還包括一線性穩(wěn)壓器(LDO )，所述CPU的模擬電壓輸出端經(jīng)線性穩(wěn)壓器(LDO ) 穩(wěn)壓后連接到氣體濃度傳感器的 一個電壓輸入端，氣體濃度傳感器另 一 電壓輸 入端接地；且該氣體濃度傳感器的該非零的電壓輸入端還反饋連接到該CPU的 模擬電壓輸入端。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體探測器，其特征在于，所述氣體濃度傳感器 的兩個電壓輸入端之間并聯(lián)一 電容元件(SMD—CAP )。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體探測器，其特征在于，所述控制電路的微控 制器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊為用一集成的CPU實現(xiàn)，且該控制電路 包括還包括一第三比較器(U2C)和一三極管(N2),其中所述CPU的模擬量輸出端連接到第三比較器(U2C)的反向輸入端，第三比 較器(U2C)的輸出端通過一電容(C93)后反饋到其反向輸入端；同時還通過 一電阻(R95)連接到該三極管(N2)的基極，而該三極管(N2)的集電極連接 到該恒流式氣體濃度傳感器的一輸入端，恒流式氣體濃度傳感器的另一輸入端 接工作電路標(biāo)準(zhǔn)高電壓(Vcc),該三極管(N2)的發(fā)射極通過并聯(lián)連接的一電容(C92)和電阻(R94)接地，同時，該集電極端還反饋連接到該第三比較器(U20 的正向輸入端，以及同時連接到CPU的一模擬輸入端。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體探測器，其特征在于，所述氣體探測器還 包括連接到所述控制電路的一顯示裝置和/或一報警裝置。
專利摘要一種帶傳感器過濃度保護(hù)的氣體探測器，包括一氣體濃度傳感器和一控制電路，所述控制電路包括一微控制器，其具有一存儲單元，用于存儲用以控制探測器運行的應(yīng)用程序；與所述微控制器電性連接的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；一可控電源，其控制端通過所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊與所述微控制器連接，其輸出端和所述氣體濃度傳感器的輸入端電性連接，根據(jù)所述微控制器的控制信號給所述微氣體濃度傳感器提供相應(yīng)的電力供應(yīng)；且所述氣體濃度傳感器的檢測輸出端通過所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接到所述微控制器。當(dāng)MCU檢測到超高氣體濃度信號時，通過控制環(huán)改變或關(guān)斷傳感器的供電電壓，降低了傳感器的加熱能源，使氧化反應(yīng)的速率降低，進(jìn)而保護(hù)了傳感器免受損壞。
文檔編號G01N27/12GK201382913SQ20092000177
公開日2010年1月13日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者孫紹凱, 李宣南, 飛 毛, 王偉剛 申請人:哈爾濱東方報警設(shè)備開發(fā)有限公司